Флеровий (114Fl) – жасанды элемент, тұрақты изотоптары жоқ. 6 белгілі изотопы бар, ең ұзақ өмір сүретіні 1.9 секундтық жартылай өмірге ие. Химия, физика.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Атомдық нөмірі 114, бірақ массалық саны әртүрлі нуклидтер
Nuclides with atomic number of 114 but with different mass numbers
Флеровий (114Fl) – синтетикалық элемент, сондықтан стандартты атомдық массасы көрсетілмейді. Барлық синтетикалық элементтер сияқты, оның тұрақты изотоптары жоқ. 1999 (немесе мүмкін 1998) жылы алғаш рет 289Fl изотопы синтезделді. Флеровийдің алты белгілі изотопы бар, сондай-ақ расталмаған 290Fl және, мүмкін, екі ядролық изомері бар. Ең ұзақ өмір сүретін изотоп – 289Fl, оның жартылай ыдырау периоды 1,9 секундты құрайды, ал 290Fl-дың жартылай ыдырау периоды 19 секундқа жете алады.
Flerovium (114Fl) is a synthetic element, and thus a standard atomic weight cannot be given. Like all synthetic elements, it has no stable isotopes. The first isotope to be synthesized was 289Fl in 1999 (or possibly 1998). Flerovium has six known isotopes, along with the unconfirmed 290Fl, and possibly two nuclear isomers. The longest lived isotope is 289Fl with a half life of 1.9 seconds, but 290Fl may have a longer half life of 19 seconds.
Суық балқыту
Бұл бөлім флеровий ядроларын "салқын" ядролық синтез реакциялары арқылы жасауды қарастырады. Бұл процестер төменгі қоздыру энергиясында (~10–20 МэВ, содан аталған "салқын") қосылған ядроларды құрастырады, нәтижесінде ядроның бөлінуден аман қалу ықтималдығы артады. Қоздырылған ядро кейін бір немесе екі нейтрон шығару арқылы негізгі күйге дейін ыдырайды.
This section deals with the synthesis of nuclei of flerovium by so called "cold" fusion reactions. These are processes which create compound nuclei at low excitation energy (~10–20 MeV, hence "cold"), leading to a higher probability of survival from fission. The excited nucleus then decays to the ground state via the emission of one or two neutrons only.
208Pb ((76Ge,xn) 284−xFl
Флеровийді суық ядролық синтез реакциялары арқылы синтездеудің алғашқы әрекеті 2003 жылы Франциядағы Grand accélérateur national d'ions lourds (GANIL) ғимаратында жасалды. Ешқандай атом анықталмады, нәтижесінде 1,2 пб шегі белгіленді. RIKEN командасы осы реакцияны зерттеу жоспарларын хабарлады.
The first attempt to synthesise flerovium in cold fusion reactions was performed at Grand accélérateur national d'ions lourds (GANIL), France in 2003. No atoms were detected, providing a yield limit of 1.2 pb. The team at RIKEN have indicated plans to study this reaction.
Ыстық балқыту
Бұл бөлім флеровий ядроларын «ыстық» ядролық синтез реакциялары арқылы жасауды қарастырады. Бұл – жоғары қоздыру энергиясында (~40–50 МэВ, сондықтан «ыстық») қосылған ядроларды құратын процестер, олардың бөлінуден аман қалу ықтималдығын азайтады. Қоздырылған ядро содан кейін 3–5 нейтрон шығару арқылы негізгі күйге дейін ыдырайды. 48Ca ядроларын қолданатын ядролық синтез реакциялары әдетте орташа қоздыру энергиясы (~30–35 МэВ) бар қосылған ядроларды тудырады және кейде «жылы» ядролық синтез реакциялары деп аталады. Бұл, ішінара, осы реакциялардан салыстырмалы түрде жоғары өнім алуға мүмкіндік береді.
