Flerovio es el nombre de un elemento químico radiactivo con el símbolo Fl y número atómico 114. Nombrado en honor a Gueorgui Fliórov.
Hasta la fecha se han observado alrededor de 80 desintegraciones de átomos de flerovio, 50 de ellas directamente y 30 de la desintegración de los elementos más pesados livermorio y oganesón. Todas las desintegraciones han sido asignadas a los cuatro isótopos vecinos con números de masa 286-289. El isótopo de más larga vida conocido actualmente es el 289Fl114 con una vida media de aproximadamente 2,6 s, aunque hay evidencias de un isómero, 289bFl114, con una vida media de aproximadamente 66 s, que sería uno de los núcleos más longevos en la región de los elementos superpesados.
Experimentos químicos muy recientes han indicado fuertemente que el elemento 114 no posee propiedades 'eka'-plomo y parece comportarse como el primer elemento superpesado que presenta propiedades similares a los gases nobles debido a efectos relativistas.Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements , lecture by Heinz W. Gäggeler, Nov. 2007. Último acceso 12 de diciembre de 2008.
Historia
Descubrimiento del elemento En diciembre de 1998, científicos del Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear de Dubná en Rusia, bombardearon un blanco de Pu-244 con iones de Ca-48. Se produjo un solo átomo del elemento 114, asignado al isótopo 289Uuq114, que se desintegró mediante emisión alfa de 9,67 MeV, con un tiempo de vida medio de 30 s. Esta observación fue posteriormente publicada en enero de 1999. Sin embargo, la cadena de desintegración observado no se ha repetido y la identidad exacta de esta actividad es desconocida, aunque es posible que sea debida a un isómero meta-estable, llamado, 289mFl114.
En marzo de 1999, el mismo equipo reemplazó el blanco de Pu-244 con uno de Pu-242 a fin de producir otros isótopos. En esta ocasión se produjeron dos átomos del elemento 114, que se desintegraron por emisión alfa de 10.29 MeV con una vida media de 5.5 s. Fueron asignados como 287Uuq114. Una vez más, esta actividad no se ha observado de nuevo y no está claro qué núcleo se produjo. Es posible que se tratara de un isómero meta-estable, llamado287mUuq114.
El descubrimiento ahora confirmado del elemento 114 se realizó en junio de 1999, cuando el equipo de Dubná repitió la reacción del Pu-244. Esta vez se produjeron dos átomos del elemento 114 que se desintegraron por emisión de partículas alfa de 9,82 MeV, con una vida media de 2,6 s.
Esta actividad fue inicialmente asignada erróneamente al 288Uuq114, debido a la confusión en cuanto a las anteriores observaciones. Nuevos trabajos en diciembre de 2002, permitieron una reasignación positiva al 289Fl114,
244Pu94 + 48Ca20 → 292Fl114* → 289Fl114 + 3 1n0
En mayo de 2009, el Joint Working Party (JWP) de la IUPAC publicó un informe sobre el descubrimiento del elemento 112 copernicio en el que se reconoció el descubrimiento del isótopo 283Cn112. Esto implica el descubrimiento de facto del elemento 114, del reconocimiento de los datos para la síntesis de 287Uuq114 y 291Uuh116 (ver abajo), relacionada con 283Cn112, aunque esto no puede determinarse como la primera síntesis del elemento. Un informe inminente de la JWP discutirá estos temas.
El descubrimiento del elemento 114, como 287Uuq114 y 286Uuq114, fue confirmado en enero de 2009 en Berkeley. Esto fue seguido de la confirmación del 288Uuq114 y 289Uuq114 en julio de 2009 en el GSI (ver sección 2.1.3).
Nombres Ununquadio (Uuq) es un nombre de elemento sistemático IUPAC temporal. Los investigadores por lo general se refieren al elemento simplemente como elemento 114.
Según recomendaciones de la IUPAC, el descubridor de un nuevo elemento tiene derecho a sugerir un nombre. El 8 de diciembre de 2011 se le puso el nombre de Flerovio en honor a Gueorgui Fliórov.
