Darmstadtium

Darmstadtium
110 Ds
Pt ↑ Ds ↓ (Uhb) Tabela periódica meitnerium ← darmstadtium → roentgenium
Aparência
desconhecido
Propriedades gerais
Nome, símbolo, número	darmstadtium, Ds, 110
Pronúncia	/ d ɑr m ʃ t ɑː t Eu ə m / darm- SHTAHT -ee-əm
Categoria Metallic	desconhecido mas, provavelmente, um metal de transição
Grupo, período, bloco	10, 7, d
Peso atômico padrão	[281]
Configuração eletrônica	[ Rn ] 5f 14 6d 8 7s 2 (Previsto) 2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 (Previsto)
História
Descoberta	Gesellschaft für Schwerionenforschung (1994)
Propriedades físicas
Fase	sólido (prevista)
Densidade (perto RT)	34,8 (prevista) · g cm -3
Propriedades atômicas
Estados de oxidação	8, 6, 4, 2, 0 (prevista)
Energias de ionização ( Mais)	1º: 955,2 (estimado) kJ · mol -1
	Segunda: 1891,1 (avaliado) kJ mol -1 ·
	3: 3.029,6 (estimado) kJ · mol -1
Raio atômico	118 (avaliado) pm
O raio de covalência	128 (avaliado) pm
Miscelânea
Número de registo CAS	54083-77-1
A maioria dos isótopos estáveis
Ver artigo principal: Isótopos de darmstadtium
iso N / D meia-vida DM DE ( MeV) DP 281 Ds syn 11 s 94% SF 6% α 8.67 277 Hs 281m Ds? syn 3,7 min α 8,77 277 milhões Hs? 279 Ds syn 0,20 s 10% α 9.70 275 Hs 90% SF Só os isótopos com meias-vidas mais de 0,1 segundo incluídos aqui

Darmstadtium é um elemento químico com o símbolo Ds e número atômico 110. É extremamente radioativo elemento sintético (um elemento que pode ser criado num laboratório, mas não se encontra na natureza). A conhecida mais estável isótopo , Darmstadti-281, tem uma meia-vida de cerca de 11 segundos, mas é possível que esta isótopo darmstadtium pode ter um isómero com uma meia-vida mais longa, 3,7 minutos. Darmstadtium foi criado pela primeira vez em 1994 pelo Centro Helmholtz GSI de Heavy Ion Research perto Darmstadt, Alemanha. Foi nomeado após a cidade de Darmstadt, onde foi descoberto.

Na tabela periódica , que é um d-bloco elemento transactinide. Ele é um membro da 7a período e é colocado no grupo 10 elementos, embora não há experimentos químicos ainda não foram realizados para confirmar que ele se comporta como o mais pesado homólogo de platina no grupo 10. Darmstadti é calculada como tendo propriedades semelhantes ao seu homólogos mais leves, níquel , paládio e platina.

História

Descoberta

Darmstadtium foi criado pela primeira vez em 9 de novembro de 1994, no Instituto de Pesquisa de Íons Pesados (Gesellschaft für Schwerionenforschung) em Darmstadt, Alemanha , por Peter Armbruster e Gottfried Münzenberg, sob a direção de Sigurd Hofmann. A equipe bombardeou uma vantagem alvo -208 com núcleos acelerados de níquel-62 e detectou um único átomo do isótopo darmstadtium-269:

208
82 Pb + 62
28 Ni → 269
110 Ds + 1
0 n

Na mesma série de experiências, a mesma equipa também levada a cabo a reacção usando mais pesados iões de níquel-64. Durante duas corridas, nove átomos de ²⁷¹ Ds foram convincentemente detectados por correlação com propriedades de decaimento filha conhecidos:

208
82 Pb + 64
28 Ni → 271
110 Ds + 1
0 n

O Grupo de Trabalho Conjunto IUPAC / IUPAP (JWP) reconheceu a equipe GSI como descobridores em seu relatório de 2001.

Nomeando

O nome darmstadtium (Ds) foi sugerido pela equipe GSI em honra da cidade de Darmstadt, onde o elemento foi descoberto. A equipe de GSI originalmente também consideraram nomear o wixhausium elemento, após o subúrbio de Darmstadt conhecido como Wixhausen onde o elemento foi descoberto, mas finalmente decidiu sobre darmstadtium. O novo nome foi oficialmente recomendado pelo IUPAC em 16 de agosto de 2003.

