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Isótopos del bohrio

El bohrio ( 107 Bh) es un elemento artificial . Como todos los elementos artificiales, no tiene isótopos estables y no se puede proporcionar un peso atómico estándar . El primer isótopo que se sintetizó fue el 262 Bh en 1981. Hay 11 isótopos conocidos que van desde 260 Bh a 274 Bh, y 1 isómero , 262m Bh. El isótopo de vida más larga es el 270 Bh con una vida media de 2,4 minutos, aunque el 278 Bh, no confirmado, puede tener una vida media aún más larga de unos 690 segundos.

Lista de isótopos

  1. ^ m Bh – Isómero nuclear excitado .
  2. ^ ( ) – La incertidumbre (1 σ ) se da en forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
  3. ^ # – Masa atómica marcada con #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de tendencias de la Superficie de Masa (TMS).
  4. ^ Modos de descomposición:
  5. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  6. ^ No se sintetiza directamente, se produce en la cadena de desintegración de 282 Nh
  7. ^ No se sintetiza directamente, se produce en la cadena de desintegración de 287 Mc
  8. ^ No se sintetiza directamente, se produce en la cadena de desintegración de 288 Mc
  9. ^ No se sintetiza directamente, se produce en la cadena de desintegración de 294 Ts
  10. ^ No se sintetiza directamente, se presenta en la cadena de desintegración de 290 Fl y 294 Lv; no confirmado

Nucleosíntesis

Los elementos superpesados ​​como el bohrio se producen bombardeando elementos más ligeros en aceleradores de partículas que inducen reacciones de fusión . Mientras que la mayoría de los isótopos del bohrio se pueden sintetizar directamente de esta manera, algunos de los más pesados ​​solo se han observado como productos de desintegración de elementos con números atómicos más altos . [15]

Dependiendo de las energías involucradas, los primeros se separan en "calientes" y "fríos". En las reacciones de fusión caliente, proyectiles muy ligeros y de alta energía se aceleran hacia objetivos muy pesados ​​( actínidos ), dando lugar a núcleos compuestos a alta energía de excitación (~40–50− MeV ) que pueden fisionarse o evaporar varios (3 a 5) neutrones. [16] En las reacciones de fusión fría, los núcleos fusionados producidos tienen una energía de excitación relativamente baja (~10–20 MeV), lo que disminuye la probabilidad de que estos productos experimenten fisión. A medida que los núcleos fusionados se enfrían al estado fundamental , requieren la emisión de solo uno o dos neutrones, lo que permite la generación de productos más ricos en neutrones. [15] Este último es un concepto distinto del de la fusión nuclear que se afirma que se logra en condiciones de temperatura ambiente (ver fusión fría ). [17]

La siguiente tabla contiene varias combinaciones de objetivos y proyectiles que podrían usarse para formar núcleos compuestos con Z = 107.

Fusión fría

Antes de la primera síntesis exitosa de hassio en 1981 por el equipo de GSI, la síntesis de bohrio fue intentada por primera vez en 1976 por científicos del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear en Dubna usando esta reacción de fusión fría. Detectaron dos actividades de fisión espontánea , una con una vida media de 1-2 ms y otra con una vida media de 5 s. Basándose en los resultados de otras reacciones de fusión fría, concluyeron que se debían a 261 Bh y 257 Db respectivamente. Sin embargo, evidencia posterior dio una ramificación de SF mucho menor para 261 Bh, lo que redujo la confianza en esta asignación. La asignación de la actividad de dubnio se cambió más tarde a 258 Db, suponiendo que se pasó por alto la desintegración de bohrio. La actividad de SF de 2 ms se asignó a 258 Rf resultante de la ramificación EC del 33% . El equipo de GSI estudió la reacción en 1981 en sus experimentos de descubrimiento. Se detectaron cinco átomos de 262 Bh utilizando el método de correlación de desintegraciones genéticas padre-hija. [18] En 1987, un informe interno de Dubna indicó que el equipo había podido detectar directamente la fisión espontánea de 261 Bh. El equipo de GSI estudió más a fondo la reacción en 1989 y descubrió el nuevo isótopo 261 Bh durante la medición de las funciones de excitación 1n y 2n, pero no pudo detectar una ramificación SF para 261 Bh. [19] Continuaron su estudio en 2003 utilizando objetivos de fluoruro de bismuto (III) (BiF 3 ) recientemente desarrollados, utilizados para proporcionar más datos sobre los datos de desintegración de 262 Bh y la hija 258 Db. La función de excitación 1n fue medida nuevamente en 2005 por el equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) después de algunas dudas sobre la precisión de los datos anteriores. Observaron 18 átomos de 262 Bh y 3 átomos de 261 Bh y confirmaron los dos isómeros de 262 Bh. [20]

