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Flerovio

elemento chimico con numero atomico 114
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Template:Infobox elemento chimico Il flerovio o anche eka-piombo è l'elemento con numero atomico 114 indicato temporaneamente con il simbolo Uuq, ed è un elemento transuranico sintetico. Il nome temporaneo era ununquadio ed è stato ufficializzato dalla IUPAC in onore del suo scopritore russo Georgy Flyorov[1].

Sono stati osservati circa 80 decadimenti radioattivi del flerovio, 50 diretti e 30 derivanti decadimento del moscovio e del ununoctio. Tutti i decadimenti sono stati assegnati ai cinque isotopi dal 285 al 289. Ad oggi l'isotopo più longevo conosciuto è il 289Uuq con una emivita di circa 2,6 secondi, tuttavia ci sarebbero osservazioni di un isomero nucleare, il 289bUuq, con una emivita di circa 66 secondi, che così sarebbe uno degli elementi più longevi della regione degli elementi superpesanti.

Studi chimico-fisici eseguiti nel 2007, indicano che il flerovio quasi sicuramente non possiede proprietà predette dalla tavola periodica e sembrerebbe essere il primo elemento superpesante avente proprietà simili ai gas nobili dovute agli effetti relativistici della sua grande massa[2]. Tuttavia potrebbe avere proprietà simili a quelle del piombo e dello stagno.

Storia

Nel dicembre 1998, degli scienziati al Joint Istitute for Nuclear Research sito a Dubna in Russia, bombardarono degli atomi di plutonio 244 con ioni calcio 48Ca. Fu sintetizzato un singolo atomo di flerovio 289114, decaduto a 9,67 MeV in particelle alfa dopo 30 secondi. L'osservazione è stata pubblicata successivamente nel gennaio 1999[3]. Tuttavia la catena di decadimento osservata non è stata replicata e l'esatta identità dell'elemento è quindi sconosciuta, si pensa che fosse un isomero meta-stabile, il 289mUuq.

Nel marzo 1999, lo stesso team rimpiazzò il 244Pu con il 242Pu per produrre altri isotopi. Questa volta ottennero due atomi di flerovio, decaduti sempre con emissione di particelle α a 10,29 MeV dopo 5,5 secondi. Gli isotopi sono stati assegnati al 287Uuq[4]. Ancora una volta, è stato impossibile replicare la catena di decadimento ottenuta, andando ad assegnare il tutto al probabile isomero meta-stabile 287mUuq.

La scoperta, confermata al giorno d'oggi, del flerovio è stata fatta nel giugno 1999 quando il team di Dubna ripeté la reazione con il plutonio 244. Furono prodotti due atomi dell'elemento 114, decaduti in α con 9,82 MeV dopo 2,6 secondi[5].

Questa attività fu erroneamente assegnata al 288Uuq, ma studi successivi eseguiti in dicembre del 2002 hanno assegnato l'attività al 289Uuq[6].

Nel maggio del 2009 il gruppo di lavoro JWP della IUPAC pubblicò un resoconto sulla scoperta del copernicio dove veniva indicata la scoperta dell'isotopo 283Cn.[7] Ciò di fatto implica la scoperta del flerovio, dall'analisi dei dati per la sintesi relativa al copernicio. Nel 2011 la IUPAC ha valutato gli esperimenti del team di Dubna dal 1999 al 2007 considerando quindi conclusiva la scoperta dell'elemento 114 e la sua identificazione come fleriovio.[8]

Inoltre la scoperta del flerovio, come 287Uuq e 286Uuq, è confermata nel gennaio 2009 a Berkeley, seguita dalla conferma del 288Uuq e del 289Uuq nel luglio 2009 al GSI.

Nucleo sintesi

Di seguito sono elencati alcune coppie di proiettile e target usate per la produzione di nuclei composti con Z = 114.

Target Proiettile CN Risultato
208Pb 76Ge 284Uuq Fallito
232Th 54Cr 286Uuq Da sperimentare
238U 50Ti 288Uuq Da sperimentare
244Pu 48Ca 292Uuq Successo
242Pu 48Ca 290Uuq Successo
239Pu 48Ca 287Uuq Da sperimentare
248Cm 40Ar 288Uuq Da sperimentare
249Cf 36S 285Uuq Da sperimentare

Fusione fredda

Questa sezione si riferisce alla possibile sintesi di nuclei di flerovio da reazioni di fusione fredda. Sono processi in cui vengono prodotti dei nuclei a bassa energia cinetica (~10–20 MeV) in modo da avere maggiori probabilità di "sopravvivenza" del nucleo. I nuclei eccitati decadono successivamente allo stato normale emettendo soltanto uno o due neutroni.

