Isotope von Meitnerium - Isotopes of meitnerium

Hauptisotope von Meitnerium   ( 109 Mt)
Isotop Zerfallen
Fülle Halbwertszeit ( t 1/2 ) Modus Produkt
274 Mio. t syn 0,4 s α 270 Bh
276 Mio. t syn 0,6 s α 272 Bh
278 Mio. t syn 4 s α 274 Bh
282 Mio. t syn 67 s? α 278 Bh

Meitnerium ( 109 Mt) ist ein synthetisches Element , daher kann kein Standardatomgewicht angegeben werden. Wie alle synthetischen Elemente besitzt es keine stabilen Isotope . Das erste synthetisierte Isotop war 1982 266 Mt, und dies ist auch das einzige direkt synthetisierte Isotop; alle anderen Isotope sind nur als Zerfallsprodukte schwererer Elemente bekannt . Es gibt acht bekannte Isotope, von 266 Mt bis 278 Mt. Es können auch zwei Isomere vorliegen . Das langlebigste der bekannten Isotope ist 278 Mt mit einer Halbwertszeit von 8 Sekunden. Die unbestätigten schwereren 282 Mt scheinen eine noch längere Halbwertszeit von 67 Sekunden zu haben.

Liste der Isotope

Nuklid
 Z Nein Isotope Masse ( Da )
 Halbes Leben
 Decay-
Modus
 Tochter -
Isotop
 Spin und
Parität
Anregungsenergie
266 Mio. t 109 157 266.13737(33)# 1,2(4) ms α 262 Bh
268 Mio. t 109 159 268.13865(25)# 21(+8−5) ms α 264 Bh 5++, 6++
268m Mt 0+X keV 0,07(+10−3) s α 264 Bh
270 Mio. Tonnen 109 161 270.14033(18)# 570 ms α 266 Bh
270m MT 1,1 s? α 266 Bh
274 Mio. t 109 165 274.14725(38)# 450 ms α 270 Bh
275 Mio. t 109 166 275.14882(50)# 9,7(+460−44) ms α 271 Bh
276 Mio. t 109 167 276.15159(59)# 0,72(+87-25) s α 272 Bh
277 Mio. t 109 168 277.15327(82)# ~5 ms SF (verschiedene)
278 Mio. t 109 169 278.15631(68)# 7,6 s α 274 Bh
282 Mio. t 109 173 67 s? α 278 Bh
Diese Tabellenkopf- und Fußzeile:
  1. ^ m Mt – Angeregtes Kernisomer .
  2. ^ ( ) – Unsicherheit (1 σ ) wird in knapper Form in Klammern nach den entsprechenden letzten Ziffern angegeben.
  3. ^ # – Atommasse mit # markiert: Wert und Unsicherheit, die nicht aus rein experimentellen Daten abgeleitet werden, sondern zumindest teilweise aus Trends der Massenoberfläche (TMS).
  4. ^ ( ) Spin-Wert – Zeigt Spin mit schwachen Zuweisungsargumenten an.
  5. ^ # – Mit # gekennzeichnete Werte sind nicht rein aus experimentellen Daten abgeleitet, sondern zumindest teilweise aus Trends benachbarter Nuklide (TNN).
  6. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt als Zerfallsprodukt von 272 Rg . auf
  7. ^ a b Dieses Isomer ist unbestätigt
  8. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 278 Nh . auf
  9. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 282 Nh . auf
  10. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 287 Mc . auf
  11. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 288 Mc . auf
  12. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 293 Ts auf
  13. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 294 Ts auf
  14. ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in der Zerfallskette von 290 Fl und 294 Lv auf; unbestätigt

Isotope und Kerneigenschaften

Nukleosynthese

Superschwere Elemente wie Meitnerium werden durch Beschuss leichterer Elemente in Teilchenbeschleunigern erzeugt , die Fusionsreaktionen auslösen . Während das leichteste Isotop von Meitnerium, Meitnerium-266, direkt auf diese Weise synthetisiert werden kann, wurden alle schwereren Meitnerium-Isotope nur als Zerfallsprodukte von Elementen mit höheren Ordnungszahlen beobachtet .