En 2007, el equipo del LBNL estudió por primera vez la reacción análoga con proyectiles de cromo-52 para buscar el isótopo más ligero del bohrio, el 260 Bh:

209
83Bi
+52
24Cr
→260
107Bh
+
norte

El equipo detectó con éxito 8 átomos de 260 Bh que se desintegraban por desintegración alfa a 256 Db, emitiendo partículas alfa con una energía de 10,16  MeV . La energía de desintegración alfa indica el efecto estabilizador continuo de la capa cerrada N = 152. [21]

El equipo de Dubna también estudió la reacción entre los objetivos de plomo-208 y los proyectiles de manganeso-55 en 1976 como parte de su recién establecido enfoque de fusión fría para nuevos elementos:

208
82Pb
+55
25Minnesota
→262
107Bh
+
norte

Observaron las mismas actividades de fisión espontánea que las observadas en la reacción entre el bismuto-209 y el cromo-54 y las volvieron a asignar a 261 Bh y 257 Db. Evidencias posteriores indicaron que debían reasignarse a 258 Db y 258 Rf (ver arriba). En 1983, repitieron el experimento utilizando una nueva técnica: medición de la desintegración alfa de un producto de desintegración que había sido separado químicamente. El equipo pudo detectar la desintegración alfa de un producto de desintegración de 262 Bh, proporcionando cierta evidencia de la formación de núcleos de bohrio. Esta reacción fue estudiada posteriormente en detalle utilizando técnicas modernas por el equipo del LBNL. En 2005 midieron 33 desintegraciones de 262 Bh y 2 átomos de 261 Bh, proporcionando una función de excitación para la reacción que emite un neutrón y algunos datos espectroscópicos de ambos isómeros de 262 Bh. La función de excitación de la reacción que emite dos neutrones se estudió más a fondo en una repetición de la reacción en 2006. El equipo descubrió que la reacción que emitía un neutrón tenía una sección transversal más alta que la reacción correspondiente con un blanco de 209 Bi, contrariamente a lo esperado. Se requieren más investigaciones para comprender las razones. [22] [23]

Fusión caliente

La reacción entre los objetivos de uranio-238 y los proyectiles de fósforo -31 se estudió por primera vez en 2006 en el LBNL como parte de su estudio sistemático de las reacciones de fusión utilizando objetivos de uranio-238:

238
92tú
+31
15PAG
→264
107Bh
+ 5
norte

Los resultados no han sido publicados, pero los resultados preliminares parecen indicar la observación de fisión espontánea , posiblemente a partir de 264 Bh. [24]

Recientemente, el equipo del Instituto de Física Moderna (IMP) de Lanzhou ha estudiado la reacción nuclear entre los objetivos de americio-243 y los núcleos acelerados de magnesio -26 para sintetizar el nuevo isótopo 265 Bh y recopilar más datos sobre el 266 Bh:

243
95Soy
+26
12Mg
→269−x
107Bh
+ x
norte
(x = 3, 4 o 5)

En dos series de experimentos, el equipo midió funciones de excitación parcial para las reacciones que emiten tres, cuatro y cinco neutrones. [25]