Experimentos actuales En abril de 2009, el Instituto de Paul Scherrer (PSI) en colaboración con el Laboratorio Fliórov de Reacciones Nucleares (FLNR) del Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear realizaron otro estudio de la química del elemento 114. Los resultados no están aún disponibles.
Experimentos futuros El equipo de RIKEN ha señalado planes para estudiar la reacción de fusión fría:
208Pb82 + 76Ge32 → 284Fl114* →?
El Separador Transactinido y Aparato de Química (TASCA) colaboración basada en el Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) realizarán sus primeros experimentos de química sobre el E114 que comienzan en agosto de 2009, después de su acertada producción del elemento en abril de 2009.
El FLNR tiene futuros planes para estudiar isótopos ligeros del elemento 114, formados en la reacción entre el 239Pu y el 48Ca.
Isótopos y propiedades nucleares
Nucleosíntesis
Combinaciones de proyectil-objetivo que conducen a núcleos compuestos Z=114 La tabla siguiente contiene varias combinaciones de objetivos y proyectiles que podrían usarse para formar núcleos compuestos con Z=114.
Destino Proyectil NC Resultado esperado208Pb76Ge284114232Th54Cr286114238U50Ti288114Reacción aún no intentada244Pu48Ca292114242Pu48Ca290114239Pu48Ca287114248Cm40Ar288114Reacción intentada Berkeley, ningún producto detectable fue identificado.249Cf36S285114Reacción aún no intentada
Fusión fría Esta sección trata de la síntesis de núcleos de flerovio por las llamados reacciones de fusión "en frío". Se trata de procesos que crean núcleos compuestos a energías de excitación baja (~ 10-20 MeV, de ahí el término "en frío"), llevando a una mayor probabilidad de supervivencia de la fisión. El núcleo excitado decae después al estado fundamental a través de la emisión de solamente uno o dos neutrones.
208Pb(76Ge, xn)284−x114 El primer intento de sintetizar el elemento 114 en reacciones de fusión en frío se realizó en el Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), en Francia, en 2003. No se han detectado átomos estableciendo un límite de detección de 1,2 pb.
Fusión caliente Esta sección trata de la síntesis de núcleos de flerovio por las llamadas reacciones de fusión "calientes". Se trata de procesos que crean los núcleos compuestos a energías de excitación elevadas (~ 40-50 MeV, de ahí el término "caliente"), conduciendo a una menor probabilidad de supervivencia de la fisión. El núcleo excitado cae después al estado fundamental a través de la emisión de 3-5 neutrones. Las reacciones de fusión utilizando núcleos de 48Ca suelen producir núcleos compuestos con energías de excitación intermedios (~ 30-35 MeV) y son a veces denominadas reacciones de fusión "cálidas". Esto conduce, en parte, a unos rendimientos relativamente altos para estas reacciones.
244Pu(48Ca, xn)292−x114 (x=3,4,5) El primer experimento de síntesis del elemento 114 fue efectuado por el equipo en Dubná en noviembre de 1998. Pudieron detectar una única, larga cadena de desintegración, asignada a 289114. La reacción fue repetida en 1999 y se detectaron otros 2 átomos del elemento 114. Los productos fueron asignados a 288114. El equipo también estudió la reacción en 2002. Durante la medición de las funciones de excitación de evaporación de 3n, 4n y 5n fueron capaces de detectar 3 átomos de 289Uuq114, 12 átomos del nuevo isótopo 288Uuq114, y 1 átomo del nuevo isótopo 287Uuq114. Basándose en estos resultados, el primer átomo de ser detectado fue asignado provisionalmente al 290Uuq114 o 289mUuq114, mientras que los dos átomos posteriores fueron asignados a 289Uuq114 y por lo tanto pertenecen al descubrimiento experimental no oficial. En un intento de estudiar la química del elemento 112 como el isótopo 285Cn112, se repitió esta reacción en abril de 2007. Sorprendentemente, el PSI-FLNR detectó directamente 2 átomos de 288Uuq114 que forman la base para los primeros estudios químicos del elemento 114. En junio de 2008, se repitió el experimento con el fin de evaluar mejor la química del elemento utilizando el isótopo 289Uuq114. El único átomo que se detectó parece confirmar las propiedades de gas noble del elemento. En mayo-julio de 2009, el equipo del GSI estudió esta reacción, por primera vez, como un primer paso hacia la síntesis del elemento 117. El equipo fue capaz de confirmar la síntesis y los datos de la desintegración del 288Uuq114 y 289Uuq114.
