Meitnerium

Meitnerium
109 Mt
Ir ↑ Mt ↓ (Uhu) Tabela periódica hassium ← meitnerium → darmstadtium
Aparência
desconhecido
Propriedades gerais
Nome, símbolo, número	meitnerium, Mt, 109
Pronúncia	/ m aɪ t n ɪər Eu ə m / myt- TCEN -ee-əm ou / m aɪ t n ər Eu ə m / MYT -nər-ee-əm
Categoria elemento	desconhecido mas, provavelmente, um metal de transição
Grupo, período, bloco	9, 7, d
Peso atômico padrão	[278]
Configuração eletrônica	[ Rn ] 5f 14 6d 7 7s 2 (Calculado) 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2 (Previsto)
História
Descoberta	Gesellschaft für Schwerionenforschung (1982)
Propriedades físicas
Fase	sólido (prevista)
Densidade (perto RT)	37,4 (prevista) · g cm -3
Propriedades atômicas
Estados de oxidação	9, 8, 6, 4, 3, 1 (previsto)
Energias de ionização ( Mais)	1º: 800,8 (estimado) kJ · mol -1
	Segunda: 1823,6 (avaliado) kJ mol -1 ·
	3: 2.904,2 (estimado) kJ · mol -1
Raio atômico	122 (prevista) pm
O raio de covalência	129 (avaliado) pm
Miscelânea
A estrutura de cristal	cúbica de face centrada (previsto)
Ordenamento magnético	paramagnética (prevista)
Número de registo CAS	54038-01-6
A maioria dos isótopos estáveis
Ver artigo principal: Isótopos de meitnerium
iso N / D meia-vida 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 Só os isótopos com meias-vidas mais de 0,1 segundo incluídos aqui

Meitnerium é um elemento químico com o símbolo Mt e número atômico 109. É extremamente radioativo elemento sintético (um elemento que pode ser criado num laboratório, mas não se encontra na natureza); o isótopo mais estável conhecida, meitnério-278, tem uma meia-vida de 7,6 segundos. Meitnerium foi criado pela primeira vez em 1982 pelo Centro Helmholtz GSI de Heavy Ion Research perto Darmstadt, Alemanha. É nomeado após o físico Lise Meitner.

Na tabela periódica , que é um d-bloco elemento transactinide. Ele é um membro da 7a período e é colocado no Grupo 9 elementos, embora não há experiências químicas foram realizados para confirmar que ele se comporta como o mais pesado homólogo de irídio no grupo 9. Meitnerium é calculada como tendo propriedades semelhantes ao seu homólogos mais leves, cobalto , ródio , e irídio.

História

Descoberta

Meitnerium foi sintetizado pela primeira vez em 29 de agosto de 1982 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 ferro -58 e detectou um único átomo do isótopo meitnerium-266:

209
83 Bi + 58
26 Fe → 266
109 Mt + n

Nomeando

A nomeação de meitnerium foi discutido na elemento que nomeia a controvérsia sobre os nomes dos elementos 104-109, mas meitnerium foi a única proposta e, portanto, nunca foi contestado. O nome meitnerium (Mt) foi sugerido em honra do físico austríaco Lise Meitner, uma co-descobridor da protactinium (com Otto Hahn), e um dos descobridores da fissão nuclear . Em 1994, o nome foi recomendado por IUPAC, e foi adotado oficialmente em 1997.

Nucleosynthesis

Elementos super-pesados como meitnerium são produzidos bombardeando elementos mais leves em aceleradores de partículas que induzem reações de fusão. Considerando que o isótopo mais leve de meitnerium, meitnerium-266, pode ser sintetizado diretamente Desta forma, todos os isótopos mais pesados meitnerium só foram observados 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

Após a primeira síntese bem sucedida de meitnério em 1982 pela Equipe GSI, uma equipe da Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear em Dubna, Rússia, também tentou observar o novo elemento bombardeando bismuto-209 com ferro-58. Em 1985 eles conseguiram alfa identidade do isótopo decai descendente ²⁴⁶ Cf indicando a formação de meitnerium. A observação de mais dois átomos de ²⁶⁶ Mt a partir da mesma reação foi relatada em 1988 e de outro de 12, em 1997, pela equipe alemã no GSI.

O mesmo isótopo meitnerium também foi observado pela equipe russa em Dubna em 1985 a partir da reação:

208
82 Pb + 59
Co 27 → 266
109 Mt + n

detectando a decaimento alfa dos descendentes ²⁴⁶ núcleos Cf. Em 2007, uma equipe americana na Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) confirmou a cadeia de decaimento do isótopo ²⁶⁶ Mt a partir desta reação.

