Flérovium

Flérovium
114 Fl
Pb ↑ Fl ↓ (Uho) Tableau périodique ununtrium ← → Flérovium ununpentium
Apparence
inconnu
Propriétés générales
Nom, symbole, nombre	Flérovium, Fl, 114
Prononciation	/ fa l ɨ r oʊ v Je ə m / FLI- ROH -VEE-əm
Élément Catégorie	inconnu
Groupe, période, bloc	14, 7, p
Poids atomique standard	[289]
Configuration électronique	[ Rn ] 5f 14 6d 10 7s 2 7p 2 (Prévue) 2, 8, 18, 32, 32, 18, 4 (Prévue)
Histoire
Découverte	Institut unifié de recherches et nucléaire Lawrence Livermore National Laboratory (1999)
Propriétés physiques
Phase	solide (prévue)
Densité (à proximité rt)	22 (prévue) g · cm -3
Point de fusion	340 K , 70 ° C, 160 (prévue), ° F
Point d'ébullition	420 K, 150 ° C, 300 (prévue), ° F
Propriétés atomiques
États d'oxydation	2, 4 (prédiction)
énergies d'ionisation	1er: 823,9 (prédiction) kJ · mol -1
	2ème: 1621,0 (prédiction) kJ · mol -1
Rayon atomique	160 (estimation) h
Rayon covalente	143 (estimation) h
Miscellanées
Numéro de registre CAS	54085-16-4
La plupart des isotopes stables
Article détaillé: Isotopes de Flérovium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 289 Fl syn 2,6 s α 9.82,9.48 285 Cn 289m Fl? syn 1,1 min α 9,67 285m Cn? 288 Fl syn 0,8 s α 9,94 284 Cn 287 Fl syn 0,48 s α 10,02 283 Cn 287m Fl ?? syn 5,5 s α 10,29 283m Cn ?? 286 Fl syn 0,13 s 40% α 10,19 282 Cn 60% SF 285 Fl syn 125 ms α 281 Cn

Flérovium est le radioactifs élément chimique avec le symbole "Fl" et de numéro atomique 114. L'élément est nommé d'après le laboratoire Flerov de réactions nucléaires du Institut unifié de recherches nucléaires dans Dubna, en Russie, où l'élément a été découvert. Le nom du laboratoire, à son tour, rend hommage à la physicien russe Gueorgui Fliorov. Le nom a été adopté par UICPA sur le 30 mai 2012.

Environ 80 désintégrations d'atomes de Flérovium ont été observé à ce jour, 50 directement et 30 de la désintégration des éléments plus lourds Livermorium et ununoctium . Tous les désintégrations ont été affectés aux cinq voisins isotopes avec des nombres de masse de 285 à 289. L'isotope plus longue durée de vie actuellement connue est ²⁸⁹ Fl avec une demi-vie de 2,6 ~ s, mais il existe des preuves pour un isomère nucléaire, ^289b Fl, avec une demi-vie de ~ 66 s, ce serait l'un des noyaux les plus durables dans le région d'élément super-lourd.

Des études chimiques effectuées en 2007-2008 indiquent que Flérovium est inattendue volatile pour un groupe de 14 éléments; dans les résultats préliminaires, il semblait même présenter gaz noble -comme propriétés en raison de effets relativistes.

Histoire

Découverte

En Décembre 1998, les scientifiques de Dubna ( Institut unifié de recherches nucléaires) en Russie bombardé une cible ²⁴⁴ Pu avec ⁴⁸ ions Ca. Un seul atome de Flérovium, par décomposition 9,67 MeV alpha-émission avec une demi-vie de 30 s, est produit et affecté à ²⁸⁹ Fl. Cette observation a ensuite été publié en Janvier 1999. Cependant, la chaîne de désintégration observée n'a pas été répétée et l'identité exacte de cette activité est inconnue, mais il est possible que cela est dû à un isomère méta-stable, à savoir ^289m Fl.

En Mars 1999, la même équipe a remplacé la cible Pu ²⁴⁴ avec un Pu une ²⁴² afin de produire d'autres isotopes. Cette fois, deux atomes de Flérovium ont été produites, par décomposition 10,29 MeV alpha-émission avec une demi-vie de 5,5 s. Ils ont été affectés comme ²⁸⁷ Fl. Une fois de plus, cette activité n'a pas été revu et il ne est pas clair ce que le noyau a été produit. Il est possible que ce était un isomère méta-stable, à savoir ^287m Fl.