242Pu(48Ca, xn)290−x114 (x=2,3,4) El equipo de Dubná estudió por primera vez esta reacción en marzo-abril de 1999 y detectó dos átomos del elemento 114, asignados al 287Uuq114. La reacción fue repetida en septiembre de 2003 para tratar de confirmar los datos de las desintegraciones del 287Uuq114 y del 283Cn112 ya que entraban en conflicto con los datos del 283Cn112 que ya habían sido recogidos (ver copernicio). Los científicos rusos fueron capaces de medir datos de la desintegración de 288Uuq114, 287Uuq114 y el nuevo isótopo 286Uuq114 a partir de las medidas para las funciones de excitación de 2n, 3n y 4n."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 En abril de 2006, una colaboración PSI-FLNR utilizó la reacción para determinar las primeras propiedades químicas del elemento 112 mediante la producción de 283Cn112 como un producto de desecho. En un experimento de confirmación en abril de 2007, el equipo fue capaz de detectar 287Uuq114 directamente y por lo tanto medir algunos datos iniciales sobre las propiedades químicas atómicas del elemento 114. El equipo de Berkeley, usando el Berkeley gas-filled separator (BGS), continuó sus estudios utilizando los recientemente adquiridos objetivos de 242Pu para intentar la síntesis del elemento 114 en enero de 2009 usando la anterior reacción. En septiembre de 2009, informaron de que habían tenido éxito en la detección de 2 átomos de E114, como 287Uuq114 y 286Uuq114, confirmando las propiedades de desintegración informadas en el FLNR, aunque las secciones transversales medidas fueron ligeramente inferiores, pero las estadísticas eran de menor calidad.
Como un producto de desintegración Los isótopos de flerovio también se han observado en la desintegración de los elementos 116 y 118 (ver Oganesón para la cadena de desintegración ).
Residuo de evaporaciónIsótopo Uuq observado293Uuh116289Uuq114ver livermorio292Uuh116288Uuq114291Uuh116287Uuq114294Uuo118, 290Uuh116286Uuq114ver ununoctio
Isótopos retirados
285Uuq114 En la síntesis reclamada del 293Uuo118 en 1999, fue identificado el isótopo 285Uuq114 como la desintegración por emisión alfa de 11.35 MeV con una vida media de 0.58 ms. La reclamación fue retirada en 2001 y de ahí que este isótopo flerovio sea actualmente desconocido o no confirmado.
Cronología del descubrimiento de isótopos IsótopoAño de descubrimientoReacción de descubrimiento286Uuq2002249Cf(48Ca,3n)287aUuq2002244Pu(48Ca,5n)287bUuq1999242Pu(48Ca,3n)288Uuq2002244Pu(48Ca,4n)289aUuq1999244Pu(48Ca,3n)289bUuq1998244Pu(48Ca,3n)
Fisión de núcleos compuestos con Z=114 Entre 2000-2004 se han realizado varios experimentos en el Laboratorio Fliórov de Reacciones Nucleares en Dubná para estudiar las características de fisión del núcleo compuesto 292Uuq114. La reacción nuclear utilizada es 244Pu + 48Ca. Los resultados han revelado como los núcleos como este fisionan predominantemente expulsando núcleos de capa cerrada como 132Sn50. También se encontró que el rendimiento para la vía fusión-fisión era similar entre los proyectiles 48Ca y 58Fe, indicando un futuro empleo posible de proyectiles de 58Fe en la formación de elementos superpesados.ver Flerov lab annual reports 2000-2006
Isomerismo nuclear
289Uuq114