Livermório

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Livermório,  116 Lv
Livermório
Pronúncia/ ˌ l ɪ v ər m ɔːr i ə m / ​( LIV -ər- MOR -ee-əm )
Número de massa[293]
Livermorium 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 Európio Gadolínio Térbio Disprósio Hólmio Érbio Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Irídio Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radônio
Frâncio Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Amerício Curium Berquélio Californium Einsteinium Férmio Mendelévio Nobélio Lourenço Rutherfordium Dúbnio Seaborgium Bohrium Hássio Meitnério Darmstádio Roentgenium Copérnico Nihonium Fleróvio Moscovium Livermório Tennessee Oganesson
Po

Lv

(Usn)
moscoviumlivermoriumtennessine
Número atômico ( Z )116
Grupogrupo 16 (calcogênios)
Períodoperíodo 7
Quadra  p-bloco
Configuração eletrônica[ Rn ] 5f 14 6d 10 7s 2 7p 4 (previsto) [1]
Elétrons por camada2, 8, 18, 32, 32, 18, 6 (previsto)
Propriedades físicas
Fase em  STPsólido (previsto) [1] [2]
Ponto de fusão637–780  K (364–507 °C, 687–944 °F) (extrapolado) [2]
Ponto de ebulição1035–1135 K (762–862 °C, 1403–1583 °F) (extrapolado) [2]
Densidade (perto  da rt )12,9 g/cm 3 (previsto) [1]
Calor de fusão7,61  kJ/mol (extrapolado) [2]
Calor da vaporização42 kJ/mol (previsto) [3]
Propriedades atômicas
Estados de oxidação(−2), [4] ( +2 ), (+4) (previsto) [1]
Energias de ionização
  • 1º: 663,9 kJ/mol (previsto) [5]
  • 2º: 1330 kJ/mol (previsto) [3]
  • 3º: 2850 kJ/mol (previsto) [3]
  • ( mais )
Raio atômicoempírico: 183h  ( previsto) [3]
Raio covalente162–166 pm (extrapolado) [2]
Outras propriedades
Ocorrência naturalsintético
Número CAS54100-71-9
História
Nomeaçãoapós Lawrence Livermore National Laboratory , [6] nomeada em parte após Livermore, Califórnia
DescobertaJoint Institute for Nuclear Research e Lawrence Livermore National Laboratory (2000)
Principais isótopos do fígado
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) Modo de decaimento produtos
290 Nv sin 8,3 ms α 286 fl
291 Nv sin 19 ms α 287 fl
292 Nv sin 13 ms α 288 fl
293 Nv sin 57 ms α 289 fl
294 Nv sin 54ms? α 290 fl
 Categoria: Livermorium
| referências

Livermorium é um elemento químico sintético com o símbolo Lv e número atômico 116. É um elemento extremamente radioativo que só foi criado em laboratório e não foi observado na natureza. O elemento recebeu o nome do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos Estados Unidos, que colaborou com o Joint Institute for Nuclear Research (JINR) em Dubna , na Rússia, para descobrir o fígado durante experimentos feitos entre 2000 e 2006. O nome do laboratório refere-se ao cidade de Livermore, Califórnia onde está localizado, que por sua vez recebeu o nome do fazendeiro e proprietário de terras Robert Livermore . O nome foi adotado pela IUPAC em 30 de maio de 2012. [6] Quatro isótopos de fígado são conhecidos, com números de massa entre 290 e 293 inclusive; o mais longevo entre eles é o livermorium-293 com meia-vida de cerca de 60  milissegundos . Um quinto isótopo possível com número de massa 294 foi relatado, mas ainda não confirmado.

Na tabela periódica , é um elemento transactinídeo do bloco p . É um membro do 7º período e é colocado no grupo 16 como o calcogênio mais pesado , embora não tenha sido confirmado que se comporte como o homólogo mais pesado do calcogênio polônio . O livermorium é calculado para ter algumas propriedades semelhantes aos seus homólogos mais leves ( oxigênio , enxofre , selênio , telúrio e polônio), e ser um metal pós-transição , embora também deva mostrar várias diferenças importantes entre eles.

