Darmstadtium

Darmstadtium
110 Ds
Pt ↑ Ds ↓ (Uhb) Tableau p??riodique meitnerium ← → darmstadtium roentgenium
Apparence
inconnu
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	darmstadtium, Ds, 110
Prononciation	/ r?? ɑr m ʃ t ɑː t Je ə m / Darm- SHTAHT -ee-əm
Cat??gorie Metallic	inconnu mais probablement un m??tal de transition
Groupe, p??riode, bloc	10, 7, r??
Poids atomique standard	[281]
Configuration ??lectronique	[ Rn ] 5f 14 6d 8 7s 2 (Pr??vue) 2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 (Pr??vue)
Histoire
D??couverte	Gesellschaft f??r Schwerionenforschung (1994)
Propri??t??s physiques
Phase	solide (pr??vue)
Densit?? (?? proximit?? rt)	34,8 (pr??vue) g ?? cm -3
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	8, 6, 4, 2, 0 (pr??vue)
??nergies d'ionisation ( plus)	1er: 955,2 (estimation) kJ ?? mol -1
	2??me: 1891,1 (estimation) kJ ?? mol -1
	3??me: 3029,6 (estimation) kJ ?? mol -1
Rayon atomique	118 (estimation) h
Rayon covalente	128 (estimation) h
Miscellan??es
Num??ro de registre CAS	54083-77-1
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de darmstadtium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 281 Ds syn 11 s 94% SF 6% α 8,67 277 HS 281m Ds? syn 3,7 min α 8,77 277m HS? 279 Ds syn 0,20 s 10% α 9,70 275 HS 90% SF seulement isotopes avec des demi-vies plus de 0,1 secondes sont inclus ici

Darmstadtium est un ??l??ment chimique avec le symbole Ds et de num??ro atomique 110. Ce est un tr??s radioactif ??l??ment synth??tique (un ??l??ment qui peut ??tre cr???? dans un laboratoire, mais ne se trouve pas dans la nature). Le connue plus stable isotope , darmstadtium-281, a une demi-vie d'environ 11 secondes, mais il est possible que cette isotopes darmstadtium peut avoir un isom??re avec une demi-vie plus longue, 3,7 minutes. Darmstadtium a ??t?? cr???? en 1994 par le Centre de recherche sur les ions lourds proximit?? Darmstadt, Allemagne. Il a ??t?? nomm?? d'apr??s la ville de Darmstadt, o?? il a ??t?? d??couvert.

Dans le tableau p??riodique , ce est un D-Block Transactinide. Ce est un membre de la Septi??me p??riode et est plac?? dans le groupe 10 ??l??ments, m??me si aucune des exp??riences chimiques ne ont pas encore ??t?? r??alis??es pour confirmer qu'il se comporte comme le plus lourd homologue de platine dans le groupe 10. Darmstadtium est calcul?? pour avoir des propri??t??s semblables ?? ses homologues plus l??gers, le nickel , le palladium et le platine.

Histoire

D??couverte

Darmstadtium ??tait d'abord cr???? le 9 Novembre 1994, ?? la Institut de Recherche des Ions Lourds (Gesellschaft f??r Schwerionenforschung) dans Darmstadt, Allemagne , par Peter Armbruster et Gottfried M??nzenberg, sous la direction de Sigurd Hofmann. L'??quipe bombard?? un plomb -208 cible avec noyaux acc??l??r??s nickel-62 et d??tect?? un seul atome de l'isotope darmstadtium-269:

208
82 Pb + 62
28 Ni → 269
110 1 + Ds
0 n

Dans la m??me s??rie d'exp??riences, la m??me ??quipe a ??galement r??alis?? la r??action en utilisant lourds nickel-64 ions. Pendant deux points, 9 atomes de ²⁷¹ Ds ont ??t?? d??tect??s de fa??on convaincante par corr??lation avec les propri??t??s de d??sint??gration fille connus:

208
82 Pb + 64
28 Ni → 271
110 1 + Ds
0 n

Le UICPA / IUPAP Groupe de travail mixte (GTM) a reconnu l'??quipe GSI comme d??couvreurs dans leur rapport de 2001.

Appellation

Le nom darmstadtium (Ds) a ??t?? propos?? par l'??quipe GSI en l'honneur de la ville de Darmstadt, o?? l'??l??ment a ??t?? d??couvert. L'??quipe ?? l'origine GSI ??galement consid??r?? nommer l'??l??ment wixhausium, apr??s la banlieue de Darmstadt connu sous le nom Wixhausen o?? l'??l??ment a ??t?? d??couvert, mais a finalement d??cid?? sur darmstadtium. Le nouveau nom a ??t?? officiellement recommand?? par IUPAC, le 16 Ao??t 2003.

