Изотопи на копернициумот

Копернициум (₁₁₂Cn) — 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 ²⁷⁷Cn во 1996 година. Познати се седум радиоизотопи (со уште еден непотврден); најдолговечниот изотоп е ²⁸⁵Cn со полураспад од 30 секунди.

Копернициум  (₁₁₂Cn)

Општи својства
Име и симбол	копернициум (Cn)
Копернициумот во периодниот систем
Hg ↑ Cn ↓ (Uhq) рендгениум ← копернициум → нихониум
Атомски број	112
Стандардна атомска тежина (Ar)	[285]
Категорија	преоден метал
Група и блок	група 12, d-блок
Периода	VII периода
Електронска конфигурација	[Rn] 5f14 6d10 7s2 (предвидена)[1]
по обвивка	2, 8, 18, 32, 32, 18, 2 (предвидени)
Физички својства
Фаза	непозната
Точка на вриење	357+112 −108 K ​(84+112 −108 °C)[2]
Густина близу с.т.	23,7 г/см3 (предвидена)[1]
Атомски својства
Оксидациони степени	4, 2, 1, 0 ​(предвидени)[1][3][4]
Енергии на јонизација	I: 1.154,9 kJ/mol II: 2.170,0 kJ/mol II: 3.164,7 kJ/mol (повеќе) (претпоставки)[1]
Атомски полупречник	емпириски: 147 пм (предвиден)[1][4]
Ковалентен полупречник	122 пм (предвиден)[5]
Разни податоци
Кристална структура	​шестаголна збиена (шаз) (предвидена)[6]
CAS-број	54084-26-3
Историја
Наречен по	По Никола Коперник
Откриен	Германски институт за истражување на тешки јони (1996)
Најстабилни изотопи
Главна статија: Изотопи на копернициумот
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП 285Cn веш 29 с α 9,15, 9,03? 281Ds 285mCn ? веш 8,9 мин α 8,63 281mDs ? 283Cn веш 4 s[7] 90 % α 9,53, 9,32, 8,94 279Ds 10 % СФ 283mCn ?? веш ~7,0 мин СФ
преглед разговор уреди | наводи | Википодатоци

Список на изотопи

Нуклид[8]	Z	N	Изотопна маса (Da) [б 1][б 2]	Полураспад	Распаден облик [б 3]	Изведен изотоп	Спин и парност [б 4]
277Cn	112	165	277.16354(17)#	790 ± (330) us	α	273Ds	3/2+#
280Cn[9][n 1]	112	168	280.16710(63)#	100 us	SF	(различен)	0+
281Cn[n 2]	112	169	281.16956(43)#	180+100 40 ms[10]	α	277Ds	3/2+#
282Cn	112	170	282.17051(59)#	0,83+0,18 0,13 ms	SF	(различен)	0+
283Cn	112	171	283.17320(66)#	3,81+0,45 0,36 s[11]	α (96%)[11]	279Ds
					SF (4%)	(различен)
					EC?	283Rg
284Cn[n 3]	112	172	284.17436(82)#	121+20 15 ms[12]	SF (98%)	(различен)	0+
					α (2%)[12]	280Ds
285Cn[n 4]	112	173	285.17723(54)#	30 ± (8) s	α	281Ds	5/2+#
286Cn[13][n 5][n 6]	112	174	286.17869(75)#	8,4+40,5 3,9 s	SF	(различен)	0+
прегледај

1. ( ) – Неизвесноста (1σ) е дадена во концизен облик во загради по соодветните последни цифри.
2. # – Атомска маса означена со #: вредноста и неизвесноста не се само изведени само од опитни податоци, туку барем делумно од трендови од масената површина (TMS).
3. Облици на распад:

   EC:	Електронски зафат
   SF:	Спонтан распад

4. # – Вредностите означени со # не се само изведени од опитни податоци, туку барем делумно и од трендови во соседните нуклиди (TNN).

Изотопи и јадрени својства

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.^[14]

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.^[15] Вториот е различен концепт од оној каде што се тврди дека јадреното соединување се постигнува во услови на собна температура (види ладно соединување)^[16]

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
184W	88Sr	272Cn	Неуспешна реакција
208Pb	68Zn	276Cn	Неуспешна реакција
208Pb	70Zn	278Cn	Успешна реакција
233U	48Ca	281Cn	Неуспешна реакција
234U	48Ca	282Cn	Реакција допрва треба да се докаже
235U	48Ca	283Cn	Реакција допрва треба да се докаже
236U	48Ca	284Cn	Реакција допрва треба да се докаже
238U	48Ca	286Cn	Успешна реакција
244Pu	40Ar	284Cn	Реакција допрва треба да се докаже
250Cm	36S	286Cn	Реакција допрва треба да се докаже
248Cm	36S	284Cn	Реакција допрва треба да се докаже
252Cf	30Si	282Cn	Реакција допрва треба да се докаже

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..^[17]

208
82Pb
+ 70
30Zn
→ 277
112Cn
+
n

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.^[18] Оваа реакција, исто така, претходно била испробана во 1971 година во Заедничкиот институт за јадрени истражувања во Дубна, Русија во обид да се произведат ²⁷⁶Cn во каналот 2n, но без успех.^[19]

По успешната синтеза на копернициум-277, тимот на GSI извршил реакција користејќи проектил од ⁶⁸Zn во 1997 година во обид да го проучи ефектот на изоспинот (богатството на неутрони) врз хемискиот принос.