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 . Até agora, as reações que criavam novos elementos eram semelhantes, com a única diferença possível de que vários nêutrons singulares às vezes eram liberados, ou nenhum.
Vídeo externo
ícone de vídeo Visualização de fusão nuclear mal sucedida, com base em cálculos da Australian National University [7]

Os núcleos atômicos [a] mais pesados são criados em reações nucleares que combinam dois outros núcleos de tamanho desigual [b] em um; grosso modo, quanto mais desiguais os dois núcleos em termos de massa, maior a possibilidade de que os dois reajam. [13] 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 se aproximarem o suficiente; normalmente, os núcleos (todos carregados positivamente) se repelem devido à repulsão eletrostática . A forte interaçãopode superar essa repulsão, mas apenas a uma distância muito curta de um núcleo; os núcleos do feixe são assim muito acelerados para tornar essa repulsão insignificante em comparação com a velocidade do núcleo do feixe. [14] Aproximar-se sozinho não é suficiente para dois núcleos se fundirem: quando dois núcleos se aproximam, eles geralmente permanecem juntos por aproximadamente 10 a 20  segundos e depois se separam (não necessariamente na mesma composição de antes da reação) em vez de formam um único núcleo. [14] [15] 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 se divide ou ejeta um ou vários nêutrons , [c] que carregam a energia. Isso ocorre em aproximadamente 10 a 16  segundos após a colisão inicial. [16] [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. [19] No separador, o núcleo recém-produzido é separado de outros nuclídeos (o do feixe original e quaisquer outros produtos da 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 marcadas são a sua energia e a hora da chegada. [19] A transferência leva cerca de 10 −6  segundos; para ser detectado, o núcleo deve sobreviver por tanto tempo. [22] O núcleo é registrado novamente assim que seu decaimento é registrado, e a localização, a energia, e o tempo de decaimento são medidos. [19]

A estabilidade de um núcleo é fornecida pela interação forte. No entanto, seu alcance é muito curto; à medida que os núcleos se tornam maiores, sua influência nos núcleons mais externos ( prótons e nêutrons) enfraquece. Ao mesmo tempo, o núcleo é dilacerado pela repulsão eletrostática entre os prótons, pois tem alcance ilimitado. [23] Os núcleos dos elementos mais pesados ​​são, portanto, teoricamente previstos [24] e até agora foram observados [25] decaindo principalmente através de modos de decaimento que são causados ​​por tal repulsão: decaimento 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 de 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, no entanto, produz vários núcleos como produtos, de modo que o nuclídeo original não pode ser determinado a partir de suas filhas. [h]

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

História

Tentativas de síntese mal sucedidas

A primeira busca pelo elemento 116, usando a reação entre 248 Cm e 48 Ca, foi realizada em 1977 por Ken Hulet e sua equipe no Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Eles foram incapazes de detectar quaisquer átomos de fígado. [37] Yuri Oganessian e sua equipe no Laboratório Flerov de Reações Nucleares (FLNR) no Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear (JINR) posteriormente tentaram a reação em 1978 e falharam. Em 1985, em um experimento conjunto entre a equipe de Berkeley e Peter Armbruster no GSI, o resultado foi novamente negativo, com um limite de seção transversal calculado de 10-100 pb. Trabalhe em reações com 48Ca, que se mostrou muito útil na síntese de nobélio a partir da reação nat Pb+ 48 Ca, no entanto continuou em Dubna, com um separador de elementos superpesados ​​sendo desenvolvido em 1989, uma busca por materiais-alvo e início de colaborações com LLNL sendo iniciadas em 1990 , a produção de feixes de 48 Ca mais intensos foi iniciada em 1996 e os preparativos para experimentos de longo prazo com sensibilidade 3 ordens de magnitude mais alta sendo realizados no início da década de 1990. Este trabalho levou diretamente à produção de novos isótopos dos elementos 112 a 118 nas reações de 48 Ca com alvos actinídeos e à descoberta dos 5 elementos mais pesados ​​da tabela periódica: fleróvio ,moscovium , livermorium, tennessine e oganesson . [38]

Em 1995, uma equipe internacional liderada por Sigurd Hofmann na Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) em Darmstadt , na Alemanha , tentou sintetizar o elemento 116 em uma reação de captura radiativa (na qual o núcleo composto desexcita através de emissão gama pura sem evaporar nêutrons) entre um alvo de chumbo -208 e projéteis de selênio -82. Nenhum átomo do elemento 116 foi identificado. [39]

Reivindicações de descoberta não confirmadas

No final de 1998, o físico polonês Robert Smolańczuk publicou cálculos sobre a fusão de núcleos atômicos para a síntese de átomos superpesados , incluindo os elementos 118 e 116. [40] Seus cálculos sugeriram que poderia ser possível fazer esses dois elementos fundindo chumbo com criptônio. sob condições cuidadosamente controladas. [40]