  • 208Pb(76Ge,xn)284−xUuq

Il primo tentativo di sintesi dell'elemento 114 con fusione fredda, è stato eseguito al Grand accélérateur national d'ions lourds (GANIL) in Francia nel 2003. Nessun atomo fu rilevato con una risoluzione di 1.2 pb.

Proiettile Target Isotopo Resa 1n Resa 2n Resa 3n
76Ge 208Pb 284Uuq <1.2 pb nulla nulla

Fusione termonucleare

Questa sezione si riferisce alla possibile sintesi di nuclei di flerovio da reazioni di fusione nucleare ad alte temperature. Sono processi in cui vengono prodotti nuclei ad alta energia cinetica (~40–50 MeV) che da una maggiore probabilità di riuscita dell'esperimento, ma anche ad una minore "sopravvivenza" dei nuclei prodotti. I nuclei decadono con l'emissione di 3-5 neutroni. Le reazioni di fusione per la produzione di flerovio si fanno con le stesse combinazioni target-proiettile, ma se si usano atomi di 48Ca si producono solitamente nuclei con energia cinetica intermedia (~30–35 MeV).

  • 244Pu(48Ca,xn)292−xUuq (x=3,4,5)

Il primo esperimento per la sintesi del flerovio con questa tecnica e la combinazione sopra citata è stato sperimentato proprio dal team di Dubna nel novembre 1998. Rilevarono una singola, lunga catena di decadimento, assegnata al 289Uuq.[3] La reazione fu ripetuta nel 1999 e furono rilevati altri due atomi di flerovio. I prodotti furono assegnati al 288Uuq.[5]

Il team continuò lo studio delle reazioni nel 2002, rilevando tre atomi di 289Uuq, venti atomi del nuovo isotopo 288Uuq ed un atomo dell'isotopo 287Uuq.[6] Studiando la chimica del copernicio 285Cn, fu ripetuta la reazione nell'aprile 2007, sorprendentemente furono rilevati, direttamente da un PSI-FLNR, due atomi di 288Uuq, ponendo così le basi per l'inizio dello studio del flerovio.

Nel giugno 2008, l'esperimento fu ripetuto per confermare l'identità dell'isotopo 289Uuq. Fu rilevato un solo atomo e furono anche confermate le proprietà simili a quelle dei gas-nobili.

Da maggio e luglio del 2009, il team al GSI studiò questa reazione per la prima volta, come passo verso la sintesi dell'ununseptio (elemento 117). Il team fu capace di confermare la sintesi e i dettagli sul decadimento del 288Uuq e 289Uuq, producendo nove atomi del primo isotopo e quattro del secondo.[9]

  • 242Pu(48Ca,xn)290−x114 (x=2,3,4,5)

La sopracitata reazione con la tecnica di fusione nucleare è stata studiata per la prima volta sempre dal team di Dubna in marzo-aprile del 1999 e furono rilevati due atomi di flerovio, assegnati a 287Uuq.[4] La reazione fu ripetuta nel settembre 2003 per avere una conferma dei dati sul decadimento del 287Uuq e 283Cn perché erano stati raccolti dati conflittuali. Gli scienziati russi fornirono tutti i dati di decadimento del 288Uuq, 287Uuq e 286Uuq.[10][11]

Nell'aprile 2006, con l'aiuto di un PSI-FLNR, fu usata la reazione per determinare le proprietà chimiche del copernicio producento 283Cn. In un esperimento di conferma dell'aprile 2007, il team rilevò direttamente il 287Uuq e misurò alcuni dati iniziali sulle proprietà chimiche del flerovio. Il team di Berkeley continuò i loro studi usando come target il 242Pu e provando la sintesti del flerovio nel gennaio 2009 con la reazione sopracitata. Nel settembre 2009 riportarono la rilevazione di due atomi di flerovio, 287Uuq e 286Uuq, confermando la catena di decadimento e le proprietà riportate all'FLNR.[12]

Con la collaborazione tra il Paul Scherrer Institute (PSI) e il Flerov Laboratory of Nuclear Reactions (FLNR) di JINR, nell'aprile del 2009 fu prodotto un nuovo studio sulla chimica del flerovio sfruttando la reazione. Fu rilevato un solo atomo di 283Cn.