Fusão quente

Em 2002-2003, a equipe do LBNL tentou gerar o isótopo ²⁷¹ Mt para estudar suas propriedades químicas bombardeando urânio-238 com cloro -37, mas sem sucesso. Outra reação possível que formariam este isótopo seria a fusão de berquélio -249 com magnésio -26; no entanto, o rendimento para esta reacção deverá ser muito baixa, devido à alta radioactividade do alvo berkélio-249. Outros isótopos de longa duração foram em vão alvejado por uma equipe da Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) em 1988 bombardeando einsteinium -254 com neon -22.

Produtos de decaimento

Todos os isótopos de meitnério excepto meitnério-266 foram detectados apenas nas cadeias de desintegração de elementos com um maior número atómico , tais como roentgenium . Roentgenium tem atualmente sete isótopos conhecidos; todos, mas um deles sofrer alfa decai para se tornar núcleos meitnerium, com números de massa entre 268 e 278. núcleos Roentgenium Pais podem ser eles mesmos produtos de decaimento de unúntrio , ununpentium , ou Ununseptium. Até o momento, não há outros elementos têm sido conhecida a decair para Meitnerium. Por exemplo, em janeiro de 2010, a equipe de Dubna ( JINR) identificou meitnerium-278 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

Isótopos

Meitnerium 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. Sete isótopos diferentes de meitnerium foram relatados com massas atômicas 266, 268, 270, 274-276 e 278, dois dos quais, meitnerium-268 e meitnerium-270, já conhecida, mas não confirmado estados metaestáveis. A maioria destes decair predominantemente através de decaimento alfa, embora alguns se submetam a fissão espontânea.

Estabilidade e meias-vidas

Todos os isótopos meitnerium são extremamente instável e radioativo; Em geral, os isótopos mais pesados são mais estáveis do que o isqueiro. O isótopo meitnerium conhecido mais estável, ²⁷⁸ Mt, é também o mais pesado isótopo meitnerium conhecida; que tem uma meia-vida de 7,6 segundos. A metastable isómero nuclear, ^270m Mt, tem sido relatada como também têm uma semi-vida de mais de um segundo. O isótopos ²⁷⁶ e ²⁷⁴ Mt Mt têm meias-vidas de 0,72 e 0,44 segundo, respectivamente. Os restantes quatro isótopos tem uma meia-vida entre 1 e 20 milissegundos. O isótopo não descoberto ²⁸¹ Mt foi previsto para ser o mais estável no sentido decaimento beta; no entanto, nenhum isótopo meitnério conhecido tem sido observada a sofrer decaimento beta. Alguns isótopos desconhecidos, como ²⁶⁵ milhões de toneladas, ²⁷² milhões de toneladas, ²⁷³ milhões de toneladas, ²⁷⁷ milhões de toneladas, e ²⁷⁹ milhões de toneladas, prevê-se que tem meia-vida mais longa do que os isótopos conhecidos. Antes da sua descoberta, ²⁷⁴ Mt também foi prevista para ter uma meia-vida longa de 20 segundos; no entanto, foi mais tarde encontrada para ter uma meia-vida de apenas 0,44 segundo mais curto.

Isomeria nuclear

²⁷⁰ Mt

Dois átomos de Mt ²⁷⁰ foram identificados no cadeias de desintegração de ²⁷⁸ Uut. Os dois decaimentos têm muito diferentes vidas e energias decadência e também são produzidos a partir de dois isômeros aparentemente diferentes de ²⁷⁴ Rg. O primeiro isómero decai pela emissão de uma partícula alfa com energia 10,03 MeV e tem um tempo de vida de 7,16 ms. A outra alfa decai com um tempo de vida de 1,63 s; a energia de decaimento não foi medido. Uma atribuição para níveis específicos não é possível com os limitados dados de pesquisa disponíveis e mais é necessário.

²⁶⁸ Mt

O espectro de decaimento alfa para ²⁶⁸ Mt parece ser complicada a partir dos resultados de várias experiências. Foram observadas partículas alfa de energias 10,28, 10,22 e 10,10 MeV, emitido a partir de átomos de ²⁶⁸ Mt, com meias-vidas de 42 ms, 21 ms e 102 ms, respectivamente. A decadência de longa duração deve ser atribuído a um nível isomérica. A discrepância entre os outros dois semi-vidas tem ainda de ser resolvido. Uma atribuição para níveis específicos não é possível com os dados de pesquisa disponíveis e mais é necessário.

Propriedades previstas

Químico

Meitnerium é o sétimo membro da série 6d de metais de transição . Uma vez que o elemento 112 ( copernicium ) foi demonstrado 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 meitnério 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 irídio , o que implica, portanto, que as propriedades básicas do meitnerium será semelhante aos da outra Grupo 9 elementos, cobalto , ródio e irídio.