La découverte maintenant confirmé de Flérovium a été faite en Juin 1999, lorsque l'équipe Dubna répété la réaction ²⁴⁴ Pu. Cette fois, deux atomes de l'élément 114 ont été produites par décomposition émission de 9,82 MeV particules alpha avec une demi-vie de 2,6 s.

Cette activité a été initialement affecté à ²⁸⁸ Fl en erreur, en raison de la confusion en ce qui concerne les observations ci-dessus. D'autres travaux en décembre 2002 a permis une réaffectation positive à ²⁸⁹ Fl.

244
94 Pu + 48
20 Ca → 292
114 289 Fl →
114 Fl + 3 1
0 n

En mai 2009, le Groupe de travail mixte (GTM) de UICPA a publié un rapport sur la découverte de copernicium dans laquelle ils ont reconnu la découverte de l'isotope ²⁸³ Cn. Cela implique donc la découverte de facto de Flérovium, de la reconnaissance des données pour la synthèse de ²⁸⁷ Fl et ²⁹¹ Lv (voir ci-dessous), relative à ²⁸³ Cn. En 2011, l'UICPA a évalué les expériences Dubna équipe de 1999 à 2007. Alors qu'ils ont trouvé les premières données concluantes, les résultats de 2004-2007 ont été acceptés comme identification de l'élément 114.

La découverte de Flérovium, que ^{287 286} Fl et Fl, a été confirmé en Janvier 2009 à Berkeley. Cela a été suivi par la confirmation de ²⁸⁸ Fl et Fl ²⁸⁹ en Juillet 2009 au GSI (voir section 2.1.3).

Appellation

Ununquadium (Uuq) était temporaire UICPA Dénomination systématique. L'élément est souvent désigné comme élément 114, par son nombre atomique.

Selon les recommandations de l'IUPAC, le découvreur (s) d'un nouvel élément a le droit de proposer un nom. La découverte de ununquadium a été reconnu par JWG d'IUPAC le 1er Juin 2011, ainsi que celle de ununhexium . Selon le vice-directeur de IURN, l'équipe a choisi de Dubna nom élément 114 Flérovium (symbole Fl), d'après le fondateur de l'Institut russe, Flerov Laboratoire de réactions nucléaires, le physicien soviétique Gueorgui Fliorov (également orthographié Flerov). Cependant, l'UICPA officiellement nommé Flérovium après la Flerov Laboratoire de réactions nucléaires, pas après Flerov lui-même. Flerov est connu pour avoir écrit à Staline en Avril 1942 et en soulignant le silence remarquable dans des revues scientifiques dans le domaine de la fission nucléaire aux Etats-Unis, Grande-Bretagne, et l'Allemagne. Flyorov déduit que cette recherche doit être devenu informations classifiées dans ces pays. Le travail et les exhortations de Flyorov conduit à l'élaboration éventuelle de l' URSS propre de l ' projet de bombe atomique.

Les expériences futures

L'équipe RIKEN ont indiqué des plans pour étudier la réaction de fusion froide:

208
82 Pb + 76
32 Ge → 284
114 Fl →?

Le FLNR ont des plans futurs pour étudier isotopes légers de Flérovium, formés dans la réaction entre ²³⁹ et Pu ⁴⁸ Ca.

Nucléosynthèse

Combinaisons cible projectiles menant à Z = 114 noyaux composés

Le tableau suivant contient diverses combinaisons des cibles et des projectiles qui pourraient être utilisés pour former des noyaux composés avec un nombre atomique de 114.

La fusion froide

Cette section traite de la synthèse de noyaux de Flérovium par ce qu'on appelle des réactions de fusion "à froid". Ces processus créent noyaux composés à faible énergie d'excitation (~ 10-20 MeV, donc «à froid»), conduisant à une plus grande probabilité de survie de la fission. Le noyau excité décroît alors à l'état de sol via l'émission d'un ou deux neutrons seulement.

