Livermorij je sintetični kemični element s simbolom Lv in atomskim številom 116. Gre za izjemno radioaktivnen element, ki je bil narejen le v laboratorijih in v naravi ni bil opažen. Element je poimenovan po Narodnem laboratoriju Lawrence Livermore v ZDA, ki je sodeloval s Združenim inštitutom za jedrske raziskave (JINR) v Dubni v Rusiji, da sta s poskusi med letoma 2000 in 2006 odkrila livermorij. Ime laboratorija se nanaša na mesto Livermore v Kaliforniji, kjer se nahaja, samo pa je bilo poimenovano po rejniku in lastniku zemljišča Robertu Livermoreju. Ime je IUPAC sprejel 30. maja 2012. Znani so štirje izotopi livermorija z masnim številom od 290 do vključno 293; najdlje živeči med njimi je livermorij-293 z razpolovno dobo približno 60 milisekund. Poročali so o petem možnem izotopu z masnim številom 294, ki pa še ni potrjen.
V periodnem sistemu je uvreščen v p-blok in je transaktinoidni element. Je član 7. periode in je uvrščen v skupino 16 kot najtežji halkogen, čeprav ni potrjeno, da se obnaša kot težji homolog halkogena polonija. Izračunano je, da ima Livermorij nekaj podobnih lastnosti kot njegovi lažji homologi (kisik, žveplo, selen, telur in polonij) in da je šibka kovina, vendar bi se od njih moral tudi kar precej razlikovati.
Uvod
Zgodovina
Neuspešni poskusi sinteze Prvo iskanje elementa 116 z uporabo reakcije med 248Cm in 48Ca je leta 1977 izvedel Ken Hulet s svojo ekipo v Narodnem laboratoriju Lawrence Livermore (LLNL). Zaznati jim ni uspelo nobenega atoma livermorija. Yuri Oganessian in njegova ekipa v Laboratoriju za jedrske reakcije v Flerovu (FLNR) v Združenem inštitutu za jedrske raziskave (JINR) so nato poskusili reakcijo leta 1978 in naleteli na neuspeh. Leta 1985 je bil v skupnem poskusu med Berkeleyjem in ekipo Petra Armbrusterja pri GSI rezultat spet negativen, izračunana meja preseka je bila 10–100 pb. Delo na reakcijah z 48Ca, ki se je izkazalo za zelo koristno pri sintezi nobelija iz reakcije narPb + 48Ca, se je nadaljevalo v Dubni. Leta 1989 je bil razvit separator supertežkih elementov, iskanje ciljnih materialov in začetek sodelovanja z LLNL se je začel leta 1990, v letu 1996 se je začela proizvodnja močnejših žarkov 48Ca, v zgodnjih devetdesetih pa so potekale priprave na dolgoročne poskuse s tremi stopnjami občutljivosti. To delo je neposredno privedlo do tvorbe novih izotopov elementov od 112 do 118 v reakcijah 48Ca z aktinoidnimi tarčami in odkritja petih najtežjih elementov na periodnem sistemu: flerovija, moskovija, livermorija, tenesa in oganesona.
Leta 1995 je mednarodna skupina, ki jo je vodil Sigurd Hofmann v Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) v Darmstadtu v Nemčiji, poskušala sintetizirati element 116 v reakciji, v katerem jedro spojine de-ekscitira le z emisijo gama brez emisije nevtronov, z svinčevo-208 tarčo in selenom-82. Atomov elementa 116 ni bilo identificiranih.
Nepotrjene trditve o odkritju Konec leta 1998 je poljski fizik Robert Smolańczuk objavil izračune fuzije atomskih jeder za sintezo supertežkih atomov, vključno z oganesonom in livermorijem. Njegovi izračuni kažejo, da bi bilo mogoče ta dva elementa izdelati z zlivanjem svinca s kriptonom v skrbno nadzorovanih pogojih.
Leta 1999 so raziskovalci iz Nacionalnega laboratorija Lawrence Berkeley uporabili te napovedi in v prispevku, objavljenem v Physical Review Letters kmalu po poročanju rezultatov v Science, objavili odkritje livermorija in oganesona. Raziskovalci so poročali, da so izvedli reakcijo
86Kr + 208Pb → 293Og + 1Nt → 289Lv + α
Naslednje leto so objavili umik od trditve, potem ko raziskovalci v drugih laboratorijih in v laboratoriju Berkeley niso mogli ponoviti rezultatov. Junija 2002 je direktor laboratorija sporočil, da je prvotna trditev o odkritju teh dveh elementov temeljila na podatkih, ki jih je pridobil glavni avtor Victor Ninov.Element 118 disappears two years after it was discovered. Physicsworld.com (August 2, 2001). Retrieved on 2012-04-02.
