Copernicium

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Copernicium,  112 Cn
Copernicium
Pronúncia/ ˌ k p ər n ɪ s i ə m / ( KOH -pər- NISS -ee-əm )
Número de massa[285]
Copernicium na tabela periódica
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radon
Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Hg

Cn

(Uhh)
roentgêniocopernícioniônio
Número atômico ( Z )112
Grupogrupo 12
Períodoperíodo 7
Quadra  bloco d
Configuração de elétron[ Rn ] 5f 14 6d 10 7s 2 (previsto) [1]
Elétrons por camada2, 8, 18, 32, 32, 18, 2 (previsto)
Propriedades físicas
Fase em  STPlíquido (previsto) [2]
Ponto de fusão283 ± 11  K ( 10 ± 11  ° C, 50 ± 20  ° F) (previsto) [2]
Ponto de ebulição340 ± 10  K ( 67 ± 10  ° C, de 153 ± 18  ° F) [2] (prevista )
Densidade (próximo à  rt )14,0 g / cm 3 (previsto) [2]
Ponto Triplo283 K, 25 kPa (previsto) [2]
Propriedades atômicas
Estados de oxidação0 , (+1), +2 , (+4) (entre parênteses: previsão ) [1] [3] [4]
Energias de ionização
  • 1o: 1155 kJ / mol
  • 2º: 2170 kJ / mol
  • 3o: 3160 kJ / mol
  • ( mais ) (todos estimados) [1]
Raio atômicocalculado: 147  pm [1] [4] (previsto)
Raio covalente122 pm (previsto) [5]
Outras propriedades
Ocorrência naturalsintético
Estrutura de cristalhexagonal compacta-fim (HCP)
Estrutura de cristal hexagonal compactada para copernício

(previsto) [2]
Número CAS54084-26-3
História
Nomeaçãodepois de Nicolaus Copernicus
DescobertaGesellschaft für Schwerionenforschung (1996)
Isótopos principais de copernicium
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) Modo de decaimento produtos
277 Cn syn 0,69 ms α 273 Ds
281 Cn syn 0,18 s [6] α 277 Ds
282 Cn syn 0,91 ms SF
283 Cn syn 4,2 s [7] 90% α 279 Ds
10% SF -
CE ? 283 Rg
284 Cn syn 98 ms 98% SF -
2% α [8] 280 Ds
285 Cn syn 28 s α 281 Ds
286 Cn syn 8,45 s? SF -
Categoria Categoria: Copernicium
| referências

Copernicium é um elemento químico sintético com o símbolo Cn e número atômico 112. Seus isótopos conhecidos são extremamente radioativos e só foram criados em laboratório. O isótopo conhecido mais estável , o copernicium-285, tem meia-vida de aproximadamente 28 segundos. O Copernicium foi criado em 1996 pelo Centro GSI Helmholtz para Pesquisa de Íons Pesados perto de Darmstadt , Alemanha. Tem o nome do astrônomo Nicolaus Copernicus .

Na tabela periódica dos elementos, copernicium é um elemento transactinídeo do bloco d e um elemento do grupo 12 . Durante as reações com ouro , foi demonstrado [10] ser uma substância extremamente volátil, tanto que é possivelmente um gás ou um líquido volátil em temperatura e pressão padrão .

O Copernicium é calculado por ter várias propriedades que diferem de seus homólogos mais leves no grupo 12, zinco , cádmio e mercúrio ; devido aos efeitos relativísticos , ele pode ceder seus 6d elétrons em vez dos 7s, e pode ter mais semelhanças com gases nobres como o radônio do que seus homólogos do grupo 12. Os cálculos indicam que o copernício pode mostrar o estado de oxidação +4, enquanto o mercúrio o mostra em apenas um compostode existência disputada e o zinco e o cádmio não o mostram em absoluto. Também foi previsto ser mais difícil oxidar copernicium de seu estado neutro do que os outros elementos do grupo 12. As previsões variam sobre se o copernício sólido seria um metal, semicondutor ou isolante.

