Bohrium

Bohrium
107 Bh
Re ↑ Bh ↓ (UPE) Tabela periódica seaborgium ← bohrium → hassium
Aparência
desconhecido
Propriedades gerais
Nome, símbolo, número	bohrium, Bh, 107
Pronúncia	/ b ɔər Eu ə m /
Categoria Metallic	de metal de transição
Grupo, período, bloco	7, 7, d
Peso atômico padrão	[270]
Configuração eletrônica	[ Rn ] 5f 14 6d 5 7s 2 (Calculado) 2, 8, 18, 32, 32, 13, 2 (Previsto)
História
Descoberta	Gesellschaft für Schwerionenforschung (1981)
Propriedades físicas
Fase	sólido (prevista)
Densidade (perto RT)	37 (prevista) · g cm -3
Propriedades atômicas
Estados de oxidação	7, 5, 4, 3 (prevista) (Estados de oxidação única em negrito são conhecidos experimentalmente)
Energias de ionização ( Mais)	1a: 742,9 (avaliado) kJ mol -1 ·
	Segunda: 1688,5 (avaliado) kJ mol -1 ·
	3: 2.566,5 (estimado) kJ · mol -1
Raio atômico	128 (prevista) pm
O raio de covalência	141 (avaliado) pm
Miscelânea
Número de registo CAS	54037-14-8
A maioria dos isótopos estáveis
Ver artigo principal: Isótopos de bohrium
iso N / D meia-vida DM DE ( MeV) DP 274 Bh syn ~ 54 s α 8,8 270 Db 272 Bh syn 9,8 s α 9.02 268 Db 271 Bh syn 1.2 s α 9.35 267 Db 270 Bh syn 61 s α 8,93 266 Db 267 Bh syn 17 s α 8.83 263 Db Só os isótopos com meias-vidas mais de 1 segundo estão incluídos aqui

Bohrium é um elemento químico com o símbolo Bh e número atômico 107, nomeado em honra do dinamarquês físico Niels Bohr . É um elemento sintético (um elemento que pode ser criado num laboratório, mas não se encontra na natureza) e radioactivos; o mais estável conhecida isótopo , ²⁷⁰ Bh, tem uma meia-vida de cerca de 61 segundos.

No tabela periódica dos elementos, é um d-bloco elemento transactinide. Ele é um membro da 7a período que pertence à grupo 7 elementos. Experiências químicas confirmaram que bohrium comporta-se como o mais pesado homólogo de rênio no grupo 7. As propriedades químicas de bohrium são caracterizados apenas parcialmente, mas eles se comparam bem com a química dos outros elementos do grupo 7.

História

O elemento 107 foi originalmente proposto para ser nomeado após Niels Bohr (lado esquerdo), um dinamarquês físico nuclear, com o nielsbohrium de nomes (NS). Este nome foi mudado mais tarde por IUPAC para Bohrium (Bh).

Descoberta oficial

Bohrium foi o primeiro de forma convincente sintetizada em 1981 por uma equipe de pesquisa liderada pelo alemão Peter Armbruster e Gottfried Münzenberg no Instituto de Pesquisa de Íons Pesados (Gesellschaft für Schwerionenforschung) em Darmstadt. A equipe bombardeou um alvo de bismuto-209 com núcleos acelerados de crómio -54 para produzir 5 átomos do isótopo bohrium-262:

209
83 Bi + 54
24 Cr → 262
107 Bh + n

O Grupo de Trabalho Transfermium IUPAC / IUPAP (TWG) reconheceu a colaboração GSI como descobridores oficiais em seu relatório de 1992.

Nomes propostos

O grupo alemão sugeriu a nielsbohrium nome com símbolo Ns para homenagear o físico dinamarquês Niels Bohr . Os cientistas soviéticos no Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear em Dubna, Rússia sugeriu esse nome ser dado a elemento 105 (que foi finalmente chamado dubnium ) ea equipe alemã quis reconhecer tanto Bohr eo fato de que a equipe de Dubna tinha sido o primeiro a propor a reação de fusão a frio para resolver o problema controverso da nomeação do elemento 105. A equipe de Dubna concordou com a proposta de nomeação do grupo alemão para o elemento 107.

