Изотопи на копернициумот

Копернициум (<sub>112</sub>Cn) — вештачки елемент, и затоа не може да се даде стандардна атомска тежина. Како и сите вештачки елементи, нема стабилни изотопи. Првиот изотоп кој бил синтетизиран бил <sup>277</sup>Cn во 1996 година. Познати се седум радиоизотопи (со уште еден непотврден); најдолговечниот изотоп е <sup>285</sup>Cn со полураспад од 30 секунди.
1 Список на изотопи
<sup>277</sup>Cn, 112, 165, 277.16354(17)#, , α, <sup>273</sup>Ds, 3/2+#
<sup>280</sup>Cn, 112, 169, 281.16956(43)#, , α, <sup>277</sup>Ds, 3/2+#
<sup>282</sup>Cn, 112, 170, 282.17051(59)#, SF, (различен), 0+
<sup>283</sup>Cn, 112, 171, 283.17320(66)#, , α (96%), <sup>279</sup>Ds
SF (4%), (различен)
EC?, <sup>283</sup>Rg
<sup>284</sup>Cn, 112, 173, 285.17723(54)#, α, <sup>281</sup>Ds, 5/2+#
<sup>286</sup>Cn, 112, 174, 286.17869(75)#, SF, (различен), 0+
2 Изотопи и јадрени својства
2.1 Нуклеосинтеза
Супертешките елементи како што е копернициумот се произведуваат со бомбардирање на полесни елементи во забрзувачите на честички што предизвикуваат јадрено соединување. Додека повеќето од изотопи на копернициумот може да се синтетизираат директно на овој начин, некои потешки биле забележани единствено како производи на распаѓање на елементи со поголем атомски број.
Во зависност од вклучените енергии, првите се поделени на „''топли''“ и „''ладни''“. Во реакциите на топло соединување, многу лесни проектили со висока енергија се забрзуваат кон многу тешки цели како што се актиноидите, предизвикувајќи сложени јадра со висока енергија на возбудување (~ 40-50 MeV) што може или да претставува цепење или испарување на неколку (3 до 5) неутрони. Во реакциите на ладно соединување, произведените споени јадра имаат релативно ниска енергија на возбудување (~ 10-20 MeV), што ја намалува веројатноста овие производи да подлежат на реакции на јадрено цепење. Како што споените јадра се ладат до основната состојба, тие бараат емисија на само еден или два неутрони, и на тој начин овозможува генерирање на повеќе производи богати со неутрони. Вториот е различен концепт од оној каде што се тврди дека јадреното соединување се постигнува во услови на собна температура (види ладно соединување)
Табелата подолу содржи различни комбинации на цели и проектили кои би можеле да се користат за да се формираат сложени јадра со ''Z'' = 112.
Цел, Проектил, CN, Обид
<sup>184</sup>W, <sup>88</sup>Sr, <sup>272</sup>Cn, Неуспешна реакција
<sup>208</sup>Pb, <sup>68</sup>Zn, <sup>276</sup>Cn, Неуспешна реакција
<sup>208</sup>Pb, <sup>70</sup>Zn, <sup>278</sup>Cn, Успешна реакција
<sup>233</sup>U, <sup>48</sup>Ca, <sup>281</sup>Cn, Неуспешна реакција
<sup>234</sup>U, <sup>48</sup>Ca, <sup>282</sup>Cn, Реакција допрва треба да се докаже
<sup>235</sup>U, <sup>48</sup>Ca, <sup>283</sup>Cn, Реакција допрва треба да се докаже
<sup>236</sup>U, <sup>48</sup>Ca, <sup>284</sup>Cn, Реакција допрва треба да се докаже
<sup>238</sup>U, <sup>48</sup>Ca, <sup>286</sup>Cn, Успешна реакција
<sup>244</sup>Pu, <sup>40</sup>Ar, <sup>284</sup>Cn, Реакција допрва треба да се докаже
<sup>250</sup>Cm, <sup>36</sup>S, <sup>286</sup>Cn, Реакција допрва треба да се докаже
<sup>248</sup>Cm, <sup>36</sup>S, <sup>284</sup>Cn, Реакција допрва треба да се докаже
<sup>252</sup>Cf, <sup>30</sup>Si, <sup>282</sup>Cn, Реакција допрва треба да се докаже
2.1.1 Ладно соединување