Nucl??osynth??se

??l??ments super-lourds tels que darmstadtium sont produites en bombardant des ??l??ments plus l??gers dans les acc??l??rateurs de particules qui induisent les r??actions de fusion. Alors que la plupart des isotopes de darmstadtium peut ??tre synth??tis?? directement de cette fa??on, certains plus lourds ne ont ??t?? observ??s que les produits de d??sint??gration d'??l??ments plus ??lev??s avec des num??ros atomiques .

Selon les ??nergies mises en jeu, les premiers sont s??par??s en "chaud" et "froid". Dans les r??actions de fusion ?? chaud, tr??s l??gers, projectiles ?? haute ??nergie sont acc??l??r??s vers des objectifs tr??s lourds ( actinides ), donnant lieu ?? des noyaux compos??s ?? haute ??nergie d'excitation (~ 40-50 MeV) qui peut soit la fission ou se ??vaporer plusieurs (3-5) neutrons. Dans les r??actions de fusion ?? froid, les noyaux condens??s produits ont une ??nergie relativement faible d'excitation (~ 10 ?? 20 MeV), ce qui diminue la probabilit?? que ces produits vont subir des r??actions de fission. Comme les noyaux fusionn??s refroidir ?? la ??tat fondamental, ils ont besoin de l'??mission de seulement un ou deux neutrons, et donc, permet la g??n??ration de produits plus riches en neutrons. Cette derni??re est une notion distincte de celle de la fusion nucl??aire selon lequel ?? atteindre dans des conditions de temp??rature ambiante (voir la fusion ?? froid).

La fusion froide

Avant la premi??re synth??se r??ussie de darmstadtium en 1994 par le ??quipe GSI, les scientifiques de GSI a ??galement essay?? de synth??tiser darmstadtium en bombardant plomb-208 avec du nickel-64 en 1986. Aucun atomes de darmstadtium ont ??t?? identifi??s. Apr??s une mise ?? niveau de leurs installations, l'??quipe de GSI d??tect?? avec succ??s 9 atomes de ²⁷¹ Ds en deux manches de leur exp??rience de d??couverte en 1994. Cette r??action a ??t?? r??p??t??e avec succ??s en 2000 par GSI (4 atomes), en 2000 et 2004 par le Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) (9 Les atomes au total) et en 2002 par RIKEN (14 atomes). L'??quipe a ??tudi?? la GSI r??action analogue avec le nickel-62 au lieu de nickel-64 en 1994 dans le cadre de leur exp??rience de d??couverte. Trois atomes de ²⁶⁹ Ds ont ??t?? d??tect??s. Une quatri??me cha??ne de d??sint??gration a ??t?? mesur??e, mais a par la suite r??tract??.

En plus des r??actions officielles de d??couverte, en Octobre-Novembre 2000, l'??quipe de GSI a ??galement ??tudi?? la r??action analogue en utilisant une cible de plomb-207 afin de synth??tiser le nouvel isotope ²⁷⁰ Ds. Ils ont r??ussi ?? synth??tiser huit atomes de ²⁷⁰ Ds, relative ?? un isom??re de l'??tat du sol, ²⁷⁰ Ds, et un haut tourner ??tat m??tastable, ^270m Ds.

En 1986, une ??quipe ?? la Institut unifi?? de recherches nucl??aires (JINR) dans Dubna, en Russie , a ??tudi?? la r??action:

209
83 Bi + 59
27 Co → 267
110 1 + Ds
0 n

Ils ??taient incapables de d??tecter les atomes de darmstadtium. En 1995, l'??quipe de LBNL ont indiqu?? qu'ils avaient r??ussi ?? d??tecter un seul atome de ²⁶⁷ Ds utilisant cette r??action. Cependant, plusieurs d??sint??grations ont pas ??t?? mesur??s et d'autres recherches sont n??cessaires pour confirmer cette d??couverte.

Fusion chaude

En Septembre 1994, l'??quipe de Dubna d??tect?? un seul atome de ²⁷³ Ds en bombardant une cible de plutonium-244 avec acc??l??r??s soufre -34 noyaux.

Des exp??riences ont ??t?? r??alis??es en 2004 au Laboratoire Flerov de r??actions nucl??aires de Doubna ??tudier les caract??ristiques de fission du noyau compos?? ²⁸⁰ Ds, produits par la r??action nucl??aire:

232
90 Th + 48
20 Ca → 280
110 * Ds → fission

Le r??sultat a r??v??l?? comment noyaux compos??s tel fission principalement en expulsant magie et noyaux doublement magiques tels que ¹³² Sn ( Z = 50, N = 82). Aucun atomes de darmstadtium ont ??t?? obtenus. Un noyau compos?? est une combinaison libre de nucl??ons qui ne ont pas eux-m??mes dispos??s dans coquilles nucl??aires encore. Il n'a pas de structure interne et est maintenu seulement par les forces de collision entre les cibles et les noyaux de projectiles. On estime qu'il faut environ 10 ^-14 s pour les nucl??ons ?? se organiser dans des coquilles nucl??aires, ?? quel point le noyau compos?? devient un nucl??ide, et ce nombre est utilis?? par IUPAC comme le minimum demi-vie d'un isotope revendiqu?? doit avoir potentiellement ??tre reconnu comme ??tre d??couvert. Ainsi, l'isotope ²⁸⁰ Ds reste actuellement inconnu.

