El nihonium ( 113 Nh) es un elemento sintético . Al ser sintético, no se puede dar un peso atómico estándar y, como todos los elementos artificiales, no tiene isótopos estables . El primer isótopo que se sintetizó fue 284 Nh como producto de desintegración de 288 Mc en 2003. El primer isótopo que se sintetizó directamente fue 278 Nh en 2004. Hay 6 radioisótopos conocidos de 278 Nh a 286 Nh, junto con los 287 Nh no confirmados y 290 Nh. El isótopo de vida más larga es 286Nh con una vida media de 8 segundos.
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Lista de isótopos
Nucleido | Z | norte | Masa isotópica( Da ) [n 1] [n 2] | Media vida | Modo de caída [n 3] | Isótopo hija | Spin y paridad | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
278 Nh | 113 | 165 | 278.17058 (20) # | 1,4 ms | α | 274 Rg | |||||||||||||
282 Nh | 113 | 169 | 282.17567 (39) # | 73 ms | α | 278 Rg | |||||||||||||
283 Nh [n 4] | 113 | 170 | 283.17657 (52) # | 75 ms | α | 279 Rg | |||||||||||||
284 Nh [n 5] | 113 | 171 | 284.17873 (62) # | 0,91 segundos | α (96,8%) | 280 Rg | |||||||||||||
CE (3,2%) [3] | 284 Cn | ||||||||||||||||||
285 Nh [n 6] | 113 | 172 | 285.17973 (89) # | 4,2 s | α | 281 Rg | |||||||||||||
286 Nh [n 7] | 113 | 173 | 286.18221 (72) # | 9,5 segundos | α | 282 Rg | |||||||||||||
287 Nh [n 8] | 113 | 174 | 287.18339 (81) # | 5,5 segundos | α | 283 Rg | |||||||||||||
290 Nh [n 9] | 113 | 177 | 2 s? | α | 286 Rg | ||||||||||||||
Este encabezado y pie de página de la tabla: |
- ^ () - La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
- ^ # - Masa atómica marcada con #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de la masa de superficie (TMS).
- ^ Modos de descomposición:
CE: Captura de electrones - ^ No sintetizado directamente, ocurre como producto de desintegración de 287 Mc
- ^ No sintetizado directamente, ocurre como producto de desintegración de 288 Mc
- ^ No sintetizado directamente, ocurre en cadena de desintegración de 293 Ts
- ^ No sintetizado directamente, ocurre en la cadena de desintegración de 294 Ts
- ^ No sintetizado directamente, ocurre en la cadena de desintegración de 287 Fl; inconfirmado
- ^ No se sintetiza directamente, ocurre en la cadena de desintegración de 290 Fl y 294 Lv; inconfirmado
Isótopos y propiedades nucleares
Nucleosíntesis
Los elementos superpesados como el nihonium se producen bombardeando elementos más ligeros en aceleradores de partículas que inducen reacciones de fusión . Mientras que la mayoría de los isótopos de nihonium se pueden sintetizar directamente de esta manera, algunos más pesados solo se han observado como productos de desintegración de elementos con números atómicos más altos . [4]
Dependiendo de las energías involucradas, las primeras se separan en "calientes" y "frías". En las reacciones de fusión en caliente, los proyectiles muy ligeros y de alta energía se aceleran hacia objetivos muy pesados ( actínidos ), dando lugar a núcleos compuestos con alta energía de excitación (~ 40-50 MeV ) que pueden fisionarse o evaporar varios (3 a 5) neutrones. [5] En las reacciones de fusión en frío, los núcleos fusionados producidos tienen una energía de excitación relativamente baja (~ 10-20 MeV), lo que disminuye la probabilidad de que estos productos experimenten reacciones de fisión. A medida que los núcleos fusionados se enfrían hasta el estado fundamental , requieren la emisión de solo uno o dos neutrones y, por lo tanto, permiten la generación de más productos ricos en neutrones. [4] Este último es un concepto distinto del de donde se afirma que la fusión nuclear se logra en condiciones de temperatura ambiente (ver fusión fría ). [6]
Fusión fría
Antes de la síntesis de nihonium por parte del equipo RIKEN, los científicos del Instituto de Investigación de Iones Pesados (Gesellschaft für Schwerionenforschung) en Darmstadt , Alemania, también intentaron sintetizar nihonium bombardeando bismuto-209 con zinc-70 en 1998. No se identificaron átomos de nihonium en dos ejecuciones separadas de la reacción. [7] Repitieron el experimento en 2003 nuevamente sin éxito. [7] A finales de 2003, el equipo emergente de RIKEN utilizando su eficiente aparato GARIS intentó la reacción y alcanzó un límite de 140 fb. En diciembre de 2003 - agosto de 2004, recurrieron a la "fuerza bruta" y llevaron a cabo la reacción durante un período de ocho meses. Pudieron detectar un solo átomo de 278 Nh. [8] Repitieron la reacción en varias ejecuciones en 2005 y pudieron sintetizar un segundo átomo, [9] seguido de un tercero en 2012. [10]
La siguiente tabla contiene varias combinaciones de objetivos y proyectiles que podrían usarse para formar núcleos compuestos con Z = 113.