Introdução

Uma representação gráfica de uma reação de fusão nuclear
Uma representação gráfica de uma reação de fusão nuclear . Dois núcleos se fundem em um, emitindo um nêutron . As reações que criaram novos elementos para este momento foram semelhantes, com a única diferença possível que vários nêutrons singulares às vezes eram liberados, ou nenhum.
Vídeo externo
ícone de vídeo Visualização de fusão nuclear malsucedida, com base em cálculos da Australian National University [11]

Os núcleos atômicos mais pesados [a] são criados em reações nucleares que combinam dois outros núcleos de tamanhos desiguais [b] em um; grosso modo, quanto mais desiguais os dois núcleos em termos de massa, maior a possibilidade de os dois reagirem. [17] O material feito dos núcleos mais pesados ​​é transformado em um alvo, que é então bombardeado pelo feixe de núcleos mais leves. Dois núcleos só podem se fundir em um se eles se aproximarem um do outro o suficiente; normalmente, os núcleos (todos carregados positivamente) se repelem devido à repulsão eletrostática . A forte interaçãopode superar essa repulsão, mas apenas dentro de uma distância muito curta de um núcleo; os núcleos do feixe são, portanto, grandemente acelerados a fim de tornar essa repulsão insignificante em comparação com a velocidade do núcleo do feixe. [18] Chegar perto sozinho não é suficiente para dois núcleos se fundirem: quando dois núcleos se aproximam, eles geralmente permanecem juntos por aproximadamente 10-20  segundos e então se separam (não necessariamente na mesma composição de antes da reação) em vez de formam um único núcleo. [18] [19] Se a fusão ocorrer, a fusão temporária - denominada núcleo composto - é um estado excitado. Para perder sua energia de excitação e atingir um estado mais estável, um núcleo composto fissiona ou ejeta um ou vários nêutrons , [c] que carregam a energia. Isso ocorre em aproximadamente 10 a 16  segundos após a colisão inicial. [20] [d]

O feixe passa pelo alvo e atinge a próxima câmara, o separador; se um novo núcleo é produzido, ele é carregado com este feixe. [23] No separador, o núcleo recém-produzido é separado de outros nuclídeos (aquele do feixe original e quaisquer outros produtos de reação) [e] e transferido para um detector de barreira de superfície , que pára o núcleo. A localização exata do próximo impacto no detector é marcada; também marcados são sua energia e o tempo da chegada. [23] A transferência leva cerca de 10 −6  segundos; para ser detectado, o núcleo deve sobreviver por tanto tempo. [26] O núcleo é registrado novamente uma vez que sua decadência é registrada, e a localização, a energia, e o tempo de decadência são medidos. [23]

A estabilidade de um núcleo é fornecida pela interação forte. No entanto, seu alcance é muito curto; conforme os núcleos se tornam maiores, sua influência sobre os núcleos mais externos ( prótons e nêutrons) enfraquece. Ao mesmo tempo, o núcleo é dilacerado pela repulsão eletrostática entre prótons, pois tem alcance ilimitado. [27] Os núcleos dos elementos mais pesados ​​são, portanto, teoricamente previstos [28] e até agora foi observado [29] que decaem principalmente por meio de modos de decaimento que são causados ​​por tal repulsão: decadência alfa e fissão espontânea ; [f] esses modos são predominantes para núcleos de elementos superpesados. Os decaimentos alfa são registrados pelas partículas alfa emitidas e os produtos do decaimento são fáceis de determinar antes do decaimento real; se tal decaimento ou uma série de decaimentos consecutivos produz um núcleo conhecido, o produto original de uma reação pode ser determinado aritmeticamente. [g] A fissão espontânea, entretanto, produz vários núcleos como produtos, então o nuclídeo original não pode ser determinado a partir de suas filhas. [h]

A informação à disposição dos físicos com o objetivo de sintetizar um dos elementos mais pesados ​​são, portanto, as informações coletadas nos detectores: localização, energia e tempo de chegada de uma partícula ao detector e de seu decaimento. Os físicos analisam esses dados e procuram concluir que ele foi de fato causado por um novo elemento e não poderia ter sido causado por um nuclídeo diferente do alegado. Freqüentemente, os dados fornecidos são insuficientes para concluir que um novo elemento foi definitivamente criado e não há outra explicação para os efeitos observados; erros na interpretação dos dados foram cometidos. [eu]