²⁰⁸ Pb ⁽⁷⁶ Ge, x n) ^{284- x} Fl

La première tentative de synthèse Flérovium dans les réactions de fusion a été réalisée à froid Grand accélérateur national d'Ions Lourds (GANIL), France en 2003. Aucun atomes ont été détectés fournir une limite de rendement de 1,2 pb.

Fusion chaude

Cette section traite de la synthèse de noyaux de Flérovium par ce qu'on appelle des réactions de fusion "à chaud". Ces processus créent noyaux composés à haute énergie d'excitation (~ 40-50 MeV, donc «à chaud»), conduisant à une probabilité réduite de survie de la fission. Le noyau excité décroît alors à l'état de sol via l'émission de neutrons 3-5. Les réactions de fusion en utilisant des ⁴⁸ noyaux Ca produisent habituellement des noyaux composés avec des énergies d'excitation intermédiaires (~ 30 à 35 MeV) et sont parfois appelés «chaudes» des réactions de fusion. Il en résulte, en partie, à des rendements relativement élevés de ces réactions.

Pu ^{244 (48} Ca, x n) ^{292- x} Fl (x = 3,4,5)

Les premières expériences sur la synthèse de Flérovium ont été effectuées par l'équipe de Dubna en Novembre 1998. Ils ont réussi à détecter une seule longue chaîne de désintégration, assigné à ²⁸⁹ Fl. La réaction a été répétée en 1999 et encore deux atomes de Flérovium ont été détectés. Les produits ont été attribuées à ²⁸⁸ Fl. L'équipe a étudié en outre la réaction en 2002. Lors de la mesure de la 3n, 4n, 5n neutrons et les fonctions évaporation d'excitation qu'ils ont pu détecter trois atomes de ²⁸⁹ Fl, douze atomes du nouvel isotope ²⁸⁸ Fl, et un atome de la nouvelle isotopes ²⁸⁷ Fl. Basé sur ces résultats, le premier atome d'être détecté a été provisoirement réaffecté à ²⁹⁰ ou ^289m Fl Fl, tandis que les deux atomes ultérieures ont été réaffectés à ²⁸⁹ Fl et donc appartiennent à l'expérience de découverte officieuse. Dans une tentative pour étudier la chimie de copernicium que l'isotope ²⁸⁵ Cn, cette réaction a été répétée en Avril 2007. Étonnamment, un PSI-FLNR directement détecté deux atomes de ²⁸⁸ Fl formant la base pour les premières études chimiques de Flérovium.

En Juin 2008, l'expérience a été répétée pour évaluer davantage la chimie de l'élément en utilisant l'isotope ²⁸⁹ Fl. Un seul atome a été détecté semblant confirmer les propriétés comme noble gaz de l'élément.

En mai-Juillet 2009, l'équipe de GSI étudié cette réaction pour la première fois, comme une première étape vers la synthèse de Ununseptium. L'équipe était en mesure de confirmer les données de synthèse et de décroissance pour ²⁸⁸ et ²⁸⁹ Fl Fl, produisant neuf atomes de l'ex-isotopes et de quatre atomes de ce dernier.

Pu ^{242 (48} Ca, x n) ^290- 114 ^x (x = 2,3,4,5)

L'équipe a d'abord étudié à Dubna cette réaction en Mars-Avril 1999 et a détecté deux atomes de Flérovium, attribuées à ²⁸⁷ Fl. La réaction a été répétée en Septembre 2003 pour tenter de confirmer les données de décroissance pour ²⁸⁷ Fl et ²⁸³ Cn depuis contradictoires données pour ²⁸³ Cn avait été recueilli (voir copernicium ). Les scientifiques russes ont pu mesurer des données de décroissance pour ²⁸⁸ Fl, Fl ²⁸⁷ et le nouveau isotope ²⁸⁶ Fl de la mesure des fonctions 2n, 3n, 4n excitation.

En Avril 2006, une collaboration PSI-FLNR utilisé la réaction de déterminer les premières propriétés chimiques de copernicium en produisant ²⁸³ Cn comme un produit de dépassement. Dans une expérience de confirmation en Avril 2007, l'équipe était capable de détecter ²⁸⁷ Fl directement et donc de mesurer certaines données initiales sur les propriétés chimiques atomiques de Flérovium.