Nucleosynthesis

Elementos super-pesados como darmstadtium são produzidos bombardeando elementos mais leves em aceleradores de partículas que induzem reações de fusão. Considerando que a maior parte dos isótopos de darmstadtium 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 Darmstadti em 1994 pela Equipe GSI, cientistas da GSI também tentou sintetizar darmstadtium bombardeando chumbo-208 com o níquel-64 em 1986. Não foram identificados átomos darmstadtium. Depois de uma atualização de suas instalações, a equipe da GSI detectado com sucesso 9 átomos de ²⁷¹ Ds em duas corridas de seu experimento descoberta em 1994. Esta reacção foi repetida com sucesso em 2000 pela GSI (4 átomos), em 2000 e 2004 pela Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) (9 átomos no total) e em 2002 por RIKEN (14 átomos). A equipe de GSI estudou a reação análoga com o níquel-62, em vez de níquel-64, em 1994, como parte de sua experiência de descoberta. Foram detectadas três átomos de ²⁶⁹ Ds. Uma quarta cadeia de decaimento foi determinada, mas foi subsequentemente retraída.

Além das reações oficiais da descoberta, em outubro-novembro de 2000, a equipe da GSI também estudou a reação análoga utilizando um alvo de chumbo-207, a fim de sintetizar o novo isótopo ²⁷⁰ Ds. Eles conseguiram sintetizar 8 átomos de ²⁷⁰ Ds, relativa a um isômero estado fundamental, ²⁷⁰ Ds e um alto rotação estado metastable, ^270M Ds.

Em 1986, uma equipe da Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear (JINR) em Dubna, Rússia , estudou a reação:

209
83 Bi + 59
Co 27 → 267
110 Ds + 1
0 n

Eles não foram capazes de detectar quaisquer átomos darmstadtium. Em 1995, a equipe da LBNL relataram que tinham conseguido detectar um único átomo de ²⁶⁷ Ds usando essa reação. No entanto, vários decaimentos não foram medidos e mais pesquisas são necessárias para confirmar essa descoberta.

Fusão quente

Em Setembro de 1994, a equipe em Dubna detectado um único átomo de ²⁷³ Ds bombardeando um alvo de plutônio-244 com acelerados enxofre -34 núcleos.

Os experimentos foram realizados em 2004 no Laboratório Flerov de reações nucleares em Dubna estudar as características de fissão do núcleo composto ²⁸⁰ Ds, produzido através da reação nuclear:

232
90 Th + 48
Ca 20 → 280
110 Ds * → fissão

O resultado revelou núcleos como compostos tal como esta cisão predominantemente por expulsão magia e núcleos duplamente mágicos como ¹³² Sn ( Z = 50, N = 82). Sem átomos darmstadtium foram obtidos. Um núcleo composto é uma combinação solta de nucleons que não arranjaram-se em conchas nucleares ainda. Ele não tem estrutura interna e é realizada em conjunto apenas pelas forças de colisão entre o alvo e projéteis núcleos. Estima-se que ele requer cerca de 10 ^-14 s para os núcleos a organizar-se em conchas nucleares, altura em que o núcleo composto torna-se um nuclídeo, e este número é usado por IUPAC como o mínimo meia-vida de um isótopo reivindicado deve ter para ser potencialmente reconhecido como sendo descobertos. Assim, o isótopo ²⁸⁰ Ds actualmente continua a ser desconhecido.

Como produto do decaimento

Darmstadtium tem sido observado como produtos de decaimento de copernicium . Copernicium atualmente tem seis isótopos conhecidos, quatro dos quais foram mostrados para submeter alfa decai para se tornar núcleos darmstadtium, com números de massa entre 273 e 281. Darmstadtium isótopos com números de massa 277, 279 e 281 até à data apenas foram produzidos por núcleos Copernicium decadência. Núcleos Copernicium pai podem ser eles mesmos produtos de decaimento de fleróvio ou livermorium . Até o momento, não há outros elementos têm sido conhecida a decair para darmstadtium. Por exemplo, em 2004, a equipe de Dubna ( JINR) identificou darmstadtium-281 como um produto da decomposição de livermorium através de uma sequência de decaimento alfa:

293
116 Lv → 289
114 Fl + 4
2 Ele

289
Fl 114 → 285
112 Cn + 4
2 Ele

285
112 Cn → 281
110 Ds + 4
2 Ele

Isótopos

Darmstadtium 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. Oito isótopos diferentes de darmstadtium foram relatados com massas atômicas 267, 269-271, 273, 277, 279, e 281, embora darmstadtium-267 não está confirmado. Três isótopos darmstadtium, darmstadtium-270, darmstadtium-271, e darmstadtium-281, têm conhecido estados metaestáveis (apesar de que de darmstadtium-281 é não confirmado). A maioria destes decair predominantemente através de decaimento alfa, mas alguns sofrer fissão espontânea.