História

Descoberta

O Copernicium foi criado em 9 de fevereiro de 1996, na Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) em Darmstadt , Alemanha, por Sigurd Hofmann, Victor Ninov et al. [41] Este elemento foi criado disparando núcleos de zinco acelerado -70 em um alvo feito de chumbo -208 núcleos em um acelerador de íons pesados . Um único átomo (um segundo foi relatado, mas descobriu-se que era baseado em dados fabricados por Ninov) de copernício foi produzido com um número de massa de 277. [41]

208
82
Pb + 70
30
Zn → 278
112
Cn * → 277
112
Cn + 1
0
n

Em maio de 2000, o GSI repetiu com sucesso o experimento para sintetizar mais um átomo de copernício-277. [42] Esta reação foi repetida em RIKEN usando a configuração Search for a Super-Heavy Element using Gas-Filled Recoil Separator em 2004 e 2013 para sintetizar três átomos adicionais e confirmar os dados de decaimento relatados pela equipe GSI. [43] [44] Essa reação também havia sido tentada anteriormente em 1971 no Joint Institute for Nuclear Research em Dubna , Rússia , para atingir 276 Cn (produzido no canal 2n), mas sem sucesso. [45]

O Grupo de Trabalho Conjunto IUPAC / IUPAP (JWP) avaliou a alegação de descoberta de copernicium pela equipe GSI em 2001 [46] e 2003. [47] Em ambos os casos, eles descobriram que não havia provas suficientes para apoiar sua alegação. Isso foi principalmente relacionado aos dados de decaimento contraditórios para o conhecido nuclídeo rutherfórdio-261. No entanto, entre 2001 e 2005, a equipe do GSI estudou a reação 248 Cm ( 26 Mg, 5n) 269 Hs e foi capaz de confirmar os dados de decaimento para hassium-269 e rutherfordium-261 . Foi descoberto que os dados existentes no rutherfórdio-261 eram para um isômero , [48] agora designado rutherfórdio-261m.

Em maio de 2009, o JWP relatou as alegações de descoberta do elemento 112 novamente e reconheceu oficialmente a equipe GSI como os descobridores do elemento 112. [49] Esta decisão foi baseada na confirmação das propriedades de decaimento dos núcleos filhos, bem como do experimentos confirmatórios em RIKEN. [50]

Trabalho também foi realizado no Joint Institute for Nuclear Research em Dubna , Rússia desde 1998 para sintetizar o isótopo mais pesado 283 Cn na reação de fusão a quente 238 U ( 48 Ca, 3n) 283 Cn; a maioria dos átomos observados de 283 Cn decaiu por fissão espontânea, embora um ramo de decaimento alfa para 279 Ds foi detectado. Embora os experimentos iniciais tenham como objetivo atribuir ao nuclídeo produzido sua meia-vida longa de 3 minutos observada com base em seu comportamento químico, descobriu-se que não era semelhante ao mercúrio, como seria de se esperar (copernicium estando abaixo do mercúrio na tabela periódica), [50]e de fato agora parece que a atividade de longa duração pode não ter sido de 283 Cn, mas sua filha de captura de elétrons 283 Rg, com uma meia-vida de 4 segundos mais curta associada a 283 Cn. (Outra possibilidade é a atribuição a um estado isomérico metaestável , 283m Cn.) [51] Enquanto os bombardeios cruzados posteriores nas reações de 242 Pu + 48 Ca e 245 Cm + 48 Ca conseguiram confirmar as propriedades de 283 Cn e seus pais 287 Fl e 291Lv, e desempenhou um papel importante na aceitação das descobertas de flerovium e livermorium (elementos 114 e 116) pelo JWP em 2011, este trabalho teve origem na sequência do trabalho do GSI em 277 Cn e a prioridade foi atribuída ao GSI. [50]

Nomenclatura

um retrato pintado de Copérnico
Nicolaus Copernicus , que formulou um modelo heliocêntrico com os planetas orbitando ao redor do Sol, substituindo o modelo geocêntrico anterior de Ptolomeu .

