Meitnerium

Meitnerium
109 Mt
Ir ↑ Mt ↓ (Uhu) Tableau périodique hassium ← → meitnerium darmstadtium
Apparence
inconnu
Propriétés générales
Nom, symbole, nombre	meitnerium, Mt, 109
Prononciation	/ m aɪ t n ɪər Je ə m / myt- TCEN -ee-əm ou / m aɪ t n ər Je ə m / MYT -nər-ee-əm
Élément Catégorie	inconnu mais probablement un métal de transition
Groupe, période, bloc	9, 7, ré
Poids atomique standard	[278]
Configuration électronique	[ Rn ] 5f 14 6d 7 7s 2 (Calculé) 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2 (Prévue)
Histoire
Découverte	Gesellschaft für Schwerionenforschung (1982)
Propriétés physiques
Phase	solide (prévue)
Densité (à proximité rt)	37,4 (prévue) g · cm -3
Propriétés atomiques
États d'oxydation	9, 8, 6, 4, 3, 1 (prévue)
énergies d'ionisation ( plus)	1er: 800,8 (estimation) kJ · mol -1
	2ème: 1823,6 (estimation) kJ · mol -1
	3ème: 2904,2 (estimation) kJ · mol -1
Rayon atomique	122 (prévue) h
Rayon covalente	129 (estimation) h
Miscellanées
Crystal structure	cubique face centrée (prévue)
Ordre magnétique	paramagnétique (prévue)
Numéro de registre CAS	54038-01-6
La plupart des isotopes stables
Article détaillé: Isotopes de meitnerium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 278 Mt syn 7,6 s α 9,6 274 Bh 276 Mt syn 0,72 s α 9,71 272 Bh 274 Mt syn 0,44 s α 9,76 270 Bh 270m Mt? syn 1,1 s α 266 Bh seulement isotopes avec des demi-vies plus de 0,1 secondes sont inclus ici

Meitnerium est un élément chimique avec le symbole Mt et de numéro atomique 109. Ce est un très radioactif élément synthétique (un élément qui peut être créé dans un laboratoire, mais ne se trouve pas dans la nature); l'isotope le plus stable connue, meitnerium-278, a une demi-vie de 7,6 secondes. Meitnerium a été créé en 1982 par le Centre de recherche sur les ions lourds proximité Darmstadt, Allemagne. Il est nommé d'après le physicien Lise Meitner.

Dans le tableau périodique , ce est un D-Block Transactinide. Ce est un membre de la Septième période et est placé dans le groupe 9 éléments, même si aucune des expériences chimiques ont été réalisées pour confirmer qu'il se comporte comme le plus lourd homologue à l'iridium dans le groupe 9. Meitnerium est calculé pour avoir des propriétés semblables à ses homologues plus légers, le cobalt , le rhodium et l'iridium.

Histoire

Découverte

Meitnerium était synthétisé pour la première le 29 Août 1982, en une équipe de recherche allemande dirigée par Peter Armbruster et Gottfried Münzenberg au Institut de Recherche des Ions Lourds (Gesellschaft für Schwerionenforschung) dans Darmstadt. L'équipe bombardé un objectif de bismuth-209 avec des noyaux accélérés de fer -58 et détecté un seul atome de l' isotope meitnerium-266:

209
83 Bi + 58
26 Fe → 266
109 Mt + n

Appellation

La désignation de meitnerium a été discuté dans le élément nommer controverse concernant les noms des éléments 104 à 109, mais meitnerium était la seule proposition et donc n'a jamais été contestée. Le nom meitnerium (Mt) a été proposé en l'honneur du physicien autrichien Lise Meitner, co-découvreur du protactinium (avec Otto Hahn), et l'un des découvreurs de la fission nucléaire . En 1994, le nom a été recommandé par IUPAC, et a été officiellement adopté en 1997.

Nucléosynthèse

Éléments super-lourds tels que meitnerium sont produites en bombardant des éléments plus légers dans les accélérateurs de particules qui induisent les réactions de fusion. Alors que le plus léger isotope de meitnerium, meitnerium-266, peut être synthétisé directement de cette façon, tous les isotopes de meitnerium lourds ne ont été observés que les produits de désintégration d'éléments plus élevés avec des numéros atomiques .