208
82Pb
+ 68
30Zn
→ 276−x
112Cn
+ x
n

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.

184
74W
+ 88
38Sr
→ 272−x
112Cn
+ x
n

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.

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.

238
92U
+ 48
20Ca
→ 286−x
112Cn
+ x
n
(x=3,4)

Производот, копернициум-283, имал полураспад од 5 минути, распаѓање преку спонтано цепење.^[20]

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.^[21]

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^[22] 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.^[23] 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 ²⁸³Cn кој се распаѓа од СЈЦ со кратко време што укажува на претходно непозната гранка на СЈЦ.^[24] 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.^[25]

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.^[26]

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 ²⁸³Cn што води до ²⁸³Rg, што би наложило преназначување на неговиот родител на ²⁸⁷Nh (ќерка за зафат на електрони од ²⁸⁷Fl).

233
92U
+ 48
20Ca
→ 281−x
112Cn
+ x
n

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.^[22]

Производи за распаѓање

Список на изотопи на копернициум забележани со распаѓање

Остатоци од испарување	Набљудуван изотоп на копернициум
288 Lv, 284 Fl	280 Cn
289 Lv, 285 Fl	281 Cn [27]
294 Og, 290 Lv, 286 Fl	282 Cn [28]
291 Lv, 287 Fl	283 Cn [29]
292 Lv, 288 Fl	284 Cn [30]
293 Lv, 289 Fl	285 Cn [31]
294 Lv, 290 Fl ?	286 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.^[32]

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.

294
118Og
→ 290
116Lv
+ 4
2He

290
116Lv
→ 286
114Fl
+ 4
2He

286
114Fl
→ 282
112Cn
+ 4
2He

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.^[33] 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.

Јадрен изомеризам

Првите експерименти за синтеза на ²⁸³Cn 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 ²⁸⁷Fl до ²⁸⁷Nh, така што подолготрајната активност би била доделена на ²⁸³ 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.^[34] Поради енергиите на ниските зраци поврзани со почетниот експеримент од ²⁴⁴ Pu+ ⁴⁸ Ca, можно е да е достигнат каналот 2n, кој произведува ²⁹⁰ Fl наместо ²⁸⁹ Fl; ова потоа би претрпело неоткриено заробување на електрони до ²⁹⁰ Nh, што резултирало со пренаменување на оваа активност на нејзината алфа ќерка ²⁸⁶ Rg.^[35]

Резиме на забележани алфа-распаѓачки ланци од супертешки елементи со Z = 114, 116, 118 или 120 од 2016 година. Доделувањата за точки нуклиди (вклучувајќи ги раните ланците 5 и 8 кои содржат ²⁸⁷ Nh и ²⁹⁰ Nh како алтернативни објаснувања наместо изомеризам во ^287m Fl и ^289m Fl) се пробни. Според друга анализа, ланецот 3 (почнувајќи од елементот 120) не е вистински ланец на распаѓање, туку е повеќе случаен редослед на настани.^[36]

Хемиски приноси на изотопи

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
70Zn	208Pb	278Cn	0.5 pb, 10.0, 12.0 MeV +
68Zn	208Pb	276Cn	<1.2 pb, 11.3, 12.8 MeV

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
48Ca	238U	286Cn	2.5 pb, 35.0 MeV +	0.6 pb
48Ca	233U	281Cn	<0.6 pb, 34.9 MeV

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 ²⁸⁶ Cn. Користената јадрена реакција е ²³⁸ U+ ⁴⁸ Ca. Резултатите откриле како јадрата како оваа цепење претежно со исфрлање на јадра од затворена обвивка како ¹³² Sn ( Z = 50, Н = 82). Исто така, било откриено дека приносот за патеката на соединување-цепење е сличен помеѓу проектилите од ⁴⁸ Ca и ⁵⁸ Fe, што укажува на можна идна употреба на проектили од ⁵⁸ Fe во формирањето на супертешки елементи.

Теоретски пресметки

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)	σmax	Модел	Навод
208Pb	70Zn	278Cn	1n (277Cn)	1.5 pb	DNS	[37]
208Pb	67Zn	275Cn	1n (274Cn)	2 pb	DNS	[37]
238U	48Ca	286Cn	4n (282Cn)	0.2 pb	DNS	[38]
235U	48Ca	283Cn	3n (280Cn)	50 fb	DNS	[39]
238U	44Ca	282Cn	4–5n (278,277Cn)	23 fb	DNS	[39]
244Pu	40Ar	284Cn	4n (280Cn)	0.1 pb; 9.84 fb	DNS	[38][40]
250Cm	36S	286Cn	4n (282Cn)	5 pb; 0.24 pb	DNS	[38][40]
248Cm	36S	284Cn	4n (280Cn)	35 fb	DNS	[40]
252Cf	30Si	282Cn	3n (279Cn)	10 pb	DNS	[38]

Белешки