Usando a nomenclatura de Mendeleev por elementos não identificadas e não descobertos , copernicium deve ser conhecida como eka- mercúrio . Em 1979, a IUPAC publicou recomendações segundo as quais o elemento deveria ser chamado de ununbium (com o símbolo correspondente de Uub ), [52] um nome de elemento sistemático como um espaço reservado , até que o elemento fosse descoberto (e a descoberta então confirmada) e um nome permanente foi decidido. Embora amplamente utilizadas na comunidade química em todos os níveis, desde salas de aula de química a livros avançados, as recomendações foram em sua maioria ignoradas entre os cientistas da área, que o chamaram de "elemento 112", com o símbolo deE112 , (112) ou simplesmente 112 . [1]

Depois de reconhecer a descoberta da equipe GSI, a IUPAC pediu-lhes que sugerissem um nome permanente para o elemento 112. [50] [53] Em 14 de julho de 2009, eles propuseram copernicium com o símbolo do elemento Cp, em homenagem a Nicolaus Copernicus "para homenagear um cientista notável, que mudou a nossa visão de mundo ". [54]

Durante o período de discussão padrão de seis meses entre a comunidade científica sobre a nomenclatura, [55] [56] foi apontado que o símbolo Cp foi anteriormente associado ao nome cassiopeium (cassiopium), agora conhecido como lutécio (Lu), e o composto ciclopentadieno . [57] [58] Por este motivo, a IUPAC proibiu o uso de Cp como um símbolo futuro, o que levou a equipe GSI a apresentar o símbolo Cn como uma alternativa. Em 19 de fevereiro de 2010, o 537º aniversário do nascimento de Copérnico, a IUPAC aceitou oficialmente o nome e o símbolo propostos. [55] [59]

Isótopos

Lista de isótopos copernicium
Isótopo Meia-vida [j]
Modo de decaimento

Ano da descoberta [60]

Reação de descoberta [61]
Valor Ref
277 Cn 0,85 ms [60] α 1996 208 Pb ( 70 Zn, n)
281 Cn 0,18 s [6] α 2010 285 Fl (-, α)
282 Cn 0,91 ms [62] SF 2003 290 Lv (-, 2α)
283 Cn 4,2 s [62] α, SF, EC? 2003 287 Fl (-, α)
284 Cn 98 ms [62] α, SF 2004 288 Fl (-, α)
285 Cn 28 s [62] α 1999 289 Fl (-, α)
285m Cn [k] 15 s [60] α 2012 293m Lv (-, 2α)
286 Cn [k] 8,45 s [63] SF 2016 294 Lv (-, 2α)

Copernicium não tem isótopos estáveis ​​ou naturais. Vários isótopos radioativos foram sintetizados em laboratório, seja pela fusão de dois átomos ou pela observação da decadência de elementos mais pesados. Sete isótopos diferentes foram relatados com números de massa 277 e 281-286, e um isômero metaestável não confirmado em 285 Cn foi relatado. [64] A maioria deles decai predominantemente por meio do decaimento alfa, mas alguns sofrem fissão espontânea , e o copernicium-283 pode ter um ramo de captura de elétrons . [65]

O isótopo copernicium-283 foi fundamental na confirmação das descobertas dos elementos flerovium e livermorium . [66]

Meias-vidas

Todos os isótopos copernicium confirmados são extremamente instáveis ​​e radioativos; em geral, os isótopos mais pesados ​​são mais estáveis ​​do que os mais leves. O isótopo conhecido mais estável, 285 Cn, tem meia-vida de 29 segundos; 283 Cn tem meia-vida de 4 segundos, e os 285m Cn não confirmados e 286 Cn têm meia-vida de cerca de 15 e 8,45 segundos, respectivamente. Outros isótopos têm meia-vida menor que um segundo. 281 Cn e 284 Cn ambos têm meia-vida da ordem de 0,1 segundo, e os outros dois isótopos têm meia-vida ligeiramente abaixo de um milissegundo. [65] É previsto que os isótopos pesados 291 Cn e 293Cn pode ter meia-vida mais longa do que algumas décadas, pois está previsto que fiquem perto do centro da ilha teórica de estabilidade , e podem ter sido produzidos no processo r e ser detectáveis ​​em raios cósmicos , embora sejam cerca de 10 -12 vezes tão abundantes como chumbo . [67]