This section deals with the synthesis of nuclei of flerovium by so called "hot" fusion reactions. These are processes which create compound nuclei at high excitation energy (~40–50 MeV, hence "hot"), leading to a reduced probability of survival from fission. The excited nucleus then decays to the ground state via the emission of 3–5 neutrons. Fusion reactions utilizing 48Ca nuclei usually produce compound nuclei with intermediate excitation energies (~30–35 MeV) and are sometimes referred to as "warm" fusion reactions. This leads, in part, to relatively high yields from these reactions.
248Cm ((40Ar,xn) 288-xFl)
Ауыр элементтерді синтездеудің алғашқы әрекеттерінің бірі Альберт Гиорсо және басқалар, сондай-ақ Стен Томпсон және басқалар жасаған. 1968 жылы Лоренс Беркли ұлттық зертханасында осы реакцияны қолдана отырып. Аса ауыр ядроларға байланысты ешқандай оқиға анықталмады; бұл күтілген нәрсе еді, себебі 288Fl (N = 174) ядросы N = 184 болжам бойынша жабық қабығынан он нейтрон кем болды. Бұл алғашқы сәтсіз синтез әрекеті ыстық синтез реакцияларында өндірілетін аса ауыр ядролардың көлденең қимасы мен жартылай ыдырау мерзімі туралы алғашқы мәліметтерді берді. Реакция 1999 жылы қайталанды және флеровийдің тағы екі атомы анықталды. 2002 жылы команда реакцияны одан әрі зерттеді. 3n, 4n және 5n нейтронды буландыру қоздыру функцияларын өлшеу кезінде олар жаңа изотоптың үш атомын, жаңа изотоптың он екі атомын және 287Fl изотопының бір атомын анықтады. Осы нәтижелерге сүйене отырып, алғашқы анықталған атом 289mFl-ге қайта жатқызылды, ал келесі екі атом қайта тағайындалды және сондықтан ресми емес ашылу экспериментіне жатады. Коперницийдің изотопы ретінде химиялық қасиеттерін зерттеу мақсатында бұл реакция 2007 жылдың сәуірінде қайталанды. Күтпеген нәрсе, PSI FLNR флеровийдің алғашқы химиялық зерттеулерінің негізін құрайтын екі атомды тікелей анықтады. 2008 жылдың маусым айында элементтің химиялық қасиеттерін зерттеу үшін тәжірибе қайталанды. Бір атом табылған, бұл элементтің асыл газ сияқты қасиеттерін растады. 2009 жылдың мамыр-шілде айларында GSI командасы теннессин синтезіне алғашқы қадам ретінде осы реакцияны алғаш рет зерттеді. Команда синтез және ыдырау деректерін растады және, бұрынғы изотоптың тоғыз атомын және соңғысының төрт атомын өндірді.
One of the first attempts at synthesis of superheavy elements was performed by Albert Ghiorso et al. and Stan Thompson et al. in 1968 at the Lawrence Berkeley National Laboratory using this reaction. No events attributable to superheavy nuclei were identified; this was expected as the compound nucleus 288Fl (with N = 174) falls ten neutrons short of the closed shell predicted at N = 184. This first unsuccessful synthesis attempt provided early indications of cross section and half life limits for superheavy nuclei producible in hot fusion reactions. The reaction was repeated in 1999 and a further two atoms of flerovium were detected. The products were assigned to The team further studied the reaction in 2002. During the measurement of the 3n, 4n, and 5n neutron evaporation excitation functions they were able to detect three atoms of , twelve atoms of the new isotope , and one atom of the new isotope 287Fl. Based on these results, the first atom to be detected was tentatively reassigned to or 289mFl, whilst the two subsequent atoms were reassigned to and therefore belong to the unofficial discovery experiment. In an attempt to study the chemistry of copernicium as the isotope , this reaction was repeated in April 2007. Surprisingly, a PSI FLNR directly detected two atoms of forming the basis for the first chemical studies of flerovium. In June 2008, the experiment was repeated in order to further assess the chemistry of the element using the isotope. A single atom was detected seeming to confirm the noble gas like properties of the element. During May–July 2009, the team at GSI studied this reaction for the first time, as a first step towards the synthesis of tennessine. The team were able to confirm the synthesis and decay data for and , producing nine atoms of the former isotope and four atoms of the latter.