Првата реакција на ладно соединување за производство на копернициум била изведена од GSI во 1996 година, кој објавил откривање на два ланци на распаѓање на копернициум-277..: + → +
Во прегледот на податоците во 2000 година, првиот ланец на распаѓање бил повлечен. Во повторувањето на реакцијата во 2000 година, тие биле во можност да синтетизираат дополнителен атом. Тие се обиделе да ја измерат функцијата на возбудување 1n во 2002 година, но имале дефект на зракот цинк-70. Неофицијалното откритие на копернициум-277 било потврдено во 2004 година во РИКЕН, каде што истражувачите откриле уште два атома на изотопот и биле во можност да ги потврдат податоците за распаѓање за целиот синџир. Оваа реакција, исто така, претходно била испробана во 1971 година во Заедничкиот институт за јадрени истражувања во Дубна, Русија во обид да се произведат <sup>276</sup>Cn во каналот 2n, но без успех.
По успешната синтеза на копернициум-277, тимот на GSI извршил реакција користејќи проектил од <sup>68</sup>Zn во 1997 година во обид да го проучи ефектот на изоспинот (богатството на неутрони) врз хемискиот принос.
: + → + x
Експериментот бил инициран по откривањето на зголемување на приносот за време на синтезата на изотопи на дармштатиум користејќи јони на никел-62 и никел-64. Не биле откриени ланци на распаѓање на копернициум-275 што довело до граница на пресек од 1,2 пикобарни (pb). Сепак, ревизијата на приносот за реакцијата на цинк-70 на 0,5 pb не исклучува сличен принос за оваа реакција
Во 1990 година, по некои рани индикации за формирање на изотопи на копернициум при зрачење на цел волфрам со мулти-GeV протони, соработката помеѓу GSI и Хебрејскиот универзитет ја проучува горната реакција.
: + → + x
Тие имале во можност да откријат некоја активност на спонтано јадрено цепење (SF) и 12,5 MeV алфа распаѓање, и двете тие привремено ги доделиле на производот за зрачење копернициум-272 или 1n остаток од испарување копернициум-271. Било заклучено дека се потребни многу повеќе истражувања за да се потврдат овие заклучоци.
2.1.2 Топло соединување
Во 1998 година, тимот на Флеровската лабораторија за јадрена истражувања (ФЛЈИ) во Дубна, Русија започнал истражувачка програма користејќи јадра на калциум-48 во „топли“ реакции на соединување што доведуваат до супер-тешки елементи. Во март 1998 година, тие тврделе дека синтетизирале два атома на елементот во следната реакција.
: + → + x (x=3,4)
Производот, копернициум-283, имал полураспад од 5 минути, распаѓање преку спонтано цепење.
Долгиот полураспад на производот ги иницирало првите хемиски експерименти на атомската хемија на гасната фаза на копернициум. Во 2000 година, Јуриј Јукашев во Дубна го повторил експериментот, но не бил во можност да набљудува никакви спонтани настани на цепење со полураспад од 5 минути. Експериментот бил повторен во 2001 година и акумулација од осум фрагменти кои произлегуваат од спонтано целпење биле пронајдени во делот со ниска температура, што покажува дека копернициумот има својства слични на радон. Меѓутоа, денес постои сериозно сомневање за потеклото на овие резултати. За да се потврди синтезата, реакцијата била успешно повторена од истиот тим во јануари 2003 година, потврдувајќи го режимот на распаѓање и полураспадот. Тие, исто така, можеле да пресметаат проценка на масата на активноста на спонтаното цепење до ~ 285, давајќи поддршка за задачата.