Os isótopos mais leves de copernicium foram sintetizados por fusão direta entre dois núcleos mais leves e como produtos de decaimento (exceto para 277 Cn, que não é conhecido por ser um produto de decaimento), enquanto os isótopos mais pesados ​​são apenas conhecidos por serem produzidos por decaimento de mais pesados núcleos. O isótopo mais pesado produzido por fusão direta é 283 Cn; os três isótopos mais pesados, 284 Cn, 285 Cn e 286 Cn, só foram observados como produtos de decaimento de elementos com números atômicos maiores. [65]

Em 1999, cientistas americanos da Universidade da Califórnia, Berkeley, anunciaram que haviam conseguido sintetizar três átomos de 293 Og. [68] Foi relatado que esses núcleos pais emitiram sucessivamente três partículas alfa para formar núcleos de Copernicium-281, que foram alegados como tendo sofrido decaimento alfa, emitindo partículas alfa com energia de decaimento de 10,68 MeV e meia-vida de 0,90 ms, mas sua alegação era retirado em 2001 [69] , pois foi baseado em dados fabricados por Ninov. [70] Este isótopo foi realmente produzido em 2010 pela mesma equipe; os novos dados contradiziam os dados fabricados anteriormente. [71]

Propriedades previstas

Muito poucas propriedades de copernicium ou seus compostos foram medidas; isso se deve à sua produção extremamente limitada e cara [72] e ao fato de que o copernicium (e seus pais) decai muito rapidamente. Algumas propriedades químicas singulares foram medidas, bem como o ponto de fusão, mas as propriedades do metal copernicium permanecem geralmente desconhecidas e, na maior parte, apenas as previsões estão disponíveis.

Química

Copernicium é o décimo e último membro da série 6d e é o elemento do grupo 12 mais pesado na tabela periódica, abaixo do zinco , cádmio e mercúrio . Prevê-se que seja significativamente diferente dos elementos mais leves do grupo 12. Espera-se que as subcamadas s de valência dos elementos do grupo 12 e do período 7 sejam contraídas relativisticamente mais fortemente em copernicium. Isso e a configuração de concha fechada do copernicium resultam provavelmente em um metal muito nobre . Um potencial de redução padrão de +2,1 V é previsto para o Cn 2+/ Cn couple. A primeira energia de ionização prevista do Copernicium de 1155 kJ / mol quase corresponde à do gás nobre xenônio a 1170,4 kJ / mol. [1] As ligações metálicas do Copernicium também devem ser muito fracas, possivelmente tornando-o extremamente volátil como os gases nobres, e potencialmente tornando-o gasoso à temperatura ambiente. [1] [73] No entanto, deve ser capaz de formar ligações metal-metal com cobre , paládio , platina , prata e ouro ; Prevê-se que essas ligações sejam apenas cerca de 15–20  kJ / mol mais fracas do que ligações análogas ao mercúrio. [1]Em oposição à sugestão anterior, [74] cálculos ab initio no alto nível de precisão [75] previram que a química do copernicium monovalente se assemelha à do mercúrio ao invés da dos gases nobres. O último resultado pode ser explicado pela enorme interação spin-órbita que reduz significativamente a energia do estado vazio 7p 1/2 de copernício.

Uma vez que o copernício é ionizado, sua química pode apresentar várias diferenças das do zinco, cádmio e mercúrio. Devido à estabilização dos orbitais eletrônicos 7s e desestabilização dos orbitais 6d causados ​​por efeitos relativísticos , Cn 2+ provavelmente terá uma configuração eletrônica [Rn] 5f 14 6d 8 7s 2 , usando os orbitais 6d antes do 7s, ao contrário de seus homólogos . O fato de que os elétrons 6d participam mais prontamente da ligação química significa que, uma vez que o copernício é ionizado, ele pode se comportar mais como um metal de transição do que seus homólogos mais leves , especialmente no possível estado de oxidação +4. Em soluções aquosas, o copernicium pode formar os estados de oxidação +2 e talvez +4. [1] O íon diatômico Hg2+
2
, apresentando mercúrio no estado de oxidação +1, é bem conhecido, mas o Cn2+
2
o íon é previsto como instável ou mesmo inexistente. [1] O fluoreto de copernício (II), CnF 2 , deve ser mais instável do que o composto de mercúrio análogo, fluoreto de mercúrio (II) (HgF 2 ), e pode até mesmo decompor-se espontaneamente em seus elementos constituintes. Em solventes polares , o copernício está previsto para formar preferencialmente o CnF-
5
e CnF-
3
ânions em vez de fluoretos neutros análogos (CnF 4 e CnF 2 , respectivamente), embora os íons brometo ou iodeto análogos possam ser mais estáveis ​​em relação à hidrólise em solução aquosa. Os ânions CnCl2−
4
e CnBr2−
4
também deve ser capaz de existir em solução aquosa. [1] No entanto, experimentos mais recentes lançaram dúvidas sobre a possível existência de HgF 4 e, de fato, alguns cálculos sugerem que tanto o HgF 4 quanto o CnF 4 são realmente desvinculados e de existência duvidosa. [76] A formação de fluoretos de copernício (II) e (IV) termodinamicamente estáveis ​​seria análoga à química do xenônio. [2] Análogo ao cianeto de mercúrio (II) (Hg (CN) 2 ), espera-se que o copernicium forme um cianeto estável , Cn (CN) 2 . [77]