Je nach eingesetzten Energien werden Erstere in „heiß“ und „kalt“ unterteilt. Bei heißen Fusionsreaktionen werden sehr leichte, hochenergetische Projektile auf sehr schwere Ziele ( Aktiniden ) beschleunigt , wodurch zusammengesetzte Kerne mit hoher Anregungsenergie (~40–50  MeV ) entstehen, die entweder spalten oder mehrere (3 bis 5) verdampfen können. Neutronen. Bei kalten Fusionsreaktionen haben die erzeugten Fusionskerne eine relativ niedrige Anregungsenergie (~10–20 MeV), was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass diese Produkte Spaltungsreaktionen eingehen. Wenn die fusionierten Kerne auf den Grundzustand abkühlen , benötigen sie nur ein oder zwei Neutronen emittiert und ermöglichen somit die Erzeugung von mehr neutronenreichen Produkten. Dennoch weisen die Produkte der heißen Fusion insgesamt tendenziell noch mehr Neutronen auf. Letzteres ist ein anderes Konzept als das, bei dem die Kernfusion angeblich bei Raumtemperatur erreicht werden soll (siehe kalte Fusion ).

Die folgende Tabelle enthält verschiedene Kombinationen von Zielen und Projektilen, die verwendet werden könnten, um zusammengesetzte Kerne mit Z = 109 zu bilden.

Ziel Projektil CN Versuchsergebnis
208 Pb 59 Co 267 Mio. t Erfolgreiche Reaktion
209 Bi 58 Fe 267 Mio. t Erfolgreiche Reaktion
227 Ac 48 Ca 275 Mio. t Reaktion muss noch versucht werden
238 U 37 Cl 275 Mio. t Fehler beim Datum
244 Pu 31 P 275 Mio. t Reaktion muss noch versucht werden
248 cm² 27 Al 275 Mio. t Reaktion muss noch versucht werden
250 cm 27 Al 277 Mio. t Reaktion muss noch versucht werden
249 Bk 26 mg 275 Mio. t Reaktion muss noch versucht werden
254 Es 22 Ne 276 Mio. t Fehler beim Datum

Kalte Fusion

Nach der ersten erfolgreichen Synthese von Meitnerium im Jahr 1982 durch das GSI- Team versuchte auch ein Team des Joint Institute for Nuclear Research in Dubna , Russland, das neue Element durch Beschuss von Wismut-209 mit Eisen-58 zu beobachten. 1985 gelang es ihnen, Alpha-Zerfälle des Nachkommenisotops 246 Cf zu identifizieren, was auf die Bildung von Meitnerium hinweist. Die Beobachtung von weiteren zwei Atomen von 266 Mt aus derselben Reaktion wurde 1988 und von weiteren 12 im Jahr 1997 vom deutschen Team der GSI berichtet.

Das gleiche Meitnerium-Isotop wurde 1985 auch vom russischen Team in Dubna bei der Reaktion beobachtet:

208
82Pb
 + 59
27Co
 → 266
109Berg
 +
nein

durch Nachweis des Alpha-Zerfalls der nachkommenden 246 Cf-Kerne. Im Jahr 2007 bestätigte ein amerikanisches Team des Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) die Zerfallskette des 266 Mt-Isotops aus dieser Reaktion.

Heiße Fusion

In den Jahren 2002–2003 versuchte das Team von LBNL, das Isotop 271 Mt zu erzeugen , um seine chemischen Eigenschaften durch Beschuss von Uran-238 mit Chlor -37 zu untersuchen, jedoch ohne Erfolg. Eine andere mögliche Reaktion, die dieses Isotop bilden würde, wäre die Fusion von Berkelium -249 mit Magnesium -26; Aufgrund der hohen Radioaktivität des Berkelium-249-Targets wird jedoch erwartet, dass die Ausbeute für diese Reaktion sehr gering ist. Andere langlebige Isotope wurden 1988 von einem Team des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) erfolglos durch Beschuss von Einsteinium -254 mit Neon -22 ins Visier genommen .

Zerfallsprodukte

Liste der durch Zerfall beobachteten Meitnerium-Isotope
Verdampfungsrückstand Beobachtetes Meitnerium-Isotop
294 Lv, 290 Fl, 290 Nh, 286 Rg ? 282 Mio. ?
294 Ts, 290 Mc, 286 Nh, 282 Rg 278 Mio. t
293 Ts, 289 Mc, 285 Nh, 281 Rg 277 Mio. t
288 Mc, 284 Nh, 280 Rg 276 Mio. t
287 Mc, 283 Nh, 279 Rg 275 Mio. t
282 Nh, 278 Rg 274 Mio. t
278 Nh, 274 Rg 270 Mio. Tonnen
272 Rg 268 Mio. t