L'équipe de Berkeley, en utilisant le Berkeley séparateur gaz-rempli (BGS), ont poursuivi leurs études à l'aide nouvellement acquis ²⁴² cibles Pu en tentant la synthèse de Flérovium en Janvier 2009 en utilisant la réaction ci-dessus. En Septembre 2009, ils ont déclaré qu'ils avaient réussi à détecter deux atomes de Flérovium, que ^{287 286} Fl et Fl, confirmant les propriétés de désintégration signalés au FLNR, bien que les sections transversales mesurées étaient légèrement inférieur; Cependant les statistiques étaient de qualité inférieure.

En Avril 2009, la collaboration de Institut Paul Scherrer (PSI) et Flerov Laboratoire de réactions nucléaires (FLNR) de IURN réalisé une autre étude de la chimie des Flérovium utilisant cette réaction. Un seul atome de ²⁸³ Cn a été détectée.

En Décembre 2010, l'équipe du LBNL a annoncé la synthèse d'un seul atome du nouvel isotope ²⁸⁵ Fl avec l'observation consécutive de cinq nouveaux isotopes d'éléments de filiation.

Comme un produit de désintégration

Les isotopes de Flérovium ont également été observées dans le chaînes de désintégration de Livermorium et ununoctium .

Isotopes et des propriétés nucléaires

Chronologie de la découverte d'isotopes

Isotopes rétractées

²⁸⁵ Fl

Dans la synthèse revendiquée de ²⁹³ Uuo en 1999, l'isotope ²⁸⁵ Fl a été identifié comme la décomposition par 11,35 MeV émission alpha avec une demi-vie de 0,58 ms. La demande a été retirée en 2001 après qu'il a été découvert que les données ont été fabriqués. Cet isotope a finalement été créé en 2010 et ses propriétés de désintégration ne correspond pas aux données de désintégration rétractées.

Fission de noyaux composés ayant un numéro atomique de 114

Plusieurs expériences ont été réalisées entre 2000 et 2004 au Laboratoire Flerov de réactions nucléaires de Doubna étudier la caractéristiques de fission du noyau composé ²⁹² Fl. La réaction nucléaire irradié est 244
94 Pu + 48
20 Ca. Les résultats ont révélé comment noyaux tels que cette fission principalement en expulsant noyaux de coquille fermés tels que ¹³² Sn (Z = 50, N = 82). Il a également été trouvé que le rendement de la voie fusion-fission a été similaire entre ⁴⁸ et ⁵⁸ projectiles Ca Fe, indiquant une possible utilisation future de projectiles ⁵⁸ Fe dans la formation de l'élément ultra-lourd.

Isomérie nucléaire

²⁸⁹ Fl

Dans la première synthèse revendiquée de Flérovium, un isotope désigné comme ²⁸⁹ Fl pourri en émettant une particule alpha 9,71 MeV avec une durée de vie de 30 secondes. Cette activité n'a pas été observée dans les répétitions de la synthèse directe de cet isotope. Cependant, dans un seul cas de la synthèse de ²⁹³ Lv, une chaîne de désintégration a été mesuré à partir de l'émission d'une particule alpha de 9,63 MeV avec un durée de vie de 2,7 minutes. Tous les désintégrations ultérieures étaient très similaire à celle observée à partir de ²⁸⁹ Fl, en supposant que la désintégration de parent a été manquée. Cela suggère fortement que l'activité devrait être attribué à un niveau d'isomères. L'absence de l'activité dans les expériences récentes indiquent que le rendement de l'isomère est ~ 20% par rapport à l'état du sol supposée et que l'observation dans la première expérience était une chance (ou non que l'histoire de cas indique). Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour résoudre ces questions.

²⁸⁷ Fl

D'une manière similaire à celles de ²⁸⁹ Fl, premières expériences avec un objectif ²⁴² Pu identifiés Fl une décomposition isotope ²⁸⁷ par émission d'une particule alpha de 10,29 MeV avec une durée de vie de 5,5 secondes. La fille spontanément fissionné avec une durée de vie en accord avec la synthèse précédente de ²⁸³ Cn. Ces deux activités ne ont pas été observée depuis (voir copernicium ). Cependant, la corrélation suggère que les résultats ne sont pas aléatoires et sont possibles en raison de la formation d'isomères dont le rendement est bien évidemment dépendant de méthodes de production. De plus amples recherches sont nécessaires pour élucider ces écarts.

caractéristiques de décroissance

Estimation théorique de la désintégration alpha demi-vie des isotopes de l'Flérovium prend en charge les données expérimentales. L'isotope de fission survécu ²⁹⁸ Fl est supposé avoir une désintégration alpha demi-vie d'environ 17 jours.