Em 1999, pesquisadores do Lawrence Berkeley National Laboratory fizeram uso dessas previsões e anunciaram a descoberta dos elementos 118 e 116, em um artigo publicado na Physical Review Letters , [41] e logo depois os resultados foram relatados na Science . [42] Os pesquisadores relataram ter realizado a reação

86
36
Kr
+208
82
Pb
293
118
Og
+
n
289
116
Nível
+ α

No ano seguinte, eles publicaram uma retratação depois que pesquisadores de outros laboratórios não conseguiram duplicar os resultados e o próprio laboratório de Berkeley também não conseguiu duplicá-los. [43] Em junho de 2002, o diretor do laboratório anunciou que a alegação original da descoberta desses dois elementos foi baseada em dados fabricados pelo autor principal Victor Ninov . [44] [45]

Descoberta

Alvo de cúrio-248 usado na síntese de fígado

O livermorium foi sintetizado pela primeira vez em 19 de julho de 2000, quando cientistas de Dubna ( JINR ) bombardearam um alvo de cúrio-248 com íons de cálcio-48 acelerados . Um único átomo foi detectado, decaindo por emissão alfa com energia de decaimento de 10,54  MeV para um isótopo de fleróvio . Os resultados foram publicados em dezembro de 2000. [46]

248
96
Cm
+48
20
Ca
296
116
Nível
* →293
116
Nível
+ 31
0
n
289
114
Fl
+ α

O isótopo filho de fleróvio tinha propriedades semelhantes às de um isótopo de fleróvio sintetizado pela primeira vez em junho de 1999, que foi originalmente atribuído a 288 Fl, [46] implicando uma atribuição do isótopo de fígado pai a 292 Lv. Trabalhos posteriores em dezembro de 2002 indicaram que o isótopo de fleróvio sintetizado era na verdade 289 Fl e, portanto, a atribuição do átomo de fígado sintetizado foi correspondentemente alterada para 293 Lv. [47]

Caminho para confirmação

Dois outros átomos foram relatados pelo instituto durante seu segundo experimento durante abril-maio ​​de 2001. [48] No mesmo experimento, eles também detectaram uma cadeia de decaimento que correspondia ao primeiro decaimento observado de fleróvio em dezembro de 1998, que havia sido atribuído a 289 Fl. [48] Nenhum isótopo de fleróvio com as mesmas propriedades que o encontrado em dezembro de 1998 foi observado novamente, mesmo em repetições da mesma reação. Mais tarde, descobriu-se que 289 Fl tem diferentes propriedades de decaimento e que o primeiro átomo de fleróvio observado pode ter sido seu isômero nuclear 289m Fl. [46] [49] A observação de 289mFl nesta série de experimentos pode indicar a formação de um isômero parental de fígado, ou seja, 293m Lv, ou um ramo de decaimento raro e não observado anteriormente do estado já descoberto 293 Lv a 289m Fl. Nenhuma das possibilidades é certa, e pesquisas são necessárias para atribuir positivamente essa atividade. Outra possibilidade sugerida é a atribuição do átomo original de dezembro de 1998 a 290 Fl, pois a energia do feixe baixo usada nesse experimento original torna o canal 2n plausível; seu pai poderia então ser 294 Lv, mas essa atribuição ainda precisaria de confirmação na reação de 248 Cm( 48 Ca,2n) 294 Lv. [46][49] [50]

A equipe repetiu o experimento em abril-maio ​​de 2005 e detectou 8 átomos de fígado. Os dados de decaimento medidos confirmaram a atribuição do primeiro isótopo descoberto como 293 Lv. Nesta corrida, a equipe também observou o isótopo 292 Lv pela primeira vez. [47] Em outros experimentos de 2004 a 2006, a equipe substituiu o alvo de cúrio-248 pelo isótopo de cúrio mais leve cúrio -245 . Aqui foram encontradas evidências para os dois isótopos 290 Lv e 291 Lv. [51]