Física e atômica

Copernicium deve ser um metal denso, com densidade de 14,0 g / cm 3 no estado líquido a 300 K; isso é semelhante à densidade conhecida do mercúrio, que é 13,534 g / cm 3 . (O copernício sólido na mesma temperatura deve ter uma densidade maior de 14,7 g / cm 3. ) Isso resulta dos efeitos do peso atômico mais alto do copernício sendo cancelado por suas distâncias interatômicas maiores em comparação com o mercúrio. [2] Alguns cálculos previram que o copernício era um gás à temperatura ambiente, o que o tornaria o primeiro metal gasoso na tabela periódica [1] [73] devido à sua configuração eletrônica de concha fechada. [78]Um cálculo de 2019 concorda com essas previsões sobre o papel dos efeitos relativísticos, sugerindo que o copernicium será um líquido volátil ligado por forças de dispersão sob condições padrão. Seu ponto de fusão é estimado em283 ± 11 K e seu ponto de ebulição no340 ± 10 K , este último de acordo com o valor experimentalmente estimado de357+112
-108
 K
. [2] O raio atômico de copernicium é esperado em cerca de 147 pm. Devido à estabilização relativística do orbital 7s e desestabilização do orbital 6d, prevê-se que os íons Cn + e Cn 2+ gerem elétrons 6d em vez de elétrons 7s, o que é o oposto do comportamento de seus homólogos mais leves. [1]

Além da contração relativística e ligação da subcamada 7s, o orbital 6d 5/2 deverá ser desestabilizado devido ao acoplamento spin-órbita , fazendo com que se comporte de forma semelhante ao orbital 7s em termos de tamanho, forma e energia. As previsões da estrutura de bandas esperada de Copernicium são variadas. Cálculos em 2007 esperavam que o copernicium pudesse ser um semicondutor [79] com um gap de cerca de 0,2  eV , [80] cristalizando-se na estrutura de cristal hexagonal compactada . [80] No entanto, cálculos em 2017 e 2018 sugeriram que o copernicium deveria ser um metal nobreem condições padrão com uma estrutura cristalina cúbica centrada no corpo : portanto, não deve haver nenhuma lacuna de banda, como o mercúrio, embora se espere que a densidade dos estados no nível de Fermi seja menor para o copernício do que para o mercúrio. [81] [82] Cálculos de 2019 sugeriram então que, de fato, o copernicium tem um grande gap de 6,4 ± 0,2 eV, que deve ser semelhante ao do gás nobre radônio (previsto como 7,1 eV) e o tornaria um isolante; Esses cálculos prevêem que o copernício em massa está ligado principalmente às forças de dispersão , como os gases nobres. [2] Como mercúrio, radônio e flerovium, mas não oganesson(eka-radon), copernicium é calculado para não ter afinidade eletrônica . [83]