Houve uma elemento que nomeia a controvérsia quanto ao que os elementos 104-106 estavam a ser chamado; o IUPAC adotou unnilseptium (símbolo Uns) como temporário, nome de elemento sistemático para este elemento. Em 1994, uma comissão de IUPAC recomendou que elemento 107 bohrium ser nomeado, não nielsbohrium, já que não havia precedente para usar o nome completo de um cientista na nomeação de um elemento. Esta foi a oposição dos descobridores como havia alguma preocupação de que o nome possa ser confundido com boro e em particular a distinção dos nomes de seus respectivos oxoanions, bohrate e borato. O assunto foi entregue ao ramo dinamarquesa de IUPAC que, apesar disso, votaram a favor do nome bohrium, e assim o bohrium nome para o elemento 107 foi reconhecido internacionalmente em 1997. O IUPAC posteriormente decidiu que bohrium sais deve ser chamado em vez de bohriates bohrates.

Nucleosynthesis

Elementos super-pesados como bohrium são produzidos bombardeando elementos mais leves em aceleradores de partículas que induzem reações de fusão. Considerando que a maior parte dos isótopos de bohrium pode ser sintetizado diretamente dessa maneira, alguns mais pesados foram observados apenas como produtos de decaimento de elementos com maiores números atómicos .

Consoante as energias envolvidas, os primeiros são separados em "quente" e "frio". Em reações de fusão quente, muito leves, projéteis de alta energia são acelerados em direção a metas muito pesados ( actinídeos ), dando origem a núcleos compostos em energia de alta excitação (~ 40-50 MeV) que podem ou fissão ou evaporar várias (3-5) nêutrons. Nas reações de fusão a frio, os núcleos fundidos produzidos têm uma relativamente baixa energia de excitação (~ 10-20 MeV), o que diminui a probabilidade de que estes produtos serão submetidos a reações de fissão. Como os núcleos fundidos arrefecer para a estado fundamental, que necessitam de emissão de apenas um ou dois neutrões, e, assim, permite a geração de mais produtos ricos em neutrões. O último é um conceito distinto do de fusão nuclear, onde reivindicado para ser alcançada em condições de temperatura ambiente (ver a fusão a frio).

A fusão a frio

Antes da primeira síntese bem-sucedida de hassium em 1981 pela equipe do GSI, a síntese de bohrium foi tentada pela primeira vez em 1976 por cientistas da Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear em Dubna usando esta reação de fusão a frio. Eles detectaram dois actividades de fissão espontânea, um com uma meia-vida de 1-2 ms e com uma meia-vida de 5 s. Com base nos resultados de outras reacções de fusão a frio, eles concluíram que eles eram devidas a ²⁶¹ Bh e ²⁵⁷ Db respectivamente. No entanto, evidências mais tarde deu um SF muito menor ramificação para ²⁶¹ Bh reduzindo a confiança nesta atribuição. A atribuição da atividade dubnium foi posteriormente alterado para ²⁵⁸ Db, presumindo que a decadência da bohrium foi desperdiçada. A atividade SF 2 ms foi atribuído a ²⁵⁸ Rf resultante da 33% Ramo CE. A equipe de GSI estudou a reação em 1981 em suas experiências de descoberta. Cinco átomos de ²⁶² Bh foram detectados usando o método de correlação de genética pai-filha decai. Em 1987, um relatório interno de Dubna indicou que a equipe tinha sido capaz de detectar a fissão espontânea de ²⁶¹ Bh directamente. A equipe de GSI estudou ainda mais a reação em 1989 e descobriu o novo isótopo ²⁶¹ Bh durante a medição das funções 1N e 2N de excitação, mas foram incapazes de detectar um SF ramificando para ²⁶¹ Bh. Eles continuaram seus estudos em 2003 usando recentemente desenvolvido bismuto (III) flúor (BIF ₃₎ alvos, usado para fornecer mais dados sobre os dados de decaimento para ²⁶² Bh e filha ²⁵⁸ Db. A função 1n excitação foi objecto de nova medição em 2005 pela equipe do Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) depois de algumas dúvidas sobre a precisão dos dados anteriores. Eles observaram 18 átomos de ²⁶² Bh e 3 átomos de ²⁶¹ Bh e confirmou os dois isômeros de ²⁶² Bh.