Selon les énergies mises en jeu, les premiers sont séparés en "chaud" et "froid". Dans les réactions de fusion à chaud, très légers, projectiles à haute énergie sont accélérés vers des objectifs très lourds ( actinides ), donnant lieu à des noyaux composés à haute énergie d'excitation (~ 40-50 MeV) qui peut soit la fission ou se évaporer plusieurs (3-5) neutrons. Dans les réactions de fusion à froid, les noyaux condensés produits ont une énergie relativement faible d'excitation (~ 10 à 20 MeV), ce qui diminue la probabilité que ces produits vont subir des réactions de fission. Comme les noyaux fusionnés refroidir à la état fondamental, ils ont besoin de l'émission de seulement un ou deux neutrons, et donc, permet la génération de produits plus riches en neutrons. Cette dernière est une notion distincte de celle de la fusion nucléaire selon lequel à atteindre dans des conditions de température ambiante (voir la fusion à froid).

La fusion froide

Après la première synthèse réussie de meitnerium en 1982 par le GSI équipe, une équipe à la Institut unifié de recherches nucléaires dans Dubna, en Russie, a également essayé d'observer le nouvel élément en bombardant le bismuth-209 avec le fer-58. En 1985, ils ont réussi à l'identité alpha se désintègre de l'isotope ²⁴⁶ descendant Cf indiquant la formation d'meitnerium. L'observation de deux autres atomes de ²⁶⁶ Mt de la même réaction a été signalé en 1988 et d'un autre 12 en 1997 par l'équipe allemande au GSI.

Le même isotope de meitnerium a également été observée par l'équipe russe à Dubna en 1985 de la réaction:

208
82 Pb + 59
27 Co → 266
109 Mt + n

par détection de la désintégration alpha des descendants ²⁴⁶ noyaux Cf. En 2007, une équipe américaine à la Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL de) a confirmé la chaîne de désintégration de l'isotope ²⁶⁶ Mt de cette réaction.

Fusion chaude

En 2002-2003, l'équipe du LBNL a tenté de générer le Mt isotope ²⁷¹ à étudier ses propriétés chimiques en bombardant l'uranium-238 avec le chlore -37, mais sans succès. Une autre réaction possible que ferait cet isotope serait la fusion de berkelium -249 avec magnésium -26; cependant, le rendement de cette réaction devrait être très faible en raison de la forte radioactivité de la cible berkelium-249. D'autres isotopes à long terme ne ont pas abouti ciblés par une équipe de Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en 1988 en bombardant l'einsteinium -254 avec néon -22.

produits de désintégration

Tous les isotopes de meitnerium sauf meitnerium-266 ont été détectés seulement dans les chaînes de désintégration d'éléments avec une meilleure numéro atomique , comme roentgenium . Roentgenium compte actuellement sept isotopes connus; tous, mais l'un d'eux l'objet d'alpha se désintègre pour devenir noyaux meitnerium, avec des nombres de masse entre 268 et 278. noyaux Parent de roentgenium peuvent être eux-mêmes produits de désintégration de ununtrium , ununpentium , ou Ununseptium. À ce jour, pas d'autres éléments ont été connus pour se dégrader à meitnerium. Par exemple, en Janvier 2010, l'équipe Dubna ( JINR) identifié meitnerium-278 comme un produit de la désintégration de Ununseptium via une séquence de désintégration alpha:

294
117 290 Uus →
115 + 4 Uup
2 Il

290
115 286 Uup →
113 Uut + 4
2 Il

286
113 282 Uut →
111 Rg + 4
2 Il

282
111 278 Rg →
109 Mt + 4
2 Il

Isotopes

Meitnerium n'a pas isotopes stables ou naturels. Plusieurs isotopes radioactifs ont été synthétisés dans le laboratoire, soit par fusion de deux atomes ou en observant la décroissance des éléments plus lourds. Sept différents isotopes de meitnerium ont été rapportés avec les masses atomiques 266, 268, 270, 274 à 276, et 278, dont deux, meitnerium-268 et meitnerium-270, ont connu, mais non confirmée états métastables. La plupart de ces Decay principalement par désintégration alpha, bien que certains subissent une fission spontanée.