Тимот од Националната лабораторија Лоренс Беркли (НЛЛБ) во Беркли, Соединетите Американски Држави влегол во дебатата и ја извел реакцијата во 2002 година. Тие не биле во можност да детектираат спонтано цепење и пресметале граница на пресек од 1,6 pb за откривање на еден настан Реакцијата била повторена во 2003-2004 година од страна на тимот во Дубна користејќи малку поинаква поставеност, сепараторот за повратен гас исполнет со Дубна (DGFRS). Овој пат било откриено дека копернициум-283 се распаѓа со емисија од 9,53 MeV алфа-честичка со полураспад од 4 секунди. Копернициум-282 бил забележан и во каналот 4n (емитува 4 неутрони).
Во 2003 година, тимот на GSI влегол во дебатата и извршил потрага по петминутната активност на спонтано јадрено цепење (СЈЦ) во хемиски експерименти. Како и тимот на Дубна, тие биле во можност да откријат седум фрагменти на СЈЦ во делот за ниска температура. Сепак, овие СЈЦ настани биле неповрзани, што сугерира дека тие не се од вистински директен СЈЦ на јадрата на копернициум и покренало сомнеж за оригиналните индикации за својства слични на радон. По објавувањето од Дубна за различни својства на распаѓање за копернициум-283, тимот на GSI го повторил експериментот во септември 2004 година. Тие не биле во можност да откријат никакви настани на СЈЦ и пресметале граница на пресек од ~ 1,6 pb за откривање на еден настан, не во спротивност со пријавениот 2.5 пб принос од тимот на Дубна.
Во мај 2005 година, GSI извршил физички експеримент и идентификувал еден атом од <sup>283</sup>Cn кој се распаѓа од СЈЦ со кратко време што укажува на претходно непозната гранка на СЈЦ.
Сепак, првичната работа на тимот на Дубна открила неколку директни настани на СЈЦ, но претпоставувал дека родителското алфа-распаѓање било пропуштено. Овие резултати покажале дека тоа не е така.
Новите податоци за распаѓање на копернициум-283 биле потврдени во 2006 година со заеднички експеримент PSI-FLNR насочен кон испитување на хемиските својства на копернициум. Два атома на копернициум-283 биле забележани во распаѓањето на матичните јадра на флеровиум -287. Експериментот покажал дека спротивно на претходните експерименти, копернициумот се однесува како типичен член на групата 12, покажувајќи својства на испарлив метал.
Конечно, тимот на GSI успешно го повторил својот физички експеримент во јануари 2007 година и открил три атоми на копернициум-283, потврдувајќи ги и алфа распадите и режимите на распаѓање на СЈЦ.
Како таква, 5-минутната активност на СЈЦ е сè уште непотврдена и неидентификувана. Можно е да се однесува на изомер, имено копернициум-283б, чиј принос зависи од точните методи на производство. Исто така, можно е тоа да е резултат на гранка за заробување на електрони во <sup>283</sup>Cn што води до <sup>283</sup>Rg, што би наложило преназначување на неговиот родител на <sup>287</sup>Nh (ќерка за зафат на електрони од <sup>287</sup>Fl).
: + → + x
Тимот на FLNR ја проучувал оваа реакција во 2004 година. Тие не биле во можност да детектираат ниту еден атом на копернициум и пресметале граница на пресек од 0,6 pb. Тимот заклучил дека ова покажува дека бројот на масата на неутроните за јадрото на соединението има ефект врз приносот на остатоците од испарувањето.
2.1.3 Производи за распаѓање
+Список на изотопи на копернициум забележани со распаѓање, Остатоци од испарување, Набљудуван изотоп на копернициум
<sup>288</sup> Lv, <sup>284</sup> Fl, <sup>280</sup> Cn
<sup>289</sup> Lv, <sup>285</sup> Fl, <sup>281</sup> Cn <ref>
<sup>294</sup> Og, <sup>290</sup> Lv, <sup>286</sup> Fl, <sup>282</sup> Cn <sup>291</sup> Lv, <sup>287</sup> Fl, <sup>283</sup> Cn <ref>
<sup>292</sup> Lv, <sup>288</sup> Fl, <sup>284</sup> Cn <ref>
<sup>293</sup> Lv, <sup>289</sup> Fl, <sup>285</sup> Cn <ref>
<sup>294</sup> Lv, <sup>290</sup> Fl ?, <sup>286</sup> Cn ?