242Pu ((48Ca,xn) 290−xFl (x=2,3,4,5)
Дубна командасы бұл реакцияны алғаш рет 1999 жылдың наурыз-сәуір айларында зерттеді және 287Fl-ге жатқызылған флеровийдің екі атомын анықтады. 287Fl және 283Cn изотоптарының ыдырау деректерін растау мақсатымен реакция 2003 жылдың қыркүйегінде қайталанды, себебі 283Cn бойынша келіспейтін деректер жиналған болатын (copernicium бөлімін қараңыз). Ресейлік ғалымдар 2n, 3n және 4n қоздыру функцияларын өлшеу арқылы 288Fl, 287Fl және жаңа 286Fl изотоптарының ыдырау деректерін өлшеуге мүмкіндік алды. 2006 жылдың сәуірінде PSI FLNR ынтымақтастығы коперницийдің алғашқы химиялық қасиеттерін анықтау үшін осы реакцияны пайдаланды, нәтижесінде 283Cn асып кету өнімі ретінде алынды. 2007 жылдың сәуіріндегі растау экспериментінде команда 287Fl-ді тікелей анықтады және флеровийдің атомдық химиялық қасиеттері туралы алғашқы деректерді өлшеді. Берклидегі команда, Беркли газбен толтырылған сепараторын (BGS) пайдаланып, жаңадан алынған нысаналармен 2009 жылдың қаңтарында жоғарыда аталған реакция арқылы флеровий синтезін жасауға тырысты. 2009 жылдың қыркүйегінде олар FLNR-де хабарланған ыдырау қасиеттерін растайтын екі флеровий атомын анықтағанын хабарлады, бірақ өлшенген көлденең қималар сәл төмен болды; алайда статистиканың сапасы төмен еді. 2009 жылдың сәуірінде Пол Шеррер институтының (PSI) және JINR ядролық реакциялар Флеров зертханасының (FLNR) ынтымақтастығы осы реакцияны қолдана отырып, флеровий химиясын тағы бір зерттеді. 283Cn-нің бір атомы анықталды. 2010 жылдың желтоқсанында LBNL командасы жаңа 285Fl изотопының бір атомын синтездегенін және осыған байланысты 5 жаңа қыз элемент изотобын байқағанын жариялады.
The team at Dubna first studied this reaction in March–April 1999 and detected two atoms of flerovium, assigned to 287Fl. The reaction was repeated in September 2003 in order to attempt to confirm the decay data for 287Fl and 283Cn since conflicting data for 283Cn had been collected (see copernicium). The Russian scientists were able to measure decay data for 288Fl, 287Fl and the new isotope 286Fl from the measurement of the 2n, 3n, and 4n excitation functions. In April 2006, a PSI FLNR collaboration used the reaction to determine the first chemical properties of copernicium by producing 283Cn as an overshoot product. In a confirmatory experiment in April 2007, the team were able to detect 287Fl directly and therefore measure some initial data on the atomic chemical properties of flerovium. The team at Berkeley, using the Berkeley gas filled separator (BGS), continued their studies using newly acquired targets by attempting the synthesis of flerovium in January 2009 using the above reaction. In September 2009, they reported that they had succeeded in detecting two atoms of flerovium, as and , confirming the decay properties reported at the FLNR, although the measured cross sections were slightly lower; however the statistics were of lower quality. In April 2009, the collaboration of Paul Scherrer Institute (PSI) and Flerov Laboratory of Nuclear Reactions (FLNR) of JINR carried out another study of the chemistry of flerovium using this reaction. A single atom of 283Cn was detected. In December 2010, the team at the LBNL announced the synthesis of a single atom of the new isotope 285Fl with the consequent observation of 5 new isotopes of daughter elements.