Comme produit de d??sint??gration

Darmstadtium a ??t?? observ?? que les produits de d??sint??gration de copernicium . Copernicium dispose actuellement de six isotopes connus, dont quatre ont ??t?? montr??s ?? subir alpha se d??sint??gre pour devenir noyaux darmstadtium, avec nombres de masse entre 273 et 281. Darmstadtium isotopes ?? des nombres de masse 277, 279 et 281 ?? ce jour ne ont ??t?? g??n??r??es par des noyaux de copernicium d??croissance. Noyaux copernicium parents peuvent eux-m??mes les produits de d??sint??gration ??tre Fl??rovium ou Livermorium . ?? ce jour, pas d'autres ??l??ments ont ??t?? connus pour se d??grader ?? darmstadtium. Par exemple, en 2004, l'??quipe Dubna ( JINR) identifi?? darmstadtium-281 comme un produit de la d??sint??gration de Livermorium via une s??quence de d??sint??gration alpha:

293
116 289 Lv →
114 Fl + 4
2 Il

289
114 285 Fl →
112 Cn + 4
2 Il

285
112 281 Cn →
110 Ds + 4
2 Il

Isotopes

Darmstadtium n'a pas isotopes stables ou naturels. Plusieurs isotopes radioactifs ont ??t?? synth??tis??s dans le laboratoire, soit par fusion de deux atomes ou en observant la d??croissance des ??l??ments plus lourds. Huit isotopes diff??rents de darmstadtium ont ??t?? rapport??s avec les masses atomiques 267, 269-271, 273, 277, 279, et 281, bien que darmstadtium-267 ne est pas confirm??e. Trois isotopes de darmstadtium, darmstadtium-270, darmstadtium-271, et darmstadtium-281, ont connu ??tats m??tastables (bien que celle de darmstadtium-281 est non confirm??e). La plupart de ces Decay principalement par d??sint??gration alpha, mais certains subissent une fission spontan??e.

La stabilit?? et la demi-vie

Tous les isotopes de darmstadtium sont extr??mement instables et radioactives; En g??n??ral, les isotopes plus lourds sont plus stables que le briquet. L'isotope de darmstadtium connue plus stable, ²⁸¹ Ds, est aussi le plus lourd isotope darmstadtium connu; il a une demi-vie de 11 secondes, m??me si un ??tat m??tastable, ^281m Ds, a ??t?? rapport?? pour avoir une demi-vie plus longue d'environ 3,7 minutes. L'isotope ²⁷⁹ Ds a respectivement une demi-vie de 0,18 secondes. Les six isotopes restants et deux ??tats m??tastables ont des demi-vies entre 1 microseconde et 70 millisecondes. Certains isotopes inconnus dans cette r??gion, tels que ²⁷² Ds, Ds, ^274-276 et ^280, Ds sont pr??dit ??galement avoir assez longues demi-vies de quelques secondes. Avant sa d??couverte, ²⁷⁷ Ds a ??t?? pr??vu d'avoir aussi une longue demi-vie d'environ 5 secondes; cependant, il a depuis ??t?? trouv?? avoir une demi-vie tr??s courte de seulement 5,7 millisecondes.

L'isotope inconnue ²⁸⁴ Ds a ??t?? pr??vu pour ??tre le plus stable vers d??sint??gration b??ta; cependant, aucun isotope darmstadtium connu a ??t?? observ?? ?? subir d??sint??gration b??ta. Calcul th??orique dans un mod??le de tunnel quantique reproduit la d??sint??gration alpha exp??rimentale des donn??es de demi-vie pour les isotopes de darmstadtium connus. On pr??voit ??galement que l'isotope ²⁹⁴ Ds inconnu, qui a un nombre magique de neutrons (184), aurait une demi-vie d??sint??gration alpha de l'ordre de 311 ann??es.