Química Experimental fase gasosa atômica

O interesse pela química do copernicium foi despertado por previsões de que ele teria os maiores efeitos relativísticos em todo o período 7 e no grupo 12, e de fato entre todos os 118 elementos conhecidos. [1] Espera-se que o Copernicium tenha a configuração eletrônica do estado fundamental [Rn] 5f 14 6d 10 7s 2 e, portanto, deve pertencer ao grupo 12 da tabela periódica, de acordo com o princípio de Aufbau . Como tal, ele deve se comportar como o homólogo mais pesado do mercúrio e formar compostos binários fortes com metais nobres como o ouro. Os experimentos que investigam a reatividade do copernício têm como foco a adsorçãode átomos do elemento 112 em uma superfície de ouro mantida em temperaturas variadas, a fim de calcular uma entalpia de adsorção. Devido à estabilização relativística dos elétrons 7s, o copernicium mostra propriedades semelhantes ao radônio. Experimentos foram realizados com a formação simultânea de radioisótopos de mercúrio e radônio, permitindo uma comparação das características de adsorção. [84]

Os primeiros experimentos químicos com copernício foram conduzidos usando a reação 238 U ( 48 Ca, 3n) 283 Cn. A detecção foi por fissão espontânea do isótopo original reivindicado com meia-vida de 5 minutos. A análise dos dados indicou que o copernício era mais volátil do que o mercúrio e tinha propriedades de gás nobres. No entanto, a confusão a respeito da síntese de copernicium-283 lançou algumas dúvidas sobre esses resultados experimentais. [84] Dada esta incerteza, entre abril-maio ​​de 2006 no JINR, uma equipe FLNR-PSI conduziu experimentos sondando a síntese deste isótopo como uma filha na reação nuclear 242 Pu ( 48 Ca, 3n) 287 Fl. [84] (OA reação de fusão de 242 Pu + 48 Ca tem uma seção transversal ligeiramente maior do que a reação de 238 U + 48 Ca, de modo que a melhor maneira de produzir copernício para experimentação química é como um produto ultrapassado como o filho de flerovium.) [85] Em Neste experimento, dois átomos de copernicium-283 foram identificados de forma inequívoca e as propriedades de adsorção foram interpretadas para mostrar que copernicium é um homólogo mais volátil de mercúrio, devido à formação de uma ligação metal-metal fraca com ouro. [84] Isso concorda com as indicações gerais de alguns cálculos relativísticos de que o copernicium é "mais ou menos" homólogo ao mercúrio. [86]No entanto, foi apontado em 2019 que esse resultado pode ser simplesmente devido a fortes interações de dispersão. [2]

Em abril de 2007, este experimento foi repetido e mais três átomos de copernicium-283 foram identificados positivamente. A propriedade de adsorção foi confirmada e indicou que copernicium tem propriedades de adsorção de acordo com ser o membro mais pesado do grupo 12. [84] Esses experimentos também permitiram a primeira estimativa experimental do ponto de ebulição do copernicium: 84+112
-108
 ° C, para que possa ser um gás nas condições normais. [79]

Como os elementos mais leves do grupo 12 geralmente ocorrem como minérios de calcogeneto , experimentos foram conduzidos em 2015 para depositar átomos de copernício em uma superfície de selênio para formar seleneto de copernício, CnSe. Foi observada reação de átomos de copernício com selênio trigonal para formar um seleneto, com -Δ H ads Cn (t-Se)> 48 kJ / mol, com o impedimento cinético para a formação de seleneto sendo menor para copernício do que para mercúrio. Isto foi inesperado porque a estabilidade dos selenetos do grupo 12 tende a diminuir no grupo de ZnSe para HgSe . [87]