Копернициумот е забележан како продукт на распаѓање на флеровиумот, кој моментално има седум познати изотопи, од кои сите се покажале подложени на алфа распаѓање за да станат јадра на копернициум, со масовни броеви помеѓу 280 и 286. Изотопи на копернициум со масовни броеви 280, 281, 284, 285 и 286 до денес се произведени само со распаѓање на јадрата на флеровиум. Родителските јадра на флеровиум можат самите да бидат продукти на распаѓање на црниот дроб или оганесон.
На пример, во мај 2006 година, тимот на Дубна ( JINR ) го идентификувала копернициум-282 како финален производ во распаѓањето на оганесон преку секвенцата на алфа-распаѓање. Откриено е дека последното јадро се подложува на спонтана цепење.
: → +
: → +
: → +
Во потврдената синтеза на оганесон-293 во 1999 година, копернициум-281 бил идентификуван како распаѓање со емисија од 10,68 MeV алфа честички со полураспад 0,90 ms. Побарувањето било повлечено во 2001 година. Овој изотоп конечно бил создаден во 2010 година и неговите својства на распаѓање останале во спротивност со претходните податоци.
2.2 Јадрен изомеризам
Првите експерименти за синтеза на <sup>283</sup>Cn произвеле активност на СЈЦ со полураспад ~ 5 мин. Оваа активност била забележана и од алфа распаѓањето на флеровиум-287. Режимот на распаѓање и полураспад биле исто така потврдени во повторувањето на првиот експеримент. Подоцна, било забележано дека копернициум-283 подлежи на 9,52 MeV алфа распаѓање и СЈЦ со полураспад од 3,9 с. Исто така, откриено било дека алфа распаѓањето на копернициум-283 доведува до различни возбудени состојби на дармштадиум-279. Овие резултати укажуваат на доделување на двете активности на две различни изомерни нивоа во копернициум-283, создавајќи копернициум-283а и копернициум-283б. Овој резултат може да се должи и на разгранување со заробување на електрони на матичната <sup>287</sup>Fl до <sup>287</sup>Nh, така што подолготрајната активност би била доделена на <sup>283</sup> Rg.
Копернициум-285 бил забележан само како производ на распаѓање на флеровиум-289 и црн дроб-293; за време на првата снимена синтеза на флеровиум, бил создаден еден флеровиум-289, кој имал алфа-распад до копернициум-285, и кој кој самиот емитира алфа честичка во 29 г. секунди, ослободувајќи 9.15 или 9.03 MeV. Меѓутоа, во првиот експеримент за успешно синтетизирање на ливермориум, кога е создаден ливермориум-293, се покажало дека создадениот алфа нуклид се распаѓа до флеровиум-289, податоците за распаѓање за кои значително се разликуваат од познатите вредности. Иако не е потврдено, многу е можно тоа да е поврзано со изомер. Добиениот нуклид се распаднал до копернициум-285, кој емитирал алфа честичка со полураспад од околу 10 минути, ослободувајќи 8.586 MeV. Слично на неговиот родител, се верува дека е јадрен изомер, копернициум-285б. Поради енергиите на ниските зраци поврзани со почетниот експеримент од <sup>244</sup> Pu+ <sup>48</sup> Ca, можно е да е достигнат каналот 2n, кој произведува <sup>290</sup> Fl наместо <sup>289</sup> Fl; ова потоа би претрпело неоткриено заробување на електрони до <sup>290</sup> Nh, што резултирало со пренаменување на оваа активност на нејзината алфа ќерка <sup>286</sup> Rg.
2.3 Хемиски приноси на изотопи
2.3.1 Ладно соединување
Табелата подолу дава пресеци и енергии на возбуда за реакции на ладно соединување кои директно произведуваат изотопи на копернициум. Податоците со задебелени букви претставуваат максимални изведени од мерењата на функцијата на возбудување. + претставува набљудуван излезен канал.