La reacción entre los objetivos de curio -248 y los núcleos acelerados de sodio -23 fue estudiada por primera vez en 2008 por el equipo de RIKEN, Japón, con el fin de estudiar las propiedades de desintegración de 266 Bh, que es un producto de desintegración en sus supuestas cadenas de desintegración de nihonium : [26]

248
96Centímetro
+23
11N / A
→271−x
107Bh
+ x
norte
(x = 4 o 5)

La desintegración de 266 Bh por la emisión de partículas alfa con energías de 9,05-9,23 MeV se confirmó además en 2010. [27]

Los primeros intentos de sintetizar bohrio mediante vías de fusión en caliente fueron realizados en 1979 por el equipo de Dubna, utilizando la reacción entre núcleos acelerados de neón -22 y dianas de berkelio -249:

249
97Libro
+22
10Nordeste
→271−x
107Bh
+ x
norte
(x = 4 o 5)

La reacción se repitió en 1983. En ambos casos, no pudieron detectar ninguna fisión espontánea de los núcleos de bohrio. Más recientemente, se han vuelto a investigar las vías de fusión en caliente para el bohrio con el fin de permitir la síntesis de isótopos más longevos y ricos en neutrones para permitir un primer estudio químico del bohrio. En 1999, el equipo del LBNL afirmó el descubrimiento de 267 Bh (5 átomos) y 266 Bh (1 átomo) de larga duración . [28] Más tarde, ambos fueron confirmados. [29] El equipo del Instituto Paul Scherrer (PSI) en Berna , Suiza, sintetizó más tarde 6 átomos de 267 Bh en el primer estudio definitivo de la química del bohrio. [30]

Como productos de descomposición

El bohrio se ha detectado en las cadenas de desintegración de elementos con un número atómico más alto , como el meitnerio . El meitnerio tiene actualmente siete isótopos conocidos; todos ellos sufren desintegraciones alfa para convertirse en núcleos de bohrio, con números másicos entre 262 y 274. Los núcleos de meitnerio progenitores pueden ser en sí mismos productos de desintegración de roentgenio , nihonio , flerovio , moscovio , livermorio o tennessina . [35] Por ejemplo, en enero de 2010, el equipo de Dubna ( JINR ) identificó al bohrio-274 como un producto en la desintegración de tennessina a través de una secuencia de desintegración alfa: [3]

294
117Ts
→290
115Mc
+4
2Él
290
115Mc
→286
113Nueva Hampshire
+4
2Él
286
113Nueva Hampshire
→282
111Rg
+4
2Él
282
111Rg
→278
109Monte
+4
2Él
278
109Monte
→274
107Bh
+4
2Él

Isomería nuclear

262 baht

El único ejemplo confirmado de isomería en el bohrio está en el isótopo 262 Bh. La síntesis directa de 262 Bh da como resultado dos estados, un estado fundamental y un estado isomérico . Se ha confirmado que el estado fundamental se desintegra por desintegración alfa, emitiendo partículas alfa con energías de 10,08, 9,82 y 9,76 MeV, y tiene una vida media revisada de 84 ms. El estado excitado también se desintegra por desintegración alfa, emitiendo partículas alfa con energías de 10,37 y 10,24 MeV, y tiene una vida media revisada de 9,6 ms. [18]

Rendimiento químico de los isótopos

Fusión fría

La siguiente tabla muestra las secciones transversales y las energías de excitación de las reacciones de fusión fría que producen isótopos de bohrio directamente. Los datos en negrita representan los máximos derivados de las mediciones de la función de excitación. + representa un canal de salida observado.

Fusión caliente

La siguiente tabla muestra las secciones transversales y las energías de excitación de las reacciones de fusión en caliente que producen isótopos de bohrio directamente. Los datos en negrita representan los máximos derivados de las mediciones de la función de excitación. + representa un canal de salida observado.

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