Previsão das propriedades químicas prováveis de meitnerium não tem recebido muita atenção recentemente. Meitnerium é esperado para ser um metal nobre. Com base nos estados de oxidação mais estável do grupo mais leve 9 elementos, os estados de oxidação mais estáveis de meitnerium está previsto para ser os seis, três e um estados, com o estado 3, sendo o mais estável em soluções aquosas. Em comparação, ródio e irídio mostrar um estado de oxidação máximo de seis, enquanto os estados mais estáveis são quatro e três de irídio e 3 de ródio. Grupo 9 é o primeiro grupo de metais de transição para mostrar os estados de oxidação mais baixos do que o número do grupo, o estado 9 não sendo conhecida a qualquer dos elementos. O estado de oxidação 9 pode ser possível para meitnério no nonafluoride (FTM _9), e o [OMP _4] ⁺ catião, embora [IrO _4] ⁺ espera-se que seja mais estável. Os tetra-halogenetos de meitnério também ter sido previsto para ter estabilidades semelhantes aos de irídio, permitindo, assim, também uma 4 estado estável. 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.

Física e atômica

Meitnerium se espera que seja um sólido nas condições normais e assumir um cúbica de face centrada estrutura cristalina. Deve ser um metal muito pesado com uma densidade de cerca de 37,4 g / ^cm3, o que seria o segundo mais alto de qualquer um dos 118 elementos conhecidos, que apenas a segunda previsto para o seu vizinho hássio (41 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. Isto resulta do elevado peso atômico do meitnerium, o lantanídeos e actinídeos contrações, e os efeitos relativísticos, embora a produção de meitnerium suficiente para medir essa quantidade seria impraticável, ea amostra seria rapidamente decair. Meitnerium também se prevê que seja paramagnético.

Teóricos têm previsto o raio covalente de meitnério ser de 6 a 10 Pm maior do que a de irídio. Por exemplo, a distância de ligação Mt-S deverá ser de cerca de 1,9 Å. O raio atômico de meitnerium é esperado para ser em torno de 122 pm.

Química experimental

Determinação inequívoca de as características químicas das meitnério ainda tem de ter sido estabelecida, devido à curta meia-vida dos isótopos meitnerium e um número limitado de probabilidade Os compostos voláteis que poderiam ser estudados numa escala muito pequena. Um dos poucos compostos meitnerium que são susceptíveis de ser suficientemente volátil é hexafluoreto meitnério MTF _(6), como o seu homólogo mais leve hexafluoreto de irídio (IRF ₆₎ é volátil acima de 60 ° C e, por conseguinte, o composto análogo de meitnério pode também ser suficientemente volátil; um octafluoride volátil (MtF 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 ²⁷⁸ milhões de toneladas, o mais estável isótopo meitnério conhecida, é, 7,6 segundo de tempo suficiente para realizar estudos químicos, outro obstáculo é a necessidade de aumentar a taxa de produção de isótopos meitnerium 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 meitnerium e sistemas automáticos, então pode experimentar na fase gasosa e em solução química de meitnério 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 meitnerium não recebeu tanta atenção quanto a do mais pesado elementos copernicium e fleróvio .

O Lawrence Berkeley National Laboratory tentou sintetizar o isótopo ²⁷¹ Mt em 2002-2003 para uma possível investigação química de meitnerium porque esperava-se que ele pode ser mais estável do que os isótopos em torno dele, pois tem 162 nêutrons , um número mágico para núcleos deformados; a sua meia-vida foi previsto para ser de alguns segundos, o tempo suficiente para uma investigação química. No entanto, não foram detectados átomos de ²⁷¹ Mt, e este isótopo de meitnerium é actualmente desconhecida.

Uma experiência determinação das propriedades químicas de uma transactinide seria necessário comparar um composto de que transactinide com compostos análogos de alguns dos seus homólogos mais leves: por exemplo, na caracterização química de hássio, tetróxido hássio (HSO ₄₎ foi comparada com o análogo de ósmio composto, tetróxido de ósmio _(OsO4). Num passo preliminar para a determinação das propriedades químicas do meitnério, a tentativa de GSI sublimação dos compostos de ródio de ródio (III), óxido de (Rh ₂ O ₃₎ e ródio (III), cloreto de ₍₃ RhCl). No entanto, quantidades macroscópicas do óxido de não sublimar até 1000 ° C e o cloreto de não seria até 780 ° C, e, em seguida, apenas na presença de carbono partículas de aerossol: estas temperaturas são muito elevados para tais procedimentos a serem usados em meitnério, como a maioria dos métodos actualmente utilizados para o estudo da química dos elementos superpesados não funcionam acima de 500 ° C.