FLNR 239Pu немесе 240Pu және 48Ca реакциясында түзілген флеровийдің жеңіл изотоптарын зерттеуді жоспарлаған: атап айтқанда, 283Fl және 284Fl ыдырауының өнімдері 208Pb және 209Bi нысаналарымен суық синтез арқылы түзілген жеңіл суперауыр элементтердің изотоптары мен 48Ca снарядтарымен ыстық синтез арқылы түзілген изотоптар арасындағы үзілісті толтыруы күтілді. Бұл реакциялар 2015 жылы зерттелді. 240Pu(48Ca,4n) және 239Pu(48Ca,3n) реакцияларында бір жаңа изотоп табылды, ол – тез өздігінен бөлінетін 284Fl, бұл тұрақтандыру аралының нейтронға қанағаттанбаған шегінің анық шекарасын көрсетеді. 285Fl-дің үш атомы да алынды. Дубна тобы 2017 жылы 240Pu + 48Ca реакциясын қайта зерттеді, 285Fl-дің үш жаңа сәйкес ыдырау тізбегін, осы нуклидтен қосымша ыдырау тізбегін байқады, ол өз қыздарындағы кейбір изомерлік күйлерден өтуі мүмкін, тізбек 287Fl-ге (нысанадағы 242Pu қоспаларынан туындауы мүмкін) және кейбір өздігінен бөліну оқиғаларын, олардың кейбіреуі 284Fl-ден болуы мүмкін, бірақ басқа түсіндірмелер де бар, соның ішінде зарядталған бөлшектердің булануына қатысты қосымша реакциялар да мүмкін.
The FLNR had plans to study light isotopes of flerovium, formed in the reaction between 239Pu or 240Pu and 48Ca: in particular, the decay products of 283Fl and 284Fl were expected to fill in the gap between the isotopes of the lighter superheavy elements formed by cold fusion with 208Pb and 209Bi targets and those formed by hot fusion with 48Ca projectiles. These reactions were studied in 2015. One new isotope was found in both the 240Pu(48Ca,4n) and 239Pu(48Ca,3n) reactions, the rapidly spontaneously fissioning 284Fl, giving a clear demarcation of the neutron poor edge of the island of stability. Three atoms of 285Fl were also produced. The Dubna team repeated their investigation of the 240Pu+48Ca reaction in 2017, observing three new consistent decay chains of 285Fl, an additional decay chain from this nuclide that may pass through some isomeric states in its daughters, a chain that could be assigned to 287Fl (likely stemming from 242Pu impurities in the target), and some spontaneous fission events of which some could be from 284Fl, though other interpretations including side reactions involving the evaporation of charged particles are also possible.
285Fl
1999 жылы 293Og синтезінде 285Fl изотопы 11,35 МэВ альфа-эмиссиясы арқылы, 0,58 мс жартылай ыдырау периодымен ыдырайтыны анықталды. Бұл мәлімдеме 2001 жылы алынып қайтарылды. Бұл изотоп 2010 жылы алғаш рет жасалды және оның ыдырау қасиеттері бұрын жарияланған ыдырау деректерінің дұрыс еместігін көрсетті.
In the claimed synthesis of 293Og in 1999, the isotope 285Fl was identified as decaying by 11.35 MeV alpha emission with a half life of 0.58 ms. The claim was retracted in 2001. This isotope was finally created in 2010 and its decay properties supported the fabrication of the previously published decay data.