Estabilidade e meias-vidas

Todos os isótopos darmstadtium são extremamente instável e radioativo; em geral, os isótopos mais pesados são mais estáveis do que o isqueiro. O isótopo darmstadtium conhecido mais estável, ²⁸¹ Ds, é também o mais pesado isótopo darmstadtium conhecido; que tem uma meia-vida de 11 segundos, embora um estado metaestável, ^281m Ds, tem sido relatado como tendo uma maior semi-vida de cerca de 3,7 minutos. O isótopo ²⁷⁹ DS tem uma meia-vida de 0,18 segundos, respectivamente. Os restantes seis isótopos e dois estados metaestáveis têm meia-vida entre 1 microssegundo e 70 milissegundos. Alguns isótopos desconhecidos nesta região, tais como ²⁷² DS, DS, ^274-276 e ²⁸⁰ Ds, prevê-se que também têm bastante longas meias-vidas de alguns segundos. Antes de sua descoberta, ²⁷⁷ Ds foi previsto para também ter uma meia-vida longa de cerca de 5 segundos; no entanto, que desde então tem sido encontrado para ter uma meia-vida muito curta de apenas 5,7 milissegundos.

O isótopo não descoberto ²⁸⁴ Ds foi previsto para ser o mais estável no sentido decaimento beta; no entanto, nenhum isótopo Darmstadti conhecido tem sido observada a sofrer decaimento beta. Cálculo teórico em um modelo de tunelamento quântico reproduz o decaimento alfa experimental de dados de meia-vida para os isótopos darmstadtium conhecidos. É também prediz que o isótopo não descoberto Ds ^294, que tem um número mágico de nêutrons (184), teria uma meia-vida de decaimento alfa na ordem de 311 anos.

Isomeria nuclear

O esquema de nível decaimento parcial atual de ²⁷⁰ Ds proposta no seguimento do trabalho de Hofmann et al. em 2000, GSI

²⁸¹ Ds

A produção de ²⁸¹ Ds pelo decaimento de ²⁸⁹ florins ou ²⁹³ Lv produziu dois modos de decaimento muito diferentes. O modo mais comum e prontamente confirmado é fissão espontânea com uma meia-vida de 11 s. Um modo muito mais raro e ainda não confirmado como é alfa decaimento por emissão de uma partícula alfa com energia de 8,77 MeV com uma meia-vida observada de cerca de 3,7 min. Esta deterioração é associado com uma via única de decaimento dos nuclídeos-mães e deve ser atribuído a um nível isomérica. A meia-vida sugere que ele deve ser atribuído a um estado isomeric mas mais pesquisas são necessárias para confirmar esses relatórios.

²⁷¹ Ds

Dados de decaimento a partir da síntese directa de ²⁷¹ Ds indica claramente a presença de dois isómeros nucleares. O primeiro emite partículas alfa com energias 10,74 e 10,69 MeV e tem uma meia-vida de 1,63 ms. O outro emite apenas paricles alfa com uma energia de 10,71 MeV e tem uma meia-vida de 69 ms. O primeiro foi atribuído para o estado fundamental e o último a um nível isomérica. Tem sido sugerido que a proximidade das energias de decaimento alfa indica que o nível isomérica pode decair principalmente por retardada isomérica de transição para o estado fundamental, resultando em uma energia alfa medido idêntico e uma meia-vida combinado para os dois processos.

²⁷⁰ Ds

A produção directa de ²⁷⁰ Ds claramente identificados dois isómeros nucleares. O estado fundamental decai por emissão alfa para o estado fundamental de ²⁶⁶ Hs emitindo uma partícula alfa com energia 11,03 MeV e tem uma meia-vida de 0.10 ms. O estado metastable decai por emissão alfa, que emite partículas alfa com energias de 12,15, 11,15 e 10,95 MeV, e tem uma meia-vida de 6 ms. Quando o estado metastable emite uma partícula alfa de energia 12,15 MeV, ele decai para o estado fundamental de ²⁶⁶ Hs, indicando que tem 1,12 MeV de energia em excesso.

Propriedades previstas

Químico

Darmstadti é o oitavo membro da série 6d de metais de transição . Desde copernicium (elemento 112) tem mostrado ser um metal de transição, é esperado que todos os elementos de 104 a 112 iria formar uma quarta séries de metal de transição, com Darmstadti como parte do metais do grupo da platina. Os cálculos relativos a sua e potenciais de ionização atômica e raios iónicos são semelhantes ao do seu homólogo mais leve de platina , o que implica, portanto, que as propriedades básicas do darmstadtium será semelhante aos da outra Grupo 10 elementos, níquel , paládio e platina.