Em 2007, a equipe da LBNL estudaram a reação análoga com cromo-52 projécteis para o primeiro tempo para procurar o mais leve bohrium isótopo ²⁶⁰ Bh:

209
83 Bi + 52
24 Cr → 260
107 Bh + n

A equipe detectou com sucesso 8 átomos de ²⁶⁰ Bh decadente por alfa decaimento a ²⁵⁶ Db, emitindo partículas alfa com energia 10.16 MeV. A energia de decaimento alfa indica o efeito estabilizador do continuou N = 152 escudo fechado.

A equipe em Dubna também estudou a reação entre o chumbo -208 metas e manganês -55 projéteis em 1976 como parte de sua recém-criada abordagem fusão a frio para novos elementos:

208
82 Pb + 55
25 Mn → 262
107 Bh + n

Eles observaram as mesmas actividades de fissão espontânea como os observados na reacção entre o bismuto-209 e crómio-54 e novamente lhes atribuído a ²⁶¹ Bh e ²⁵⁷ Db. Mais tarde evidências indicaram que estes devem ser reatribuída a ²⁵⁸ dB e ²⁵⁸ Rf (veja acima). Em 1983, eles repetiram o experimento usando uma nova técnica: medição do decaimento alfa de um produto de decaimento que haviam sido separados quimicamente. A equipe foram capazes de detectar o decaimento alfa a partir de um produto de desintegração de ²⁶² Bh, proporcionando alguma evidência para a formação de núcleos bohrium. Esta reacção foi depois estudada em detalhe utilizando técnicas modernas pela equipe do LBNL. Em 2005, eles mediram 33 decaimentos de ²⁶² Bh e 2 átomos de ²⁶¹ Bh, proporcionando uma função de excitação para a reação de um emissor de neutrões e alguns dados espectroscópicos de ambos os isômeros ²⁶² Bh. A função de excitação para a reacção de dois neutrões emissores foi ainda estudado em uma repetição da reacção de 2006. A equipe descobriu que a reação emitindo um nêutron tiveram maior secção transversal do que a reacção correspondente com um alvo ²⁰⁹ Bi, ao contrário das expectativas. São necessárias mais pesquisas para entender as razões.

Fusão quente

A reacção entre urânio 238 metas e fósforo -31 projéteis foi estudado pela primeira vez em 2006, na LBNL como parte de seu estudo sistemático das reações de fusão utilizando urânio-238 alvos:

238
92 L + 31
15 P → 264
107 Bh 5 + n

Os resultados não foram publicados mas os resultados preliminares parecem indicar a observação de fissão espontânea, possivelmente a partir de ²⁶⁴ Bh.

Recentemente, a equipe do Instituto de Física Moderna (IMP), Lanzhou, estudaram a reação nuclear entre amerício-243 alvos e núcleos acelerados de magnésio -26 a fim de sintetizar o novo isótopo ²⁶⁵ Bh e recolher mais dados sobre ²⁶⁶ Bh:

243
95 Am + 26
12 mg → 269-x
107 Bh + x n (x = 3, 4, ou 5)

Em duas séries de experiências, a equipe mediu as funções de excitação parciais para as reações que emitem três, quatro, cinco e nêutrons.