La stabilité et la demi-vie

Tous les isotopes de meitnerium sont extrêmement instables et radioactives; en général, des isotopes plus lourds sont plus stables que le briquet. L'isotope de meitnerium connu la plus stable, ²⁷⁸ Mt, est aussi le plus lourd isotope meitnerium connue; il a une demi-vie de 7,6 secondes. Un métastable isomère nucléaire, ^270m Mt, a été rapporté d'avoir aussi une demi-vie de plus d'une seconde. Le isotopes ²⁷⁶ Mt et ²⁷⁴ Mt ont des demi-vies de 0,72 et 0,44 secondes respectivement. Les quatre isotopes restants ont des demi-vies comprises entre 1 et 20 millisecondes. L'isotope ²⁸¹ Mt à découvrir a été prévu pour être le plus stable vers désintégration bêta; cependant, aucun isotope meitnerium connu a été observé à subir désintégration bêta. Certains isotopes inconnus, tels que ²⁶⁵ Mt, ²⁷² Mt, ²⁷³ Mt, ²⁷⁷ Mt et ²⁷⁹ Mt, sont prévu d'avoir une demi-vie plus longue que les isotopes connus. Avant sa découverte, ²⁷⁴ Mt a également été prévu d'avoir une longue demi-vie de 20 secondes; Toutefois, il a été constaté plus tard, d'avoir une demi-vie plus courte de seulement 0,44 secondes.

Isomérie nucléaire

²⁷⁰ Mt

Deux atomes d'Mt ²⁷⁰ ont été identifiés dans le ²⁷⁸ chaînes de Uut de désintégration. Les deux désintégrations sont très différentes durées de vie et les énergies de désintégration et sont également produites à partir de deux isomères apparemment différents de ²⁷⁴ Rg. Le premier isomère se désintègre par émission d'une particule alpha 10,03 MeV de l'énergie et a une durée de vie de 7,16 ms. L'autre alpha désintègre avec une durée de vie de 1,63 s; l'énergie de désintégration n'a pas été mesurée. Une cession à des niveaux spécifiques ne est pas possible avec les données limitées disponibles et la recherche supplémentaire est nécessaire.

²⁶⁸ Mt

Le spectre de désintégration alpha pour ²⁶⁸ Mt semble être compliqué à partir des résultats de plusieurs expériences. Les particules alpha de 10,28 énergies, 10,22 et 10,10 MeV ont été observés, émis par ²⁶⁸ atomes Mt avec une demi-vie de 42 ms, 21 ms et 102 ms respectivement. Le déclin à long terme doit être affecté à un niveau d'isomères. L'écart entre les deux autres demi-vie n'a pas encore été résolu. Une cession à des niveaux spécifiques ne est pas possible avec les données de recherche disponibles et plus est nécessaire.

Propriétés prédites

Chimique

Meitnerium est le septième élément de la série 6d de métaux de transition . Depuis élément 112 ( copernicium ) a été révélée être un métal de transition, il est prévu que tous les éléments de 104 à 112 formeraient une quatrième série de métal de transition, avec meitnerium dans le cadre de la des métaux du groupe du platine. Calculs sur son potentiels d'ionisation et atomique et rayons ioniques sont similaires à celle de son homologue briquet iridium , ce qui implique que les propriétés de base de meitnerium se apparentent à ceux de l'autre groupes 9 éléments, le cobalt , le rhodium et l'iridium.

Prédiction des propriétés chimiques probables de meitnerium n'a pas reçu beaucoup d'attention récemment. Meitnerium devrait être un métal noble. Basé sur des états d'oxydation les plus stables du groupe léger neuf éléments, états d'oxydation les plus stables de meitnerium sont prévus pour être les 6, 3 et 1 États, avec l'État 3 étant le plus stable des solutions aqueuses. En comparaison, le rhodium et l'iridium montrent un état d'oxydation maximal de 6, alors que les Etats les plus stables sont quatre et trois pour l'iridium et 3 pour le rhodium. Groupe 9 est le premier groupe dans les métaux de transition pour montrer états d'oxydation inférieur au nombre de groupe, l'état neuf ne étant pas connu pour ne importe quel élément. L'état d'oxydation 9 pourrait être possible pour meitnerium dans le nonafluoride (MtF ₉₎ et le [MTO _4] ⁺ cation, bien que [IrO _4] ⁺ devrait être plus stable. Les tétrahalogénures de meitnerium ont également été supposé avoir des stabilités similaires à celles de l'iridium, ce qui permet aussi un état stable 4. Il est en outre attendu que les états d'oxydation maximal d'éléments de bohrium (élément 107) à darmstadtium (élément 110) peuvent être stables dans la phase gazeuse, mais pas en solution aqueuse.

