Isotope des Röntgen - Isotopes of roentgenium
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Röntgen ( 111 Rg) ist ein synthetisches Element , und daher kann kein Standardatomgewicht angegeben werden. Wie alle synthetischen Elemente hat es keine stabilen Isotope . Das erste zu synthetisierende Isotop war 1994 272 Rg, was auch das einzige direkt synthetisierte Isotop ist; Alle anderen sind Zerfallsprodukte von Nihonium , Moscovium und Tennessin und möglicherweise Copernicium , Flerovium und Livermorium . Es sind 7 Radioisotope von 272 Rg bis 282 Rg bekannt. Das am längsten lebende Isotop ist 282 Rg mit einer Halbwertszeit von 2,1 Minuten, obwohl die unbestätigten 283 Rg und 286 Rg längere Halbwertszeiten von etwa 5,1 Minuten bzw. 10,7 Minuten haben können.
Liste der Isotope
Nuklid |
Z. | N. |
Isotopenmasse ( Da ) |
Halbes Leben |
Decay - Modus |
Tochter - Isotop |
Spin und Parität |
---|---|---|---|---|---|---|---|
272 Rg | 111 | 161 | 272,15327 (25) # | 2,0 (8) ms [3,8 (+ 14–8) ms] |
α | 268 Mt. | 5 + #, 6 + # |
274 Rg | 111 | 163 | 274,15525 (19) # | 6,4 (+ 307–29) ms | α | 270 Mt. | |
278 Rg | 111 | 167 | 278,16149 (38) # | 4,2 (+ 75-17) ms | α | 274 Mt. | |
279 Rg | 111 | 168 | 279,16272 (51) # | 0,17 (+ 81–8) s | α | 275 Mt. | |
280 Rg | 111 | 169 | 280,16514 (61) # | 3,6 (+ 43–13) s | α (87%) | 276 Mt. | |
EG (13%) | 280 Ds | ||||||
281 Rg | 111 | 170 | 281,16636 (89) # | 17 (+ 6-3) s | SF (90%) | (verschiedene) | |
α (10%) | 277 Mt. | ||||||
282 Rg | 111 | 171 | 282,16912 (72) # | 2,1 (+ 1,4-0,6) min | α | 278 Mt. | |
283 Rg | 111 | 172 | 283,17054 (79) # | 5,1 min? | SF | (verschiedene) | |
286 Rg | 111 | 175 | 10,7 min? | α | 282 Mt. |
- ^ () - Die Unsicherheit (1 σ ) wird in Klammern nach den entsprechenden letzten Ziffern in prägnanter Form angegeben.
- ^ # - Atommasse markiert #: Wert und Unsicherheit stammen nicht aus rein experimentellen Daten, sondern zumindest teilweise aus Trends der Massenoberfläche (TMS).
-
^
Arten des Verfalls:
EG: Elektroneneinfang SF: Spontane Spaltung - ^ # - Mit # gekennzeichnete Werte stammen nicht nur aus experimentellen Daten, sondern zumindest teilweise aus Trends benachbarter Nuklide (TNN).
- ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt als Zerfallsprodukt von 278 Nh auf
- ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt als Zerfallsprodukt von 282 Nh auf
- ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in einer Zerfallskette von 287 Mc auf
- ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in einer Zerfallskette von 288 Mc auf
- ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in einer Zerfallskette von 293 Ts auf
- ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in einer Zerfallskette von 294 Ts auf
- ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in einer Zerfallskette von 287 Fl auf; unbestätigt
- ^ Nicht direkt synthetisiert, tritt in einer Zerfallskette von 290 Fl und 294 Lv auf; unbestätigt
Isotope und nukleare Eigenschaften
Nukleosynthese
Superschwere Elemente wie Röntgen werden hergestellt, indem leichtere Elemente in Teilchenbeschleunigern beschossen werden , die Fusionsreaktionen auslösen . Während das leichteste Isotop von Röntgen, Röntgen-272, direkt auf diese Weise synthetisiert werden kann, wurden alle schwereren Röntgenisotope nur als Zerfallsprodukte von Elementen mit höheren Atomzahlen beobachtet .