Em maio de 2009, o Grupo de Trabalho Conjunto IUPAC / IUPAP informou sobre a descoberta de copernicium e reconheceu a descoberta do isótopo 283 Cn. [52] Isto implicou a descoberta de facto do isótopo 291 Lv, a partir do reconhecimento dos dados relativos à sua neta 283 Cn, embora os dados do livermório não fossem absolutamente críticos para a demonstração da descoberta do copernicium. Também em 2009, a confirmação de Berkeley e da Gesellschaft für Schwerionenforschung(GSI) na Alemanha veio para os isótopos de fleróvio 286 a 289, filhas imediatas dos quatro isótopos de fígado conhecidos. Em 2011, a IUPAC avaliou os experimentos da equipe Dubna de 2000-2006. Considerando que eles encontraram os dados mais antigos (não envolvendo 291 Lv e 283 Cn) inconclusivos, os resultados de 2004-2006 foram aceitos como identificação de fígado, e o elemento foi oficialmente reconhecido como descoberto. [51]

A síntese de livermorium foi confirmada separadamente no GSI (2012) e RIKEN (2014 e 2016). [53] [54] No experimento GSI de 2012, uma cadeia atribuída provisoriamente a 293 Lv mostrou-se inconsistente com os dados anteriores; acredita-se que esta cadeia possa originar-se de um estado isomérico , 293m Lv. [53] No experimento RIKEN de 2016, um átomo que pode ser atribuído a 294 Lv foi aparentemente detectado, alfa decaindo para 290 Fl e 286 Cn, que sofreu fissão espontânea; no entanto, o primeiro alfa do nuclídeo de fígado produzido foi perdido, e a atribuição de 294Lv ainda é incerto, embora plausível. [55]

Nomeação

Robert Livermore , o homônimo indireto de livermorium

Usando a nomenclatura de Mendeleev para elementos não nomeados e não descobertos , o livermorium às vezes é chamado de ekapolônio . [56] Em 1979, a IUPAC recomendou que o nome do elemento sistemático placeholder ununhexium ( Uuh ) [57] fosse usado até que a descoberta do elemento fosse confirmada e um nome fosse decidido. Embora amplamente utilizado na comunidade química em todos os níveis, desde salas de aula de química até livros didáticos avançados, as recomendações foram ignoradas principalmente entre os cientistas da área, [58] [59] que o chamaram de "elemento 116", com o símbolo de E116 , ( 116) , ou mesmo simplesmente 116 . [1]

De acordo com as recomendações da IUPAC, o descobridor ou descobridores de um novo elemento têm o direito de sugerir um nome. [60] A descoberta do fígado foi reconhecida pelo Grupo de Trabalho Conjunto (JWP) da IUPAC em 1 de junho de 2011, juntamente com a do fleróvio . [51] De acordo com o vice-diretor do JINR, a equipe de Dubna originalmente queria nomear o elemento 116 moscovium , em homenagem ao Oblast de Moscou em que Dubna está localizado, [61] mas mais tarde foi decidido usar esse nome para o elemento 115 . O nome livermorium e o símbolo Lv foram adotados em 23 de maio de [62] 2012. [6][63] O nome reconhece o Lawrence Livermore National Laboratory , na cidade de Livermore, Califórnia , EUA, que colaborou com o JINR na descoberta. A cidade, por sua vez, tem o nome do fazendeiro americano Robert Livermore , um cidadão mexicano naturalizado de nascimento inglês. [6] A cerimônia de nomeação do fleróvio e do fígado foi realizada em Moscou em 24 de outubro de 2012. [64]

Propriedades previstas

Além das propriedades nucleares, nenhuma propriedade do fígado ou seus compostos foi medida; isso se deve à sua produção extremamente limitada e cara [13] e ao fato de que decai muito rapidamente. As propriedades do fígado permanecem desconhecidas e apenas previsões estão disponíveis.

Estabilidade nuclear e isótopos

A localização esperada da ilha de estabilidade é marcada pelo círculo branco. A linha pontilhada é a linha de estabilidade beta .

Espera-se que o livermorium esteja perto de uma ilha de estabilidade centrada no copernicium (elemento 112) e fleróvio (elemento 114). [65] [66] Devido às altas barreiras de fissão esperadas , qualquer núcleo dentro desta ilha de estabilidade decai exclusivamente por decaimento alfa e talvez alguma captura de elétrons e decaimento beta . [3] Embora os isótopos conhecidos do fígado não tenham nêutrons suficientes para estar na ilha de estabilidade, eles podem ser vistos se aproximando da ilha, já que os isótopos mais pesados ​​são geralmente os de vida mais longa. [46] [51]