Odkritje Livermorij je bil prvič sintetiziran 19. julija 2000, ko so znanstveniki iz Dubne (JINR) bombardirali tarčo kirija-248 s pospešenimi ioni kalcija-48. Zaznan je bil en sam atom, ki je propadel z razpadom alfa z energijo razpada 10,54 MeV na izotop flerovija. Rezultati so bili objavljeni decembra 2000.
248Cm + 48Ca → 296Lv* → 293Lv + 3 1Nt → 289Fl + 4He
Produkt, flerovijev izotop, je imel lastnosti, ki so enake tistim iz flerovijevega izotopa prvič sintetiziranega junija 1999, ki je bil prvotno predviden, da je 288Fl, kar pomeni, da je produkt livermorijevega izotopa 292Lv. Kasnejša dela decembra 2002 so pokazala, da je sintetizirani izotop flerovija dejansko bil 289Fl, zato je bila dodelitev sintetiziranega atoma livermorija ustrezno spremenjena na 293Lv.
Pot do potrditve Inštitut je med drugim poskusom aprila in maja 2001 poročal o dveh nadaljnjih atomih."Confirmed results of the 248Cm(48Ca,4n)292116 experiment" , Patin et al., LLNL report (2003). Retrieved 2008-03-03 V istem poskusu so odkrili tudi razpadno verigo, ki ustreza prvemu opaženemu razpadu flerovija decembra 1998, ki je bil dodeljen 289Fl. Še nikoli ni bil opažen noben izotop flerovija z enakimi lastnostmi, kot tisti, ki je bil najden decembra 1998, niti pri ponovitvah iste reakcije. Kasneje je bilo ugotovljeno, da ima 289Fl različne lastnosti razpada in da je bil prvi opaženi atom flerovija morda njegov jedrski izomer 289mFl. Opazovanje 289mFl v tej seriji poskusov lahko kaže na tvorbo izomera livermorija, in sicer 293mLv, ali redko in prej neopaženo razpadajočo verigo že odkritega stanja 293Lv na 289mFl. Nobena od možnosti ni gotova in za pozitivno dodelitev te dejavnosti so potrebne raziskave. Druga predlagana možnost je dodelitev prvotnega atoma iz decembra 1998 izotopu 290Fl, saj energija kratkega snopa, uporabljena v prvotnem poskusu, lahko povzroči emisijo dveh nevtronov. ; Izotop, iz katerega je nastal, bi potem lahko bil 294Lv, vendar bi ta dodelitev še vedno potrebovala potrditev reakcije 248Cm(48Ca,2n)294Lv.
Skupina je poskus ponovila aprila in maja 2005 in odkrila 8 atomov livermorija. Izmerjeni podatki o razpadu so potrdili dodelitev prvo odkritega izotopa kot 293Lv. V tem poskusu je ekipa prvič opazila tudi izotop 292Lv. V nadaljnjih poskusih od leta 2004 do 2006, je ekipa zamenjala tarčo kirija-248 z lažjim izotopom Kirij-245. Tu so našli dokaze za dva nova izotopa 290Lv in 291Lv.
Maja 2009 je Skupna delovna skupina IUPAC / IUPAP poročala o odkritju Kopernicija in potrdila odkritje izotopa 283Cn. To je pomenilo dejansko odkritje izotopa 291Lv iz potrditve podatkov, ki se nanašajo na njegov produkt 283Cn, čeprav podatki o livermoriju niso bili nujni za dokazovanje odkritja Kopernicija. Tudi leta 2009 sta Berkeley in Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) v Nemčiji potrdila izolacijo flerovija 286–289, ki so neposredni produkti štirih znanih izotopov livermorija. Leta 2011 je IUPAC ocenil poskuse skupine iz Dubne v letih 2000–2006. Medtem ko so se jim zdeli prvi podatki (ki ne vključujejo 291Lv in 283Cn) nedoločni, so bili rezultati 2004–2006 sprejeti kot identifikacija livermorija in element je bil uradno priznan kot odkrit.
Sinteza livermorija je bila neodvisno potrjena na GSI (2012) in RIKEN (2014 in 2016). V poskusu GSI iz leta 2012 se je izkazalo, da je ena veriga, ki je bila predhodno dodeljena 293Lv, v neskladju s prejšnjimi podatki; predvideva se, da lahko ta veriga izvira iz izomernega stanja, 293mLv. V poskusu RIKEN leta 2016 je bil zaznan en atom, ki ga je mogoče dodeliti 294Lv, ki je alfa razpadel na 290Fl in 286Cn, ki sta se spontano cepila, vendar je bil prvi alfa delec iz nastalega livermorijevega nuklida zgrešen in dodelitev nuklida 294Lv je še vedno negotova, čeprav verjetna.