Abhängig von den beteiligten Energien können Fusionsreaktionen als "heiß" oder "kalt" eingestuft werden. Bei heißen Fusionsreaktionen werden sehr leichte, energiereiche Projektile auf sehr schwere Ziele ( Aktiniden ) beschleunigt , wodurch bei hoher Anregungsenergie (~ 40–50 MeV ) Verbindungskerne entstehen, die mehrere spalten oder verdampfen können (3 bis 5). Neutronen. Bei Kaltfusionsreaktionen haben die erzeugten kondensierten Kerne eine relativ niedrige Anregungsenergie (~ 10–20 MeV), was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass diese Produkte Spaltreaktionen eingehen. Wenn die verschmolzenen Kerne in den Grundzustand abkühlen , benötigen sie nur ein oder zwei Neutronen und ermöglichen so die Erzeugung neutronenreicherer Produkte. Letzteres ist ein anderes Konzept als das, bei dem die Kernfusion bei Raumtemperatur erreicht werden soll (siehe Kaltfusion ).
Die folgende Tabelle enthält verschiedene Kombinationen von Zielen und Projektilen, die zur Bildung von Verbindungskernen mit Z = 111 verwendet werden könnten.
Ziel | Projektil | CN | Versuchsergebnis |
---|---|---|---|
205 Tl | 70 Zn | 275 Rg | Bisheriges Versagen |
208 Pb | 65 Cu | 273 Rg | Erfolgreiche Reaktion |
209 Bi | 64 Ni | 273 Rg | Erfolgreiche Reaktion |
231 Pa | 48 Ca. | 279 Rg | Reaktion noch zu versuchen |
238 U. | 41 K. | 279 Rg | Reaktion noch zu versuchen |
244 Pu | 37 Cl | 281 Rg | Reaktion noch zu versuchen |
248 cm | 31 P. | 279 Rg | Reaktion noch zu versuchen |
250 cm | 31 P. | 281 Rg | Reaktion noch zu versuchen |
Kalte Fusion
Vor der ersten erfolgreichen Synthese von Röntgen durch das GSI- Team im Jahr 1994 versuchte ein Team des Gemeinsamen Instituts für Kernforschung in Dubna , Russland, 1986 ebenfalls die Synthese von Röntgen durch Beschuss von Wismut-209 mit Nickel-64. Es wurden keine Röntgenatome identifiziert . Nach einem Upgrade ihrer Einrichtungen konnte das Team von GSI in seinem Entdeckungsexperiment erfolgreich 3 Atome mit 272 Rg nachweisen . Weitere 3 Atome wurden 2002 synthetisiert. Die Entdeckung von Röntgen wurde 2003 bestätigt, als ein Team von RIKEN den Zerfall von 14 Atomen mit 272 Rg maß .
Das gleiche Röntgenisotop wurde auch von einem amerikanischen Team am Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) anhand der folgenden Reaktion beobachtet:
-
208
82 Pb
+ 65
29 Cu
→ 272
111 Rg
+
n
Diese Reaktion wurde im Rahmen ihrer Untersuchung von Projektilen mit ungerader Ordnungszahl bei Kaltfusionsreaktionen durchgeführt.
Die Reaktion von 205 Tl ( 70 Zn, n) 274 Rg wurde 2004 vom RIKEN-Team versucht und 2010 wiederholt, um die Entdeckung seines Elternteils 278 Nh sicherzustellen :
-
205
81 Tl
+ 70
30 Zn
→ 274
111 Rg
+
n
Aufgrund der Schwäche des Thallium-Targets konnten sie keine Atome von 274 Rg nachweisen.
Als Zerfallsprodukt
Verdunstungsrückstände | Beobachtetes Röntgenisotop |
---|---|
294 Lv, 290 Fl, 290 Nh? | 286 Rg? |
287 Fl, 287 Nh? | 283 Rg? |
294 Ts, 290 Mc, 286 Nh | 282 Rg |
293 Ts, 289 Mc, 285 Nh | 281 Rg |
288 Mc, 284 Nh | 280 Rg |
287 Mc, 283 Nh | 279 Rg |
282 Nh | 278 Rg |
278 Nh | 274 Rg |
Alle Isotope von Röntgen mit Ausnahme von Röntgen-272 wurden nur in den Zerfallsketten von Elementen mit einer höheren Ordnungszahl wie Nihonium nachgewiesen . Nihonium hat derzeit sieben bekannte Isotope; Alle von ihnen zerfallen Alpha-Zerfälle, um Röntgenkerne mit Massenzahlen zwischen 274 und 286 zu werden. Eltern-Nihoniumkerne können selbst Zerfallsprodukte von Moscovium und Tennessin sowie (unbestätigtem) Flerovium und Livermorium sein . Bisher ist nicht bekannt, dass andere Elemente zu Röntgen zerfallen. Zum Beispiel identifizierte das Dubna-Team ( JINR ) im Januar 2010 Röntgen-281 als Endprodukt beim Zerfall von Tennessin über eine Alpha-Zerfallssequenz:
-
293
117 Ts
→ 289
115 Mc
+ 4
2 Er
-
289
115 Mc
→ 285
113 Nh
+ 4
2 Er
-
285
113 Nh
→ 281
111 Rg
+ 4
2 Er
Kernisomerie
- 274 Rg
In der Zerfallskette von 278 Nh wurden zwei Atome von 274 Rg beobachtet . Sie zerfallen durch Alpha-Emission , emittieren Alpha-Teilchen mit unterschiedlichen Energien und haben unterschiedliche Lebensdauern. Außerdem scheinen die beiden gesamten Zerfallsketten unterschiedlich zu sein. Dies deutet auf das Vorhandensein von zwei Kernisomeren hin, doch sind weitere Untersuchungen erforderlich.