Elementos superpesados ​​são produzidos por fusão nuclear . Essas reações de fusão podem ser divididas em fusão "quente" e "fria", [j] dependendo da energia de excitação do núcleo composto produzido. Nas reações de fusão a quente, projéteis muito leves e de alta energia são acelerados em direção a alvos muito pesados ​​( actinídeos ), dando origem a núcleos compostos em alta energia de excitação (~40-50  MeV ) que podem fissão ou evaporar vários (3 a 5) nêutrons. [68] Em reações de fusão a frio (que usam projéteis mais pesados, tipicamente do quarto período , e alvos mais leves, geralmente chumbo e bismuto), os núcleos fundidos produzidos têm uma energia de excitação relativamente baixa (~10-20 MeV), o que diminui a probabilidade de que esses produtos sofram reações de fissão. À medida que os núcleos fundidos esfriam até o estado fundamental , eles exigem a emissão de apenas um ou dois nêutrons. As reações de fusão a quente tendem a produzir mais produtos ricos em nêutrons porque os actinídeos têm as maiores proporções nêutron-próton de qualquer elemento que pode ser feito atualmente em quantidades macroscópicas. [69]

Informações importantes podem ser obtidas sobre as propriedades dos núcleos superpesados ​​pela síntese de mais isótopos de fígado, especificamente aqueles com alguns nêutrons mais ou menos do que os conhecidos – 286 Lv, 287 Lv, 288 Lv, 289 Lv, 294 Lv e 295 Nv. Isso é possível porque existem muitos isótopos de cúrio de vida razoavelmente longa que podem ser usados ​​para fazer um alvo. [65] Os isótopos de luz podem ser produzidos pela fusão de cúrio-243 com cálcio-48. Eles sofreriam uma cadeia de decaimentos alfa, terminando em transactinidaisótopos que são muito leves para serem obtidos por fusão a quente e muito pesados ​​para serem produzidos por fusão a frio. [65]

A síntese dos isótopos pesados 294 Lv e 295 Lv pode ser realizada pela fusão do isótopo pesado cúrio cúrio-250 com cálcio-48. A seção transversal dessa reação nuclear seria de cerca de 1  picobarn , embora ainda não seja possível produzir 250 Cm nas quantidades necessárias para a fabricação do alvo. [65] Após alguns decaimentos alfa, esses isótopos de fígado atingiriam nuclídeos na linha de estabilidade beta . Além disso, a captura de elétrons também pode se tornar um importante modo de decaimento nessa região, permitindo que os núcleos afetados atinjam o meio da ilha. Por exemplo, prevê-se que 295Lv decairia alfa para 291 Fl , que sofreria captura sucessiva de elétrons para 291 Nh e depois 291 Cn que se espera estar no meio da ilha de estabilidade e ter uma meia-vida de cerca de 1200 anos, proporcionando a esperança mais provável de chegar ao meio da ilha usando a tecnologia atual. Uma desvantagem é que as propriedades de decaimento de núcleos superpesados ​​tão próximos da linha de estabilidade beta são amplamente inexploradas. [65]

Outras possibilidades para sintetizar núcleos na ilha de estabilidade incluem a quasifissão (fusão parcial seguida de fissão) de um núcleo maciço. [70] Esses núcleos tendem à fissão, expelindo fragmentos duplamente mágicos ou quase duplamente mágicos, como cálcio-40 , estanho-132 , chumbo-208 ou bismuto-209 . [71] Recentemente, foi demonstrado que as reações de transferência multinucleon em colisões de núcleos de actinídeos (como urânio e cúrio ) podem ser usadas para sintetizar os núcleos superpesados ​​ricos em nêutrons localizados na ilha de estabilidade, [70] embora a formação dos elementos mais levesnobelium ou seaborgium é mais favorecido. [65] Uma última possibilidade de sintetizar isótopos perto da ilha é usar explosões nucleares controladas para criar um fluxo de nêutrons alto o suficiente para contornar as lacunas de instabilidade em 258-260 Fm e no número de massa 275 (números atômicos 104 a 108 ), imitando o processo r em que os actinídeos foram produzidos pela primeira vez na natureza e a lacuna de instabilidade em torno do radônio contornado. [65] Alguns desses isótopos (especialmente 291 Cn e 293Cn) pode até ter sido sintetizado na natureza, mas teria decaído muito rapidamente (com meias-vidas de apenas milhares de anos) e seria produzido em quantidades muito pequenas (cerca de 10-12 a abundância de chumbo ) para ser detectável como nuclídeos primordiais hoje fora dos raios cósmicos . [65]