A la recherche de l'île de la stabilité: ²⁹⁸ Fl

Selon macroscopique microscopique (MM) théorie, Z = 114 est le prochain nombre magique sphérique. Cela signifie que ces noyaux sont sphériques dans leur état fondamental et devraient avoir élevés, les barrières de fission larges à la déformation et donc à long SF partiels des demi-vies.

Dans la région de Z = 114, MM théorie indique que N = 184 est le suivant neutronique sphérique nombre magique et met en avant le noyau ²⁹⁸ Fl comme un bon candidat pour la prochaine sphérique noyau doublement magique, après ²⁰⁸ Pb (Z = 82, N = 126). ²⁹⁸ Fl est prise pour être au centre d'un hypothétique " îlot de stabilité ". Cependant, d'autres calculs en utilisant champ moyen relativiste (RMF) proposent la théorie Z = 120, 122, et 126 comme solution de rechange protons nombres magiques en fonction de l'ensemble des paramètres choisis. Il est possible que plutôt que d'un pic à un particulier coquille de protons, il existe un plateau d'effets shell de protons de Z = 114-126.

Il convient de noter que les calculs montrent que le minimum de la Energy Shell correction et donc la barrière de fission plus élevé existe pour ²⁹⁷ Uup , causée par les effets d'appariement. En raison des obstacles élevé de fission prévus, tout noyau à l'intérieur de cette île de stabilité décroît exclusivement par émission de particules alpha et, de ce fait, le noyau ayant la plus longue demi-vie devrait être de ²⁹⁸ Fl. La demi-durée de vie prévue est peu probable d'atteindre des valeurs supérieures à environ 10 minutes, à moins que le shell neutrons N = 184 se avère plus que prévu de stabilisation, pour lesquels il existe des preuves. En outre, ²⁹⁷ Fl peut avoir une demi-vie-même plus en raison de l'effet de la neutrons bizarre, créer des transitions entre les niveaux Nilsson similaires avec des valeurs inférieures _alpha Q.

Dans les deux cas, un îlot de stabilité ne représente pas noyaux avec la plus longue demi-vie, mais ceux qui sont considérablement stabilisés contre la fission par des effets fermé shell.

Preuve pour Z = 114 coquille de protons fermée

Bien que les données pour les coques de neutrons fermés peut être considérée comme directement à partir de la variation systématique des valeurs _alpha Q pour l'état-sol pour les transitions d'état du sol, la preuve de coquilles de protons fermés vient de fission (partielles) des demi-vies spontanées. Ces données peuvent parfois être difficiles à extraire en raison de faibles taux de production et la faible ramification SF. Dans le cas de Z = 114, la preuve de l'effet de cette coquille fermée proposée provient de la comparaison entre les noyaux appariements ²⁸² Cn (T _SF 1/2 = 0,8 ms) et ²⁸⁶ Fl (T _SF 1/2 = 130 ms) , et ²⁸⁴ Cn (T = 97 ms _SF) et ²⁸⁸ FL (T _SF> 800 ms). Une preuve supplémentaire viendrait de la mesure de SF partielles demi-vies de noyaux avec Z> 114, tels que ²⁹⁰ Lv et ²⁹² Uuo (N = 174 fois isotones). L'extraction de Z = 114 effets est compliquée par la présence d'un dominant N = 184 effet dans cette région.

Difficulté de la synthèse de ²⁹⁸ Fl

La synthèse directe du noyau ²⁹⁸ par un chemin Fl fusion-évaporation est impossible puisque aucune combinaison connue de projectile et la cible 184 peut fournir des neutrons dans le noyau composé.