A reação entre alvos de cúrio -248 e núcleos acelerados de sódio -23 foi estudado pela primeira vez em 2008 pela equipe do RIKEN, no Japão, a fim de estudar as propriedades de decaimento de ²⁶⁶ Bh, que é um produto do decaimento em sua reivindicado cadeias de desintegração de unúntrio :

248
96 Cm + 23
11 Na → 271-x
107 Bh + x n (x = 4 ou 5)

O decaimento de ²⁶⁶ Bh pela emissão de partículas alfa com energias de 9,05-9,23 MeV foi ainda confirmada em 2010.

As primeiras tentativas para sintetizar bohrium por vias de fusão quentes foram realizadas em 1979 pela equipe em Dubna, usando a reação entre núcleos acelerados de neon -22 e metas de berquélio -249:

249
97 Bk + 22
10 Ne → 271-x
107 Bh + x n (x = 4 ou 5)

A reacção foi repetida em 1983. Em ambos os casos, eles não foram capazes de detectar qualquer fissão espontânea de núcleos de bohrium. Mais recentemente, as fusões quentes vias para bohrium foram re-analisadas a fim de permitir que para a síntese de mais, de longa duração de neutrões rico isótopos para permitir um estudo da química primeira bohrium. Em 1999, a equipe da LBNL reivindicou a descoberta de longa duração ²⁶⁷ Bh (5 átomos) e ²⁶⁶ Bh (1 átomo). Mais tarde, ambos foram confirmados. A equipe do Instituto Paul Scherrer (PSI) em Berna, Suíça depois sintetizados seis átomos de Bh ²⁶⁷ no primeiro estudo definitivo da química de bohrium.

Como produtos de decaimento

Bohrium foi detectado nas cadeias de desintegração de elementos com um maior número atómico , tais como meitnério . Meitnerium tem atualmente sete isótopos conhecidos; todos eles submetidos a alfa decai para se tornar núcleos bohrium, com números de massa entre 262 e 274. núcleos meitnerium Pais podem ser eles mesmos produtos de decaimento de roentgenium , unúntrio , ununpentium , ou Ununseptium. Até o momento, não há outros elementos têm sido conhecida a decair para Bohrium. Por exemplo, em janeiro de 2010, a equipe de Dubna ( JINR) identificou bohrium-274 como um produto da decomposição de Ununseptium através de uma sequência de decaimento alfa:

294
117 Uus → 290
115 + 4 UUP
2 Ele

290
115 UUP → 286
113 Uut + 4
2 Ele

286
113 Uut → 282
111 Rg +4
2 Ele

282
111 Rg → 278
109 Mt + 4
2 Ele

278
109 Mt → 274
107 + 4 Bh
2 Ele

Isótopos

Bohrium não tem isótopos estáveis ou que ocorrem naturalmente. Vários isótopos radioactivos foram sintetizados no laboratório, ou pela fusão de dois átomos ou através da observação da deterioração dos elementos mais pesados. Onze isótopos diferentes de bohrium foram relatados com massas atômicas 260-262, 264-267, 270-272, 274, um dos quais, bohrium-262, tem uma conhecida estado metastable. Todos estes decair apenas através de decaimento alfa, embora alguns isótopos bohrium desconhecidos estão previstas para sofrer fissão espontânea.

Estabilidade e meias-vidas

Os isótopos mais leves geralmente têm mais curtas meias-vidas; foram observadas semi-vidas de menos de 100 ms para ²⁶⁰ Bh, ²⁶¹ Bh, ²⁶² Bh, ^262m Bh, e ²⁶³ Bh. ²⁶⁴ Bh, ²⁶⁵ Bh, ²⁶⁶ Bh, e ²⁷¹ Bh são mais estáveis em cerca de 1 s, e ²⁶⁷ Bh e ²⁷² Bh tem meia-vida de cerca de 10 s. Os isótopos mais pesados são as mais estáveis, com ²⁷⁰ e ²⁷⁴ Bh Bh ter medido meias-vidas de cerca de 61 s e 54 s, respectivamente. Os isótopos desconhecidos Bh ²⁷³ e ²⁷⁵ Bh são previstos para ter ainda mais tempo de semi-vida de cerca de 90 minutos e 40 minutos, respectivamente. Antes da sua descoberta, ²⁷⁴ Bh também foi prevista para ter uma meia-vida longa de 90 minutos, mas verificou-se ter uma semi-vida de apenas cerca de 54 segundo mais curto.