Veja também

Notas

  1. ^ Na física nuclear , um elemento é denominado pesado se seu número atômico for alto; chumbo (elemento 82) é um exemplo de tal elemento pesado. O termo "elementos superpesados" normalmente se refere a elementos com número atômico maior que 103 (embora existam outras definições, como número atômico maior que 100 [12] ou 112; [13] às vezes, o termo é apresentado como equivalente ao termo "transactinídeo", que coloca um limite superior antes do início da série hipotética de superactinídeo ). [14] Os termos "isótopos pesados" (de um determinado elemento) e "núcleos pesados" significam o que poderia ser entendido na linguagem comum - isótopos de alta massa (para o elemento dado) e núcleos de alta massa, respectivamente.
  2. ^ Em 2009, uma equipe da JINR liderada por Oganessian publicou os resultados de sua tentativa de criar hassium em umareaçãosimétrica 136 Xe +  136 Xe. Eles falharam em observar um único átomo em tal reação, colocando o limite superior da seção transversal, a medida de probabilidade de uma reação nuclear, como 2,5  pb . [15] Em comparação, a reação que resultou na descoberta de hassium, 208 Pb + 58 Fe, teve uma seção transversal de ~ 20 pb (mais especificamente, 19+19
    -11
     pb), conforme estimado pelos descobridores. [16]
  3. ^ Quanto maior a energia de excitação, mais nêutrons são ejetados. Se a energia de excitação for menor do que a energia que liga cada nêutron ao resto do núcleo, os nêutrons não são emitidos; em vez disso, o núcleo composto se desexcita emitindo um raio gama . [20]
  4. ^ A definição do Grupo de Trabalho Conjunto IUPAC / IUPAP afirma que um elemento químico só pode ser reconhecido como descoberto se um núcleo dele não se decompor em 10 a 14 segundos. Esse valor foi escolhido como uma estimativa de quanto tempo leva para um núcleo adquirir seus elétrons externose, assim, exibir suas propriedades químicas. [21] Esta figura também marca o limite superior geralmente aceito para a vida útil de um núcleo composto. [22]
  5. ^ Esta separação é baseada no fato de que os núcleos resultantes se movem além do alvo mais lentamente do que os núcleos do feixe que não reagiram. O separador contém campos elétricos e magnéticos cujos efeitos em uma partícula em movimento se cancelam para uma velocidade específica de uma partícula. [24] Tal separação também pode ser auxiliada por uma medição de tempo de vôo e uma medição de energia de recuo; uma combinação dos dois pode permitir estimar a massa de um núcleo. [25]
  6. ^ Nem todos os modos de decaimento são causados ​​por repulsão eletrostática. Por exemplo, o decaimento beta é causado pela interação fraca . [30]
  7. ^ Uma vez que a massa de um núcleo não é medida diretamente, mas sim calculada a partir da de outro núcleo, essa medição é chamada de indireta. Medições diretas também são possíveis, mas na maior parte elas permaneceram indisponíveis para os núcleos mais pesados. [31] A primeira medição direta de massa de um núcleo superpesado foi relatada em 2018 no LBNL. [32] A massa foi determinada a partir da localização de um núcleo após a transferência (a localização ajuda a determinar sua trajetória, que está ligada à razão massa-carga do núcleo, uma vez que a transferência foi feita na presença de um ímã). [33]
  8. ^ A fissão espontânea foi descoberta pelo físico soviético Georgy Flerov , [34] um importante cientista do JINR e, portanto, era um "cavalo de pau" para a instalação. [35] Em contraste, os cientistas do LBL acreditavam que as informações de fissão não eram suficientes para uma alegação de síntese de um elemento. Eles acreditavam que a fissão espontânea não havia sido estudada o suficiente para ser usada na identificação de um novo elemento, já que havia uma dificuldade em estabelecer que um núcleo composto tinha apenas nêutrons ejetados e não partículas carregadas como prótons ou partículas alfa. [22] Assim, eles preferiram ligar novos isótopos aos já conhecidos por decaimentos alfa sucessivos. [34]
  9. ^ Por exemplo, o elemento 102 foi identificado erroneamente em 1957 no Instituto Nobel de Física em Estocolmo , Condado de Estocolmo , Suécia . [36] Não houve reivindicações definitivas anteriores de criação deste elemento, e o elemento foi atribuído um nome por seus descobridores suecos, americanos e britânicos, nobelium . Posteriormente, foi demonstrado que a identificação estava incorreta. [37] No ano seguinte, LBNL foi incapaz de reproduzir os resultados suecos e anunciou sua síntese do elemento; essa afirmação também foi refutada mais tarde. [37] JINR insistiu que eles foram os primeiros a criar o elemento e sugeriu um nome próprio para o novo elemento,joliotium ; [38] o nome soviético também não foi aceito (JINR mais tarde se referiu à nomeação do elemento 102 como "apressado"). [39] O nome "nobélio" permaneceu inalterado devido ao seu uso generalizado. [40]
  10. ^ Fontes diferentes fornecem valores diferentes para meias-vidas; os valores publicados mais recentemente são listados.
  11. ^ a b Este isótopo não foi confirmado

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Bibliografia

Ligações externas