Physique atomique et

Meitnerium devrait être un solide dans des conditions normales et d'assumer une cubique à faces centrées la structure cristalline. Il devrait être un métal très lourd avec une densité d'environ 37,4 g / cm ^3, qui serait le deuxième plus élevé de tous les 118 éléments connus, en second lieu seulement à celle prédite pour son voisin hassium (41 g / cm ^3). En comparaison, l'élément le plus dense connue qui a eu sa densité mesurée, l'osmium , a une densité de seulement 22,61 g / cm ^3. Ceci résulte du poids atomique élevé de meitnerium, le lanthanides et des actinides contractions, et effets relativistes, bien que la production d'une quantité suffisante meitnerium pour mesurer cette quantité ne serait pas pratique, et l'échantillon serait rapidement se dégrader. Meitnerium est également prévu pour être paramagnétique.

Théoriciens ont prédit le rayon covalent de meitnerium sont de 6 à 22 heures plus grand que celui de l'iridium. Par exemple, la distance obligataire Mt-O devrait se situer autour de 1,9 Å. Le rayon atomique de meitnerium devrait se situer autour de 122 h.

Chimie expérimentale

De déterminer sans ambiguïté les caractéristiques chimiques de meitnerium a encore ont été établis en raison de la courte demi-vie des isotopes de meitnerium et un nombre limité de chances des composés volatils qui pourraient être envisagées sur une très petite échelle. Un des rares composés meitnerium qui sont susceptibles d'être suffisamment volatile est meitnerium hexafluorure (MtF _6), comme son homologue légers iridium hexafluorure (FRI ₆₎ est volatile supérieure à 60 ° C et donc le composé analogue de meitnerium pourrait également être suffisamment volatil; un octafluoride volatile (MtF ₈₎ pourrait également être possible. Pour les études chimiques à effectuer sur un transactinide, au moins quatre atomes doivent être produits, la demi-vie de l'isotope utilisé doit être d'au moins 1 seconde, et le taux de production doivent être au moins un atome par semaine. Même si la demi-vie de ²⁷⁸ Mt, connue isotope meitnerium le plus stable, est 7,6 secondes, assez longtemps pour effectuer des études chimiques, un autre obstacle est la nécessité d'augmenter le taux de production des isotopes de meitnerium et de permettre des expériences de poursuivre pendant des semaines ou mois de sorte que des résultats statistiquement significatifs peuvent être obtenus. Séparation et de détection doivent être effectuées en continu pour séparer les isotopes de meitnerium et les systèmes automatisés peuvent ensuite expérimenter sur la phase gazeuse et la chimie de la solution du meitnerium que les rendements des éléments plus lourds sont prévus pour être inférieures à celles des éléments plus légers; quelques-unes des techniques de séparation utilisées pour bohrium et hassium peuvent être réutilisés. Cependant, la chimie expérimentale de meitnerium n'a pas reçu autant d'attention que celle des éléments plus lourds copernicium et Flérovium .

Le Lawrence Berkeley National Laboratory a tenté de synthétiser l'isotope ²⁷¹ Mt en 2002-2003 une enquête chimique possible meitnerium car il était prévu qu'il pourrait être plus stables que les isotopes autour de lui car il a 162 neutrons , un nombre magique pour les noyaux déformés; sa demi-vie a été prévu pour être quelques secondes, assez longtemps pour une enquête chimique. Cependant, pas d'atomes de ²⁷¹ Mt ont été détectés, et cet isotope de meitnerium est actuellement inconnu.

Une expérience pour déterminer les propriétés chimiques d'un transactinide aurait besoin de comparer un composé de cette transactinide avec des composés analogues de certains de ses homologues plus légers, par exemple, dans la caractérisation chimique de hassium, hassium tétroxyde (HSO ₄₎ a été comparée au analogue osmium composé, tétroxyde d'osmium (OSO _4). Dans une étape préliminaire vers la détermination des propriétés chimiques de meitnerium, le GSI a tenté sublimation des composés du rhodium rhodium (III) oxyde (Rh ₂ O ₃₎ et de rhodium (III) chlorure (RhCl _3). Cependant, des quantités macroscopiques de l'oxyde ne subliment jusqu'à 1000 ° C et le chlorure ne serait pas jusqu'à 780 ° C, et seulement en présence de carbone des particules d'aérosol: ces températures sont beaucoup trop élevés pour de telles procédures pour être utilisé sur meitnerium, comme la plupart des méthodes actuelles utilisées pour l'étude de la chimie des éléments super-lourds ne fonctionnent pas au-dessus de 500 ° C.