Físico e atômico

Na tabela periódica , o fígado é um membro do grupo 16, os calcogênios. Aparece abaixo do oxigênio , enxofre , selênio , telúrio e polônio. Cada calcogênio anterior tem seis elétrons em sua camada de valência, formando uma configuração eletrônica de valência de ns 2 np 4 . No caso do fígado, a tendência deve ser mantida e a configuração eletrônica de valência é prevista para ser 7s 2 7p 4 ; [1] portanto, o livermorium terá algumas semelhanças com seus congêneres mais leves . É provável que surjam diferenças; um grande efeito contribuinte é ointeração spin-órbita (SO) — a interação mútua entre o movimento dos elétrons e o spin . É especialmente forte para os elementos superpesados, porque seus elétrons se movem muito mais rápido do que em átomos mais leves, em velocidades comparáveis ​​à velocidade da luz . [72] Em relação aos átomos de fígado, ele diminui os níveis de energia do elétron 7s e 7p (estabilizando os elétrons correspondentes), mas dois dos níveis de energia do elétron 7p são estabilizados mais do que os outros quatro. [73] A estabilização dos elétrons 7s é chamada de efeito do par inerte, e o efeito de "rasgar" o subshell 7p nas partes mais estabilizadas e menos estabilizadas é chamado de divisão de subshell. Os químicos da computação veem a divisão como uma mudança do segundo número quântico ( azimutal ) l de 1 para 12 e 32 para as partes mais estabilizadas e menos estabilizadas do subnível 7p, respectivamente: o subnível 7p 1/2 atua como um segundo par inerte, embora não tão inerte quanto os elétrons 7s, enquanto o subnível 7p 3/2 pode facilmente participar da química. [1] [72] [k] Para muitos propósitos teóricos, a configuração eletrônica de valência pode ser representada para refletir a divisão da subcamada 7p como 7s2
19h2
1/2
19h2
3/2
. [1]

Os efeitos do par inerte no fígado devem ser ainda mais fortes do que no polônio e, portanto, o estado de oxidação +2 se torna mais estável que o estado +4, que seria estabilizado apenas pelos ligantes mais eletronegativos ; isso se reflete nas energias de ionização esperadas do fígado, onde há grandes lacunas entre a segunda e a terceira energias de ionização (correspondendo à quebra da camada não reativa 7p 1/2 ) e a quarta e quinta energias de ionização. [3] De fato, espera-se que os elétrons 7s sejam tão inertes que o estado +6 não será atingível. [1] Os pontos de fusão e ebuliçãoespera-se que o fígado continue as tendências para baixo dos calcogênios; assim, o fígado deve derreter a uma temperatura mais alta do que o polônio, mas ferver a uma temperatura mais baixa. [2] Também deve ser mais denso que o polônio (α-Lv: 12,9 g/cm 3 ; α-Po: 9,2 g/cm 3 ); como o polônio, também deve formar um alótropo α e β. [3] [74] Espera-se que o elétron do átomo de fígado semelhante ao hidrogênio (oxidado de modo que tenha apenas um elétron, Lv 115+ ) se mova tão rápido que tenha uma massa 1,86 vezes maior que a de um elétron estacionário, devido a efeitos relativísticos. Para comparação, espera-se que os números de polônio e telúrio semelhantes ao hidrogênio sejam de 1,26 e 1,080, respectivamente. [72]

Química

O Livermorium é projetado para ser o quarto membro da série 7p de elementos químicos e o membro mais pesado do grupo 16 na tabela periódica, abaixo do polônio. Embora seja o menos estudado teoricamente dos elementos 7p, espera-se que sua química seja bastante semelhante à do polônio. [3] O estado de oxidação do grupo +6 é conhecido para todos os calcogênios, exceto o oxigênio, que não pode expandir seu octeto e é um dos agentes oxidantes mais fortes entre os elementos químicos. O oxigênio é assim limitado a um estado máximo +2, exibido no fluoreto OF 2 . O estado +4 é conhecido por enxofre , selênio , telúrio, e polônio, passando por uma mudança na estabilidade de redução para enxofre (IV) e selênio (IV) por ser o estado mais estável para telúrio (IV) para ser oxidante em polônio (IV). Isso sugere uma estabilidade decrescente para os estados de oxidação mais altos à medida que o grupo desce devido à crescente importância dos efeitos relativísticos, especialmente o efeito do par inerte. [72] O estado de oxidação mais estável do fígado deve ser, portanto, +2, com um estado de +4 bastante instável. O estado +2 deve ser tão fácil de formar quanto para o berílio e o magnésio , e o estado +4 só deve ser alcançado com ligantes fortemente eletronegativos, como no fluoreto de fígado (IV) (LvF 4 ). [1]O estado +6 não deveria existir devido à estabilização muito forte dos elétrons 7s, tornando o núcleo de valência do fígado de mório apenas quatro elétrons. [3] Os calcogênios mais leves também são conhecidos por formar um estado -2 como óxido , sulfeto , seleneto , telureto e polonídeo ; devido à desestabilização da subcamada 7p 3/2 do fígado, o estado −2 deve ser muito instável para o fígado, cuja química deve ser essencialmente puramente catiônica, [1] embora as maiores divisões de energia da subcamada e espinor do fígado em comparação com o polônio devam fazer Lv 2− ligeiramente menos instável do que o esperado. [72]