Проектил, Цел, CN, 1n, 2n, 3n
<sup>70</sup>Zn, <sup>208</sup>Pb, <sup>278</sup>Cn, 0.5 pb, 10.0, 12.0 MeV +
<sup>68</sup>Zn, <sup>208</sup>Pb, <sup>276</sup>Cn, <1.2 pb, 11.3, 12.8 MeV
2.3.2 Топло соединување
Табелата подолу дава пресеци и енергии на возбуда за реакции на топло соединување кои директно произведуваат изотопи на копернициум. Податоците со задебелени букви ги претставуваат максималните добиени од мерењата на функцијата на возбудување. + претставува набљудуван излезен канал.
Проектил, Цел, CN, 3n, 4n, 5n
<sup>48</sup>Ca, <sup>238</sup>U, <sup>286</sup>Cn, 2.5 pb, 35.0 MeV +, 0.6 pb
<sup>48</sup>Ca, <sup>233</sup>U, <sup>281</sup>Cn, <0.6 pb, 34.9 MeV
2.4 Цепење на сложени јадра со атомски број 112
Извршени се неколку експерименти помеѓу 2001 и 2004 година во Лабораторијата за јадрени реакции Флеров во Дубна, проучувајќи ги карактеристиките на цепење на соединението јадро <sup>286</sup> Cn. Користената јадрена реакција е <sup>238</sup> U+ <sup>48</sup> Ca. Резултатите откриле како јадрата како оваа цепење претежно со исфрлање на јадра од затворена обвивка како <sup>132</sup> Sn ( ''Z'' = 50, ''Н'' = 82). Исто така, било откриено дека приносот за патеката на соединување-цепење е сличен помеѓу проектилите од <sup>48</sup> Ca и <sup>58</sup> Fe, што укажува на можна идна употреба на проектили од <sup>58</sup> Fe во формирањето на супертешки елементи.
2.5 Теоретски пресметки
2.5.1 Пресеци на остатоци од испарување
Табелата подолу содржи различни комбинации на цели-проектил за кои пресметките обезбедиле проценки за приносите на пресек од различни канали за испарување на неутрони. Даден е каналот со највисок очекуван принос.
DNS = Ди-јадрен систем; σ = пресек
Цел, Проектил, Cn, Канал (продукт), σ<sub>max</sub>, Модел, Навод
<sup>208</sup>Pb, <sup>70</sup>Zn, <sup>278</sup>Cn, 1n (<sup>277</sup>Cn), 1.5 pb, DNS, <sup>208</sup>Pb, <sup>67</sup>Zn, <sup>275</sup>Cn, 1n (<sup>274</sup>Cn), 2 pb, DNS, <sup>238</sup>U, <sup>48</sup>Ca, <sup>286</sup>Cn, 4n (<sup>282</sup>Cn), 0.2 pb, DNS, <sup>235</sup>U, <sup>48</sup>Ca, <sup>283</sup>Cn, 3n (<sup>280</sup>Cn), 50 fb, DNS, <sup>238</sup>U, <sup>44</sup>Ca, <sup>282</sup>Cn, 4–5n (<sup>278,277</sup>Cn), 23 fb, DNS, <sup>244</sup>Pu, <sup>40</sup>Ar, <sup>284</sup>Cn, 4n (<sup>280</sup>Cn), 0.1 pb; 9.84 fb, DNS, <sup>250</sup>Cm, <sup>36</sup>S, <sup>286</sup>Cn, 4n (<sup>282</sup>Cn), 5 pb; 0.24 pb, DNS, <sup>248</sup>Cm, <sup>36</sup>S, <sup>284</sup>Cn, 4n (<sup>280</sup>Cn), 35 fb, DNS, <sup>252</sup>Cf, <sup>30</sup>Si, <sup>282</sup>Cn, 3n (<sup>279</sup>Cn), 10 pb, DNS,
3 Наводи
***** Half-life, spin, and isomer data selected from the following sources.
********