Nel dicembre 2010, il team al LBNL ha annunciato la sintesi di un singolo atomo del nuovo isotopo 285Uuq con la consecutiva osservazione di 5 isotopi di elementi figlio.

Proiettile Target Isotopo Resa 2n Resa 3n Resa 4n Resa 5n
48Ca 242Pu 290Uuq 0.5 pb, 32.5 MeV 3.6 pb, 40.0 MeV 4.5 pb, 40.0 MeV <1.4 pb, 45.0 MeV
48Ca 244Pu 292Uuq nulla 1.7 pb, 40.0 MeV 5.3 pb, 40.0 MeV 1.1 pb, 52.0 MeV

Prodotto di decadimento

Gli isotopi di flerovio sono stati anche osservati nella catena di decadimento dell'moscovio e ununoctio.

Residuo d'evaporazione Isotopo dell'Uuq osservato
293Uuh 289Uuq[11][13]
292Uuh 288Uuq[11]
291Uuh 287Uuq[6]
294Uuo, 290Uuh 286Uuq[14]

La catena di decadimento dall'ununoctio è la seguente:[15]

  • 293Uuo → 289Uuh + 4He (0,12 millisecondi)
  • 289Uuh → 285Uuq + 4He (0,60 millisecondi)
  • 285Uuq → 281Cn + 4He (0,58 millisecondi)
  • 281Cn → 277Rg + 4He (0,89 millisecondi)
  • 277Rg → 273Hs + 4He (3 millisecondi)
  • 273Hs → 269Sg + 4He (1,2 secondi)

Cronologia di scoperta degli isotopi

Gli elementi contrassegnati con ? non sono stati confermati.

Isotopo Anno di scoperta Reazione usata
285Uuq 2010 242Pu (48Ca,5n)
286Uuq 2002 249Cf (48Ca,3n)[14]
287aUuq 2002 244Pu (48Ca,5n)
287bUuq? 1999 242Pu (48Ca,3n)
288Uuq 2002 244Pu (48Ca,4n)
289aUuq 1999 244Pu (48Ca,3n)
289bUuq? 1998 244Pu (48Ca,3n)

Note

  1. ^ IUPAC
  2. ^ Heinz W. Gäggeler
  3. ^ a b Physical Review Letters
  4. ^ a b Nature
  5. ^ a b Physical Review C
  6. ^ a b c Oganessian, Yu. Ts., Measurements of cross sections for the fusion-evaporation reactions 244Pu(48Ca,xn)292−x114 and 245Cm(48Ca,xn)293−x116, in Physical Review C, vol. 69, 2004, p. 054607, Bibcode:2004PhRvC..69e4607O, DOI:10.1103/PhysRevC.69.054607.
  7. ^ R.C.Barber; H.W.Gaeggeler;P.J.Karol;H. Nakahara; E.Verdaci; E. Vogt, Discovery of the element with atomic number 112 (PDF), in Pure Appl. Chem., vol. 81, 2009, p. 1331, DOI:10.1351/PAC-REP-08-03-05.
  8. ^ Barber, Robert C.; Karol, Paul J; Nakahara, Hiromichi; Vardaci, Emanuele; Vogt, Erich W., Discovery of the elements with atomic numbers greater than or equal to 113 (IUPAC Technical Report), in Pure Appl. Chem., 2011, DOI:10.1351/PAC-REP-10-05-01.
  9. ^ Element 114 – Heaviest Element at GSI Observed at TASCA
  10. ^ Oganessian, Yu. Ts., Measurements of cross sections and decay properties of the isotopes of elements 112, 114, and 116 produced in the fusion reactions 233,238U, 242Pu, and 248Cm+48Ca, in Physical Review C, vol. 70, 2004, p. 064609, Bibcode:2004PhRvC..70f4609O, DOI:10.1103/PhysRevC.70.064609.
  11. ^ a b c "Measurements of cross sections and decay properties of the isotopes of elements 112, 114, and 116 produced in the fusion reactions 233,238U , 242Pu , and 248Cm+48Ca", Oganessian et al., JINR preprints, 2004. Retrieved on 2008-03-03
  12. ^ Stavsetra, L., Independent Verification of Element 114 Production in the 48Ca+242Pu Reaction, in Physical Review Letters, vol. 103, n. 13, 2009, p. 132502, Bibcode:2009PhRvL.103m2502S, DOI:10.1103/PhysRevLett.103.132502, PMID 19905506.
  13. ^ vedi moscovio
  14. ^ a b vedi ununoctio
  15. ^ Ununquadium: the essentials

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