Os isótopos ricos em prótons com massas 260, 261, e 262 foram produzidos directamente por fusão a frio, aqueles com massa 262 e 264 foram notificados nas cadeias de desintegração de meitnerium e roentgenium, enquanto os isótopos ricos em nêutrons com massas 266, 267 foram criadas na irradiação de alvos de actinídeos. Os quatro mais ricos em nêutrons com massas 270, 271, 272 e 274 aparecem nas cadeias de desintegração de ²⁸² 113, ²⁸⁷ 115, ²⁸⁸ 115 e ²⁹⁴ 117, respectivamente. Esses onze isótopos com meias-vidas que variam de 8 milissegundos a 1 minuto.

Isomeria nuclear

²⁶² Bh

O exemplo de isomeria confirmada apenas em bohrium é no isótopo ²⁶² Bh. Síntese directa de ²⁶² Bh resultados em dois estados, um estado fundamental e um isomeric estado. O estado fundamental é confirmada a decair por decaimento alfa, que emite partículas alfa com energias de 10,08, 9,82, e 9,76 MeV, e tem uma meia-vida revisto de 84 ms. O estado animado também decai por decaimento alfa, que emite partículas alfa com energias de 10,37 e 10,24 MeV, e tem uma meia-vida revisto de 9,6 ms.

Propriedades químicas

Extrapolado

Bohrium é projetada para ser o quarto membro da série 6d de metais de transição e o membro mais pesado do grupo VII na Tabela Periódica, abaixo manganês , tecnécio e rénio . Todos os membros do grupo facilmente retratar seu estado de oxidação do grupo 7 e o estado torna-se mais estável à medida que o grupo está descido. Assim, é esperado bohrium para formar um 7 estado estável. Tecnécio também mostra um estábulo 4 estado enquanto exposições rênio estáveis 4 e três estados. Bohrium pode, portanto, mostram esses estados mais baixos também.

Os membros do grupo mais pesados são conhecidos por formar heptoxides voláteis H ₂ O _7, assim bohrium deve também formar o óxido volátil Bh ₂ O _7. O óxido deve dissolver-se na água para formar o ácido perbohric, HBhO _4. Rénio e tecnécio formar uma gama de oxi-halogenetos de a halogenação do óxido. A cloração do óxido forma os oxicloretos MO ₃ Cl, de modo BHO ₃ Cl deve ser formado nesta reacção. Resultados de fluoração em MO MO ₃ M e ₂ M ₃ para os elementos mais pesados, em adição aos compostos de rénio REOF ₅ e ref _7. Portanto, oxifluoreto formação para bohrium pode ajudar a indicar propriedades eka-rênio.

Experimental

Em 1995, o primeiro relatório sobre a tentativa de isolamento do elemento não teve sucesso.

Em 2000, confirmou-se que, embora os efeitos relativísticos são importantes, o elemento 107 se comporta como um típico grupo 7 elemento.

Em 2000, uma equipe do PSI conduziu uma reação química usando átomos de ²⁶⁷ Bh produzidos na reação entre Bk-249 e Ne-22 íons. Os átomos resultantes foram termicamente e feito reagir com uma mistura de HCl / O ₂ para formar um oxicloreto volátil. A reacção também produzido isótopos de seus homólogos mais leves, tecnécio (Tc como ¹⁰⁸⁾ e rênio (como ¹⁶⁹ Re). As curvas isotérmicas de adsorção foi medida e deu uma forte evidência para a formação de um oxicloreto volátil com propriedades semelhantes às de oxicloreto de rénio. Isto colocou bohrium como um membro típico do grupo 7.

Bh 2 + 3 + 2 O ₂ HCl → 2 BHO ₃ Cl + H ₂