Livermorane (LvH 2 ) seria o hidreto de calcogênio mais pesado e o homólogo mais pesado da água (sendo os mais leves H 2 S , H 2 Se , H 2 Te e PoH 2 ). Polano (hidreto de polônio) é um composto mais covalente do que a maioria dos hidretos metálicos porque o polônio atravessa a fronteira entre metais e metalóides e tem algumas propriedades não metálicas: é intermediário entre um haleto de hidrogênio como o cloreto de hidrogênio (HCl) e um hidreto metálicocomo o estanano ( SnH4 ) . Livermorane deve continuar esta tendência: deve ser um hidreto em vez de um livermoride, mas ainda seria um composto molecular covalente . [75] Espera-se que as interações spin-órbita tornem a ligação Lv-H mais longa do que o esperado simplesmente a partir de tendências periódicas sozinhas e tornem o ângulo de ligação H-Lv-H maior do que o esperado: teoriza-se que isso ocorre porque os orbitais 8s desocupados são relativamente baixa em energia e pode hibridizar com os orbitais de valência 7p do fígado. [75] Este fenômeno, apelidado de "hibridização supervalente", [75]não é particularmente incomum em regiões não relativísticas da tabela periódica; por exemplo, o difluoreto de cálcio molecular tem envolvimento 4s e 3d do átomo de cálcio . [76] Prevê-se que os di -haletos de fígado mais pesados sejam lineares , mas prevê-se que os mais leves sejam dobrados . [77]

Química Experimental

A determinação inequívoca das características químicas do fígado ainda não foi estabelecida. [78] [79] Em 2011, foram realizados experimentos para criar isótopos de nihônio , fleróvio e moscóvio nas reações entre projéteis de cálcio-48 e alvos de amerício-243 e plutônio-244 . Os alvos incluíam impurezas de chumbo e bismuto e, portanto, alguns isótopos de bismuto e polônioforam gerados em reações de transferência de nucleon. Isso, embora uma complicação imprevista, poderia fornecer informações que ajudariam na futura investigação química dos homólogos mais pesados ​​de bismuto e polônio, que são respectivamente moscovium e livermorium. [79] Os nuclídeos produzidos bismuto-213 e polônio-212m foram transportados como os hidretos 213 BiH 3 e 212m PoH 2 a 850 °C através de uma unidade de filtro de lã de quartzo com tântalo , mostrando que esses hidretos eram surpreendentemente termicamente estáveis, embora sua congêneres mais pesados ​​McH 3 e LvH 2seria esperado que fosse menos estável termicamente a partir da simples extrapolação de tendências periódicas no bloco p. [79] Cálculos adicionais sobre a estabilidade e estrutura eletrônica de BiH 3 , McH 3 , PoH 2 e LvH 2 são necessários antes que as investigações químicas ocorram. Espera-se que o Moscovium e o livermorium sejam voláteis o suficiente como elementos puros para serem investigados quimicamente em um futuro próximo, uma propriedade que o livermorium compartilharia com seu polônio congênere mais leve, embora as meias-vidas curtas de todos os isótopos de livermorium atualmente conhecidos signifiquem que o elemento ainda é inacessível à química experimental. [79] [80]