Il a été suggéré qu'un tel isotope riche en neutrons peut être formé par la quasifission (fusion partielle suivie d'fission) d'un noyau massif. De tels noyaux ont tendance à fission avec la formation d'isotopes à proximité des coquilles fermées Z = 20 / N = 20 ⁽⁴⁰ CA), Z = 50 / N = 82 ⁽¹³² Sn) ou Z = 82 / N = 126 ⁽²⁰⁸ Pb / ²⁰⁹ Bi). Si Z = 114 ne représentent une enveloppe fermée, puis la réaction hypothétique ci-dessous peut représenter une méthode de synthèse:

204
80 Hg + 136
54 Xe → 298
114 Fl + 40
20 Ca 2 + 1
0 n

Récemment, il a été montré que les réactions de transfert multi-nucléon en cas de collision des noyaux actinides (tels que l'uranium et le curium ) pourraient être utilisés pour synthétiser le neutron noyaux super lourds riches situés au îlot de stabilité.

Il est également possible que Fl ²⁹⁸ peut être synthétisé par la désintégration alpha d'un noyau massif. Une telle méthode dépendrait fortement de la stabilité SF de ces noyaux, depuis la demi-vie alpha se attend à être très court. Les rendements de ces réactions seront également probablement extrêmement faible. Une telle réaction est la suivante:

244
94 Pu ( 96
40 Zr, 2n) → 338
134 Utq → → 298
114 Fl + 10 4
2 Il

Propriétés chimiques

Propriétés chimiques extrapolées

États d'oxydation

Flérovium devrait être le second membre de la série 7p des éléments chimiques et l'élément le plus lourd du groupe 14 (IVA) dans le tableau périodique, en dessous de plomb. Chacun des membres de ce groupe montrent l'état de + IV et les derniers membres du groupe ont l'oxydation d'une augmentation de la chimie + II en raison de l'apparition de la inerte effet de paire. Tin représente le point où la stabilité du + II et IV + Etats sont similaires. Le plomb, le membre le plus lourd, le portrait d'un passage de l'état + IV à l'état + II. Flérovium devrait donc suivre cette tendance et possèdent un oxydant + état IV et un état + II stable.

Chimie

Flérovium devrait présenter des propriétés chimiques eka-plomb et devrait donc former un oxyde, Flo et dihalogénures, FLF _2, flcl _2, FlBr ₂ et FLI _2. Si l'état + IV est accessible, il est probable que ce ne est possible que dans l'oxyde, Flo _2, et le fluorure, FLF _4. Il peut aussi montrer un oxyde mixte, Fl ₃ O _4, analogue à Pb ₃ O _4.

Certaines études suggèrent également que le comportement chimique de Flérovium peut en fait être plus proche de celle du gaz noble radon , que de celle du plomb.

Les calculs indiquent que Flérovium ne formera pas un tétrafluorure, FLF _4, mais formera un difluorure (FLF ₂₎ qui est soluble dans l'eau.

Chimie expérimentale

Phase gazeuse atomique

Deux expériences ont été réalisées en Avril-mai 2007 à une collaboration FLNR-PSI conjointe visant à étudier la chimie de copernicium . La première expérience a consisté à la réaction Pu ^{242 (48} Ca, 3n) ²⁸⁷ Fl et la seconde la réaction Pu ^{244 (48} Ca, 4n) ²⁸⁸ Fl. Les propriétés d'adsorption des atomes résultants sur une surface d'or ont été comparés avec ceux du radon. La première expérience a permis la détection de trois atomes de ²⁸³ Cn mais aussi apparemment détecté 1 atome de ²⁸⁷ Fl. Ce résultat a été une surprise compte tenu du temps de transport des atomes de produits est ~ 2 s, de sorte que les atomes se désintègrent avant Flérovium devraient adsorption. Dans la seconde réaction, deux atomes de Fl ²⁸⁸ et éventuellement ²⁸⁹ 1 atome de Fl ont été détectés. Deux des trois atomes dépeints caractéristiques d'adsorption sont associés à un élément volatil, ressemblant au gaz noble, qui a été suggérée, mais ne est pas prédite par des calculs plus récentes. Ces expériences ont cependant fournir une confirmation indépendante pour la découverte de copernicium, Flérovium et Livermorium par comparaison avec les données de désintégration publiés. D'autres expériences en 2008 pour confirmer ce résultat important détecté un seul atome de ²⁸⁹ Fl, qui a fourni des données qui ont accepté avec les données précédentes qui a soutenu Flérovium ayant une interaction comme gaz noble avec de l'or.

En Avril 2009, la collaboration FLNR-PSI synthétisé un autre atome de Flérovium.