Alle Isotope von Meitnerium außer Meitnerium-266 wurden nur in den Zerfallsketten von Elementen mit einer höheren Ordnungszahl , wie z. B. Roentgenium, nachgewiesen . Roentgenium hat derzeit acht bekannte Isotope; alle bis auf einen von ihnen unterziehen Alpha Zerfälle meitnerium Kerne mit Massenzahlen zwischen 268 und 282. Elternteil roentgenium Kerne werden sich von Zerfallsprodukte sein nihonium , Flerovium , moscovium , Livermorium oder tennessine . Bisher sind keine anderen Elemente bekannt, die zu Meitnerium zerfallen. Im Januar 2010 identifizierte das Dubna-Team ( JINR ) beispielsweise Meitnerium-278 als Produkt beim Zerfall von Tennessin über eine Alpha-Zerfallssequenz:

294
117Ts
 → 290
115Mc
 + 4
2Er
290
115Mc
 → 286
113Nh
 + 4
2Er
286
113Nh
 → 282
111Rg
 + 4
2Er
282
111Rg
 → 278
109Berg
 + 4
2Er

Kernisomerie

270 Mio. Tonnen

In den Zerfallsketten von 278 Nh wurden zwei Atome von 270 Mt identifiziert . Die beiden Zerfälle haben sehr unterschiedliche Lebensdauern und Zerfallsenergien und werden auch aus zwei scheinbar unterschiedlichen Isomeren von 274 Rg erzeugt. Das erste Isomer zerfällt durch Emission eines Alphateilchens mit einer Energie von 10,03 MeV und hat eine Lebensdauer von 7,16 ms. Das andere Alpha zerfällt mit einer Lebensdauer von 1,63 s; die Zerfallsenergie wurde nicht gemessen. Eine Zuordnung zu bestimmten Niveaus ist bei der begrenzten Datenlage nicht möglich und weitere Recherchen erforderlich.

268 Mio. t

Das Alpha-Zerfallsspektrum für 268 Mt scheint nach den Ergebnissen mehrerer Experimente kompliziert zu sein. Es wurden Alphateilchen mit Energien von 10,28, 10,22 und 10,10 MeV beobachtet, die von 268 Mt-Atomen mit Halbwertszeiten von 42 ms, 21 ms bzw. 102 ms emittiert wurden. Der langlebige Zerfall muss einer isomeren Ebene zugeordnet werden. Die Diskrepanz zwischen den beiden anderen Halbwertszeiten muss noch behoben werden. Eine Zuordnung zu bestimmten Ebenen ist mit den vorliegenden Daten nicht möglich und weitere Recherchen erforderlich.

Chemische Ausbeuten an Isotopen

Kalte Fusion

Die folgende Tabelle enthält Querschnitte und Anregungsenergien für kalte Fusionsreaktionen, die direkt Meitnerium-Isotope erzeugen. Daten in Fettdruck stellen Maxima dar, die aus Messungen der Anregungsfunktion abgeleitet wurden. + steht für einen beobachteten Austrittskanal.

Projektil Ziel CN 1n 2n 3n
58 Fe 209 Bi 267 Mio. t 7,5 pb
59 Co 208 Pb 267 Mio. t 2,6 pb, 14,9 MeV

Theoretische Berechnungen

Verdampfungsrückstandsquerschnitte

Die folgende Tabelle enthält verschiedene Target-Projektil-Kombinationen, für die Berechnungen Schätzungen für die Querschnittsausbeuten verschiedener Neutronenverdampfungskanäle geliefert haben. Der Kanal mit dem höchsten erwarteten Ertrag wird angegeben.

DNS = Zweikerniges System; HIVAP = Statistisches Verdampfungsmodell der Schwerionenverdampfung; σ = Querschnitt

Ziel Projektil CN Kanal (Produkt) σ max Modell Ref
238 U 37 Cl 275 Mio. t 3n ( 272 Mt) 13,31 pb DNS
244 Pu 31 P 275 Mio. t 3n ( 272 Mt) 4,25 pb DNS
243 Am 30 Si 273 Mio. t 3n ( 270 Mt) 22 pb HIVAP
243 Am 28 Si 271 Mio. t 4n ( 267 Mt) 3 pb HIVAP
248 cm² 27 Al 275 Mio. t 3n ( 272 Mt) 27,83 pb DNS
250 cm 27 Al 275 Mio. t 5n ( 272 Mt) 97,44 pb DNS
249 Bk 26 mg 275 Mio. t 4n ( 271 Mt) 9,5 pb HIVAP
254 Es 22 Ne 276 Mio. t 4n ( 272 Mt) 8 pb HIVAP
254 Es 20 Ne 274 Mio. t 4-5n ( 270.269 Mt) 3 pb HIVAP

Verweise