Notas

  1. Na física nuclear , um elemento é chamado de pesado se seu número atômico for alto; o chumbo (elemento 82) é um exemplo de um elemento tão 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 [8] ou 112 ; [9] às vezes, o termo é apresentado como equivalente ao termo "transactinida", que coloca um limite superior antes do início da série hipotética de superactinídeos ). [10]Os termos "isótopos pesados" (de um dado elemento) e "núcleos pesados" significam o que pode ser entendido na linguagem comum — isótopos de alta massa (para o elemento dado) e núcleos de alta massa, respectivamente.
  2. Em 2009, uma equipe do JINR liderada por Oganessian publicou resultados de sua tentativa de criar hássio em uma reaçãosimétrica de 136 Xe +  136 Xe. Eles não conseguiram observar um único átomo em tal reação, colocando o limite superior na seção de choque, a medida de probabilidade de uma reação nuclear, como 2,5  pb . [11] Em comparação, a reação que resultou na descoberta do hássio, 208 Pb + 58 Fe, teve uma seção transversal de ~20 pb (mais especificamente, 19+19
    −11
     pb), conforme estimado pelos descobridores. [12]
  3. ^ Quanto maior a energia de excitação, mais nêutrons são ejetados. Se a energia de excitação for menor que a energia que liga cada nêutron ao resto do núcleo, os nêutrons não são emitidos; em vez disso, o núcleo composto é desexcitado emitindo um raio gama . [16]
  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 decair em 10 a 14 segundos. Esse valor foi escolhido como uma estimativa de quanto tempo leva para um núcleo adquirir seus elétrons externos e, assim, exibir suas propriedades químicas. [17] Esta figura também marca o limite superior geralmente aceito para o tempo de vida de um núcleo composto. [18]
  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 sobre uma partícula em movimento se cancelam para uma velocidade específica de uma partícula. [20] Essa separação também pode ser auxiliada por uma medição de tempo de voo e uma medição de energia de recuo; uma combinação dos dois pode permitir estimar a massa de um núcleo. [21]
  6. ^ Nem todos os modos de decaimento são causados ​​por repulsão eletrostática. Por exemplo, o decaimento beta é causado pela interação fraca . [26]
  7. Como a massa de um núcleo não é medida diretamente, mas sim calculada a partir da massa de outro núcleo, essa medida é chamada de indireta. Medições diretas também são possíveis, mas na maioria das vezes elas permanecem indisponíveis para núcleos mais pesados. [27] A primeira medição direta da massa de um núcleo superpesado foi relatada em 2018 no LBNL. [28] 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 relação massa-carga do núcleo, já que a transferência foi feita na presença de um ímã). [29]
  8. A fissão espontânea foi descoberta pelo físico soviético Georgy Flerov , [30] um dos principais cientistas do JINR e, portanto, era um "cavalo de pau" para a instalação. [31] Em contraste, os cientistas da LBL acreditavam que a informação da fissão não era suficiente para uma alegação de síntese de um elemento. Eles acreditavam que a fissão espontânea não havia sido estudada o suficiente para usá-la na identificação de um novo elemento, pois havia dificuldade em estabelecer que um núcleo composto tivesse apenas ejetado nêutrons e não partículas carregadas como prótons ou partículas alfa. [18] Eles, portanto, preferiram ligar novos isótopos aos já conhecidos por sucessivos decaimentos alfa. [30]
  9. Por exemplo, o elemento 102 foi erroneamente identificado em 1957 no Instituto Nobel de Física em Estocolmo , Condado de Estocolmo , Suécia . [32] Não houve reivindicações definitivas anteriores da criação deste elemento, e o elemento recebeu um nome por seus descobridores suecos, americanos e britânicos, nobelium . Mais tarde foi mostrado que a identificação estava incorreta. [33] No ano seguinte, o LBNL não conseguiu reproduzir os resultados suecos e anunciou sua síntese do elemento; essa afirmação também foi refutada mais tarde. [33] JINR insistiu que eles foram os primeiros a criar o elemento e sugeriu um nome próprio para o novo elemento,joliotium ; [34] o nome soviético também não foi aceito (JINR mais tarde se referiu à nomeação do elemento 102 como "apressado"). [35] O nome "nobélio" permaneceu inalterado devido ao seu uso generalizado. [36]
  10. Apesar do nome, "fusão a frio" no contexto da síntese de elementos superpesados ​​é um conceito distinto da ideia de que a fusão nuclear pode ser alcançada em condições de temperatura ambiente (ver fusão a frio ). [67]
  11. ^ O número quântico corresponde à letra no nome do orbital do elétron: 0 a s, 1 a p, 2 a d, etc. Veja número quântico azimutal para mais informações.

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Bibliografia

Links externos