Previsão das propriedades químicas prováveis de darmstadtium não tem recebido muita atenção recentemente. Darmstadtium é esperado para ser um metal nobre. Com base nos estados de oxidação mais estável do grupo isqueiro 10 elementos, os estados de oxidação mais estáveis do Darmstadti é previsível que sejam os 6, 4, e dois estados; no entanto, o estado neutro está previsto para ser o mais estável em soluções aquosas. Em comparação, apenas platina é conhecida para mostrar o estado de oxidação máximo no grupo, 6, enquanto os estados mais estáveis são 4 e 2 para o níquel e do paládio. É ainda esperado que os estados de oxidação máximo de elementos de bohrium (elemento 107) para Darmstadti (elemento 110) pode ser estável na fase gasosa, mas não em solução aquosa. Hexafluoreto Darmstadtium (DSF ₆₎ Prevê-se que têm propriedades muito semelhantes ao seu homólogo mais leve hexafluoreto de platina (PTF _6), tendo estruturas electrónicas muito semelhantes e potenciais de ionização.

Física e atômica

Darmstadti se espera que seja um sólido em condições normais. Deve ser um metal muito pesado com uma densidade de cerca de 34,8 g / cm ^3. Em comparação, o elemento mais denso conhecido que teve a sua densidade medida, ósmio , tem uma densidade de apenas 22,61 g / cm ^3. Isso resulta da alta de darmstadtium peso atômico, o lantanídeos e actinídeos contrações, e os efeitos relativísticos, embora a produção de darmstadtium suficiente para medir essa quantidade seria impraticável, ea amostra seria rapidamente decair.

O exterior configuração electrónica de Darmstadti é calculada para ser 6d ⁸ 7s ^2, que obedece a Princípio de Aufbau e não segue a configuração eletrônica externa de platina de 5d ⁹ 6s ^1. Isto é devido à estabilização relativista do par de 7s ² elétrons ao longo de todo o sétimo período, de modo que nenhum dos elementos 104-112 têm configurações eletrônicas que violem o princípio Aufbau. O raio atômico de darmstadtium é esperado para ser em torno de 118 pm.

Química experimental

Determinação inequívoca de as características químicas das Darmstadti ainda tem de ter sido estabelecida, devido à curta meia-vida dos isótopos darmstadtium e um número limitado de compostos voláteis prováveis que poderiam ser estudados numa escala muito pequena. Um dos poucos compostos darmstadtium que são susceptíveis de ser suficientemente volátil é darmstadtium hexafluoreto (DSF _6), com seu homólogo mais leve platina hexafluoreto (PTF ₆₎ é volátil acima de 60 ºC e, portanto, o composto análogo de darmstadtium pode também ser suficientemente volátil; um octafluoride volátil (DSF ₈₎ também pode ser possível. Para estudos químicos para ser levada a cabo numa transactinide, pelo menos quatro átomos deve ser produzido, a semi-vida do isótopo utilizado deve ser, pelo menos, 1 segundo e a taxa de produção deve ser, pelo menos, um átomo de por semana. Embora a semi-vida de ²⁸¹ DS, o mais estável isótopo Darmstadti confirmado, é de 11 segundos, tempo suficiente para realizar estudos químicos, outro obstáculo é a necessidade de aumentar a taxa de produção de isótopos darmstadtium e permitir experiências para continuar por semana ou meses para que os resultados estatisticamente significativos podem ser obtidos. A separação e detecção deve ser realizada de forma contínua para separar os isótopos darmstadtium e sistemas automáticos, então pode experimentar na fase gasosa e em solução química de Darmstadti como os rendimentos para os elementos mais pesados, é previsível que sejam menores do que aqueles para os elementos mais leves; algumas das técnicas de separação utilizados para bohrium e hássio pode ser reutilizado. No entanto, a química experimental de darmstadtium não recebeu tanta atenção quanto a do mais pesado elementos copernicium e fleróvio .

Os mais neutrões isótopos ricos em darmstadtium são as mais estáveis e são, portanto, mais promissor para estudos químicos; no entanto, só podem ser produzidos indirectamente a partir do decaimento alfa de elementos mais pesados, e os métodos indirectos de síntese não são favoráveis para estudos químicos. O mais rico em nêutrons isótopos ²⁷⁶ e ²⁷⁷ Ds Ds pode ser produzido diretamente na reação entre tório e -232 é esperado cálcio-48, mas o rendimento a ser baixa. Além disso, esta reacção já foi testada sem sucesso, e as experiências mais recentes que foram sintetizados com sucesso ²⁷⁷ Ds utilizando métodos indirectos mostrar que tem uma meia-vida curta de 5,7 ms, sem comprimento suficiente para realizar estudos químicos.