289Fl
Флеровийдің алғашқы синтезінде 289Fl деп белгіленген изотоп 30 секунд өмір сүретін 9,71 МэВ альфа бөлшегін шығару арқылы ыдырады. Бұл активтілік осы изотоптың тікелей синтезінің қайталануында байқалған жоқ. Дегенмен, 293Lv синтезінен алынған бір жағдайда, 9,63 МэВ альфа бөлшегінің 2,7 минут өмір сүретін эмиссиясынан басталатын ыдырау тізбегі өлшенді. Барлық келесі ыдыраулар 289Fl-ден байқалғанға өте ұқсас болды, бастапқы ыдырау жіберіліп қалған болуы мүмкін. Бұл активтілікті изомерлік деңгейге жатқызу қажеттігін күшті көрсетеді. Жақындағы эксперименттерде активтіліктің болмауы, изомердің шығымы болжамды негізгі күймен салыстырғанда шамамен 20% екенін және алғашқы эксперименттегі байқаудың сәтті болғанын (немесе жағдай тарихы көрсеткендей, басқаша) көрсетеді. Бұл мәселелерді шешу үшін қосымша зерттеулер қажет. Бұл ыдыраулар 290Fl-ге байланысты болуы мүмкін, себебі бұл ерте эксперименттердегі сәуле энергиясы өте төмен болды, 2n арнасын ықтимал ету үшін жеткілікті төмен. Бұл тағайындама 290Nh-қа электрондарды байқалмай тұтқындауды талап етеді, өйткені егер олардың барлығы жұп сан болса, 290Fl-дің қыздарының ұзақ жартылай өмірін спонтанды бөлінумен түсіндіру қиын болар еді. Бұл бұрынғы изомерлік 289mFl, 285mCn, 281mDs және 277mHs шын мәнінде 290Nh (электронды 290Fl тұтқындауы байқалмаған, өйткені қазіргі детекторлар осы ыдырау режиміне сезімтал емес), 286Rg, 282Mt және спонтанды бөлінетін 278Bh екенін көрсетеді, бұл бүгінгі күнге дейін белгілі ең нейтронға толы супержұрт изотоптарын құрайды: бұл бета тұрақтылық сызығына қарай супержұрт ядроларға нейтрондар қосылғанда жартылай өмірдің ұлғаюының жүйелі үрдісіне жақсы сәйкес келеді, және осы тізбек осы сызыққа өте жақын аяқталады. Ливерморийдің аталық изотопы 294Lv-ге тағайындалуы мүмкін, онда барлық белгілі ядролардың ең жоғары нейтрондық саны (178) болады, бірақ бұл тағайындамалардың барлығы 244Pu+48Ca және 248Cm+48Ca реакцияларында 2n арнасына жетуге бағытталған эксперименттер арқылы қосымша растауды қажет етеді.
In the first claimed synthesis of flerovium, an isotope assigned as 289Fl decayed by emitting a 9.71 MeV alpha particle with a lifetime of 30 seconds. This activity was not observed in repetitions of the direct synthesis of this isotope. However, in a single case from the synthesis of 293Lv, a decay chain was measured starting with the emission of a 9.63 MeV alpha particle with a lifetime of 2.7 minutes. All subsequent decays were very similar to that observed from 289Fl, presuming that the parent decay was missed. This strongly suggests that the activity should be assigned to an isomeric level. The absence of the activity in recent experiments indicates that the yield of the isomer is ~20% compared to the supposed ground state and that the observation in the first experiment was a fortunate (or not as the case history indicates). Further research is required to resolve these issues. It is possible that these decays are due to 290Fl, as the beam energies in these early experiments were set quite low, low enough to make the 2n channel plausible. This assignment necessitates the postulation of undetected electron capture to 290Nh, because it would otherwise be difficult to explain the long half lives of the daughters of 290Fl to spontaneous fission if they are all even even. This would suggest that the erstwhile isomeric 289mFl, 285mCn, 281mDs, and 277mHs are thus actually 290Nh (electron capture of 290Fl having been missed, as current detectors are not sensitive to this decay mode), 286Rg, 282Mt, and the spontaneously fissioning 278Bh, creating some of the most neutron rich superheavy isotopes known to date: this fits well with the systematic trend of increasing half life as neutrons are added to superheavy nuclei towards the beta stability line, which this chain would then terminate very close to. The livermorium parent could then be assigned to 294Lv, which would have the highest neutron number (178) of all known nuclei, but all these assignments need further confirmation through experiments aimed at reaching the 2n channel in the 244Pu+48Ca and 248Cm+48Ca reactions.]]
Изотоптардың өнімділігі
Төмендегі кестелер флеровий изотоптарын тікелей тудыратын ядролық синтез реакцияларының қималары мен қоздыру энергияларын ұсынады. Қалың әріппен жазылған деректер қоздыру функциясының өлшемдерінен алынған ең жоғары мәндерді көрсетеді. + – байқалған шығу арнасын білдіреді.
The tables below provide cross sections and excitation energies for fusion reactions producing flerovium isotopes directly. Data in bold represent maxima derived from excitation function measurements. + represents an observed exit channel.