- 272 Rg
Es wurden vier Alpha-Partikel nachgewiesen, die von 272 Rg mit Energien von 11,37, 11,03, 10,82 und 10,40 MeV emittiert wurden. Der GSI maß 272 Rg mit einer Halbwertszeit von 1,6 ms, während aktuelle Daten von RIKEN eine Halbwertszeit von 3,8 ms ergaben. Die widersprüchlichen Daten können auf Kernisomere zurückzuführen sein, aber die aktuellen Daten reichen nicht aus, um zu festen Aufgaben zu gelangen.
Chemische Ausbeuten an Isotopen
Kalte Fusion
Die folgende Tabelle enthält Querschnitte und Anregungsenergien für Kaltfusionsreaktionen, bei denen Röntgenisotope direkt erzeugt werden. Fettgedruckte Daten stellen Maxima dar, die aus Messungen der Anregungsfunktion abgeleitet wurden. + repräsentiert einen beobachteten Ausgangskanal.
Projektil | Ziel | CN | 1n | 2n | 3n |
---|---|---|---|---|---|
64 Ni | 209 Bi | 273 Rg | 3,5 pb, 12,5 MeV | ||
65 Cu | 208 Pb | 273 Rg | 1,7 pb, 13,2 MeV |
Theoretische Berechnungen
Verdunstungsrückstandsquerschnitte
Die folgende Tabelle enthält verschiedene Ziel-Projektil-Kombinationen, für die Berechnungen Schätzungen für Querschnittsausbeuten aus verschiedenen Neutronenverdampfungskanälen geliefert haben. Der Kanal mit der höchsten erwarteten Ausbeute ist angegeben.
DNS = Di-Nuklear-System; σ = Querschnitt
Ziel | Projektil | CN | Kanal (Produkt) | σ max | Modell | Ref |
---|---|---|---|---|---|---|
238 U. | 41 K. | 279 Rg | 4n ( 275 Rg) | 0,21 pb | DNS | |
244 Pu | 37 Cl | 281 Rg | 4n ( 277 Rg) | 0,33 pb | DNS | |
248 cm | 31 P. | 279 Rg | 4n ( 277 Rg) | 1,85 pb | DNS | |
250 cm | 31 P. | 281 Rg | 4n ( 277 Rg) | 0,41 pb | DNS |
Verweise
- Isotopenmassen aus:
- M. Wang; G. Audi; AH Wapstra; FG Kondev; M. MacCormick; X. Xu; et al. (2012). "Die AME2012-Atommassenbewertung (II). Tabellen, Grafiken und Referenzen" (PDF) . Chinese Physics C . 36 (12): 1603–2014. Bibcode : 2012ChPhC..36 .... 3M . doi : 10.1088 / 1674-1137 / 36/12/003 .
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "Die N UBASE- Bewertung von Kern- und Zerfallseigenschaften" , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001
- Isotopenzusammensetzungen und Standardatommassen aus:
- de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). "Atomgewichte der Elemente. Review 2000 (IUPAC Technical Report)" . Reine und Angewandte Chemie . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351 / pac200375060683 .
- Wieser, Michael E. (2006). "Atomgewichte der Elemente 2005 (IUPAC Technical Report)" . Reine und Angewandte Chemie . 78 (11): 2051–2066. doi : 10.1351 / pac200678112051 . Zusammenfassung zusammenlegen .
- Halbwertszeit-, Spin- und Isomerdaten, ausgewählt aus den folgenden Quellen.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "Die N UBASE- Bewertung von Kern- und Zerfallseigenschaften" , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001
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- Holden, Norman E. (2004). "11. Tabelle der Isotope". In Lide, David R. (Hrsg.). CRC-Handbuch für Chemie und Physik (85. Ausgabe). Boca Raton, Florida : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9 .
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