Objetivo | Proyectil | CN | Resultado del intento |
---|---|---|---|
208 Pb | 71 Ga | 279 Nh | Reacción aún por intentar |
209 Bi | 70 Zn | 279 Nh | Reacción exitosa |
238 U | 45 Sc | 283 Nh | Reacción aún por intentar |
237 Np | 48 Ca | 285 Nh | Reacción exitosa |
244 Pu | 41 K | 285 Nh | Reacción aún por intentar |
250 cm | 37 Cl | 287 Nh | Reacción aún por intentar |
248 cm | 37 Cl | 285 Nh | Reacción aún por intentar |
Fusión caliente
En junio de 2006, el equipo de Dubna-Livermore sintetizó nihonium directamente bombardeando un objetivo de neptunio -237 con núcleos acelerados de calcio-48 , en una búsqueda de los isótopos más ligeros 281 Nh y 282 Nh y sus productos de desintegración, para proporcionar información sobre los efectos estabilizadores de las capas de neutrones cerradas en N = 162 y N = 184: [11]
- 237 93Notario público + 48 20California → 282 113Nueva Hampshire + 1
0norte
Se detectaron dos átomos de 282 Nh. [11]
Como producto de descomposición
Residuos de evaporación | Isótopo de nihonium observado |
---|---|
294 Lv, 290 Fl? | 290 Nh? [2] |
287 Fl? | 287 Nh? [1] |
294 Ts, 290 Mc | 286 Nh [12] |
293 Ts, 289 Mc | 285 Nh [12] |
288 Mc | 284 Nh [13] |
287 Mc | 283 Nh [13] |
El nihonium se ha observado como un producto de desintegración del moscovio (a través de la desintegración alfa). Moscovium tiene actualmente cuatro isótopos conocidos; todos ellos experimentan desintegraciones alfa para convertirse en núcleos de nihonium, con números de masa entre 283 y 286. Los núcleos de moscovium parentales pueden ser ellos mismos productos de desintegración de tennessine . También puede ocurrir como un producto de desintegración del flerovium (a través de la captura de electrones), y los núcleos del flerovium parental pueden ser ellos mismos productos de desintegración del hígado . Hasta la fecha, no se ha sabido de ningún otro elemento que se descomponga en nihonium. [14] Por ejemplo, en enero de 2010, el equipo de Dubna ( JINR ) identificó el nihonium-286 como un producto de la desintegración de la tennessina a través de una secuencia de desintegración alfa: [12]
- 294 117Ts → 290 115Mc + 4 2Él
- 290
115Mc
→ 286 113Nueva Hampshire + 4
2Él
Cálculos teóricos
Secciones transversales de residuos de evaporación
La siguiente tabla contiene varias combinaciones de objetivos y proyectiles para los cuales los cálculos han proporcionado estimaciones para los rendimientos de la sección transversal de varios canales de evaporación de neutrones. Se da el canal con el mayor rendimiento esperado.
DNS = sistema dinuclear; σ = sección transversal
Objetivo | Proyectil | CN | Canal (producto) | σ máx. | Modelo | Árbitro |
---|---|---|---|---|---|---|
209 Bi | 70 Zn | 279 Nh | 1n ( 278 Nh) | 30 fb | DNS | [15] |
238 U | 45 Sc | 283 Nh | 3n ( 280 Nh) | 20 fb | DNS | [dieciséis] |
237 Np | 48 Ca | 285 Nh | 3n ( 282 Nh) | 0,4 pb | DNS | [17] |
244 Pu | 41 K | 285 Nh | 3n ( 282 Nh) | 42,2 fb | DNS | [dieciséis] |
250 cm | 37 Cl | 287 Nh | 4n ( 283 Nh) | 0.594 pb | DNS | [dieciséis] |
248 cm | 37 Cl | 285 Nh | 3n ( 282 Nh) | 0,26 pb | DNS | [dieciséis] |
Referencias
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