Poimenovanje sličica| Robert Livermore, posredni izvor imena livermorija|224x224_pik Z uporabo Mendelejeve nomenklature za neimenovane in neodkrite elemente livermorij včasih imenujemo eka-polonij. Leta 1979 je IUPAC priporočil, da se, dokler ni potrjeno odkritje elementa in ni določeno ime, uporabi nadomestno sistematično im elementa, tj. ununheksij (Uuh). Čeprav so bila priporočila pogosto uporabljena v kemijski skupnosti na vseh ravneh, od učilnic kemije do poglobljenih učbenikov, so bila med znanstveniki s tega področja " večinoma prezrta, ki so ga imenovali "element 116" s simbolom E116, (116) ali celo preprosto 116.
V skladu s priporočili IUPAC ima odkritelj ali odkritelji novega elementa pravico predlagati ime. Skupna delovna skupina (JWP) IUPAC-a je 1. junija 2011 skupaj s flerovijem priznalo odkritje livermorija. Po besedah namestnika direktorja JINR je ekipa iz Dubne prvotno želela element 116 poimenovati moskovij po Moskovski oblasti, v kateri je Dubna, vendar je bilo pozneje to ime uporabljeno za element 115 . Ime livermorij (angleško livermorium) in simbol Lv sta bila sprejeta 23. maja 2012. Ime izhaja iz Narodnega laboratorija Lawrence Livermore v mestu Livermore v Kaliforniji v ZDA, ki je pri odkritju sodeloval z JINR. Mesto je poimenovano po ameriškem rančarju Robertu Livermoreju, naturaliziranem mehiškem državljanu angleškega rodu. Ceremonija poimenovanja flerovija in livermorija je bila v Moskvi 24. oktobra 2012.
Predvidene lastnosti Z izjemo jedrskih lastnosti niso bile izmerjene nobene lastnosti livermorija ali njegovih spojin; to je posledica izjemno omejene in drage proizvodnje ter dejstva, da zelo hitro razpade. Lastnosti livermorija zato ostajajo neznane in na voljo so le napovedi.
Jedrska stabilnost in izotopi desno|sličica| Pričakovana lokacija otoka stabilnosti je označena z belim krogom. Črtkana črta je črta beta stabilnosti.|357x357_pik Pričakuje se, da je Livermorij blizu otoka stabilnosti, usredinjenga pri koperniciju (element 112) in fleroviju (element 114). Zaradi pričakovanih visokih ovir pri cepitvi katero koli jedro na tem otoku stabilnosti razpade izključno z alfa razpadom in morda nekaj z zajetjem elektronov ali beta razpadom. Medtem ko znani izotopi livermorija dejansko nimajo dovolj nevtronov, da bi bili na otoku stabilnosti, se lahko vidi, da se približujejo otoku, saj so težji izotopi praviloma dlje živeči.
Supertežki elementi nastanejo z jedrsko fuzijo. Te fuzijske reakcije lahko razdelimo na "vročo" in "hladno" fuzijo, odvisno od energije vzbujenja nastalega jedra spojine. V reakcijah vroče fuzije se pospeši zelo lahke visokoenergijske izstrelke proti zelo težkim tarčam (aktinoidi), pri čemer nastanejo sestavljena jedra pri visoki energiji vzbujenja (~ 40-50 MeV), ki lahko izvrže ali upari več (3 do 5) nevtronov. V reakcijah hladne fuzije (pri katerih se uporabljajo težji izstrelki, običajno iz četrte periode, in lažje tarče, običajno svinec ali bizmut), imajo nastala spojena jedra razmeroma majhno energijo vzbujanja (~ 10–20 MeV), kar zmanjša verjetnost, da bodo ti produkti podvrženi cepitvenim reakcijam. Ko se spojena jedra ohladijo v osnovno stanje, zahtevajo emisijo le enega ali dveh nevtronov. Vroče fuzijske reakcije običajno proizvedejo več produktov, bogatih z nevtroni, saj imajo aktinoidi najvišja razmerja med nevtroni in protoni izmed katerih koli elementov, ki jih je trenutno mogoče izdelati v makroskopskih količinah.
Pomembne informacije o lastnostih težkih jeder bi lahko dobili s sintezo več izotopov livermorija, zlasti tistih z nekaj nevtroni več ali manj od znanih – 286Lv, 287Lv, 288Lv, 289Lv, 294Lv in 295Lv. To je mogoče, saj obstaja veliko razmeroma dolgo živečih izotopov kirija, ki jih lahko uporabimo za tarčo. Lahke izotope lahko dobimo tako, da spojimo kirij-243 s kalcijem-48. Ti bi razpadli z verigo alfa razpadov, ki bi se končala na transaktinoidnih izotopih, ki so prelahki, da bi jih lahko dosegli z vročo fuzijo in pretežki, da bi jih lahko proizvedli s hladno fuzijo.