Isom??rie nucl??aire

Le syst??me de niveau de d??sint??gration partielle actuelle de ²⁷⁰ Ds propos?? suite aux travaux de Hofmann et al. en 2000 chez GSI

²⁸¹ Ds

La production de ²⁸¹ Ds par la d??sint??gration de ²⁸⁹ Fl ou ²⁹³ Lv a produit deux modes de d??sint??gration tr??s diff??rentes. Le mode le plus commun et facilement confirm?? est fission spontan??e avec une demi-vie de 11 s. Un mode beaucoup plus rare et encore non confirm??e est la d??sint??gration alpha par l'??mission d'une particule alpha d'??nergie 8,77 MeV avec une demi-vie observ??e ?? environ 3,7 min. Cette d??croissance est associ??e ?? une voie de d??sint??gration unique ?? partir des nucl??ides parents et doit ??tre associ??e ?? un niveau d'isom??res. La demi-vie sugg??re qu'il doit ??tre affect?? ?? un ??tat isom??re mais d'autres recherches sont n??cessaires pour confirmer ces informations.

²⁷¹ Ds

donn??es de d??clin de la synth??se directe de ²⁷¹ Ds indique clairement la pr??sence de deux isom??res nucl??aires. La premi??re ??met des particules alpha avec des ??nergies 10,74 et 10,69 MeV et a une demi-vie de 1,63 ms. L'autre ne ??met paricles alpha avec une ??nergie de 10,71 MeV et a une demi-vie de 69 ms. Le premier a ??t?? attribu?? ?? l'??tat du sol et ce dernier ?? un niveau d'isom??res. Il a ??t?? sugg??r?? que la proximit?? des ??nergies de d??sint??gration alpha indique que le niveau d'isom??res peut se d??composer essentiellement par un retard transition isom??rique ?? l'??tat du sol, r??sultant en une ??nergie alpha mesur??e identiques et une demi-vie combin??e pour les deux processus.

²⁷⁰ Ds

La production directe de ²⁷⁰ Ds a clairement identifi?? deux isom??res nucl??aires. L'??tat fondamental se d??sint??gre par ??mission alpha dans l'??tat de ²⁶⁶ HS fondamental en ??mettant une particule alpha d'??nergie 11,03 MeV et a une demi-vie de 0,10 ms. L'??tat m??tastable se d??sint??gre par ??mission alpha, ??mettant des particules alpha avec des ??nergies de 12,15, 11,15 et 10,95 MeV, et a une demi-vie de 6 ms. Lorsque l'??tat m??tastable ??met une particule alpha d'??nergie 12,15 MeV, il se d??sint??gre en l'??tat de ²⁶⁶ HS au sol, indiquant qu'il a 1,12 MeV de l'??nergie exc??dentaire.

Propri??t??s pr??dites

Chimique

Darmstadtium est le huiti??me membre de la s??rie 6d des m??taux de transition . Depuis copernicium (??l??ment 112) a ??t?? ??tabli pour ??tre un m??tal de transition, il est pr??vu que tous les ??l??ments de 104 ?? 112 formeraient une quatri??me s??rie de m??tal de transition, avec darmstadtium dans le cadre de la des m??taux du groupe du platine. Calculs sur son potentiels d'ionisation et atomique et rayons ioniques sont similaires ?? celle de son homologue briquet platine , ce qui implique que les propri??t??s de base de darmstadtium se apparentent ?? ceux de l'autre groupes 10 ??l??ments, le nickel , le palladium et le platine.

Pr??diction des propri??t??s chimiques probables de darmstadtium n'a pas re??u beaucoup d'attention r??cemment. Darmstadtium devrait ??tre un m??tal noble. Bas?? sur des ??tats d'oxydation les plus stables du groupe plus l??ger 10 ??l??ments, ??tats d'oxydation les plus stables de darmstadtium sont pr??vus pour ??tre les six, quatre et deux ??tats; Cependant, l'??tat neutre est pr??vu pour ??tre le plus stable des solutions aqueuses. En comparaison, seulement platine est connue pour montrer l'??tat d'oxydation maximal dans le groupe, six, tandis que les Etats les plus stables sont quatre et deux ?? la fois pour le nickel et le palladium. Il est en outre attendu que les ??tats d'oxydation maximal d'??l??ments de bohrium (??l??ment 107) ?? darmstadtium (??l??ment 110) peuvent ??tre stables dans la phase gazeuse, mais pas en solution aqueuse. Hexafluorure darmstadtium (DSF ₆₎ est suppos?? avoir des propri??t??s tr??s similaires ?? son homologue plus l??ger platine hexafluorure (FTC _6), ayant des structures ??lectroniques tr??s similaires et potentiels d'ionisation.

Physique atomique et

Darmstadtium devrait ??tre un solide dans des conditions normales. Il devrait ??tre un m??tal tr??s lourd avec une densit?? d'environ 34,8 g / cm ^3. En comparaison, l'??l??ment le plus dense connue qui a eu sa densit?? mesur??e, l'osmium , a une densit?? de seulement 22,61 g / cm ^3. Ceci r??sulte du poids atomique ??lev?? de darmstadtium, le lanthanides et des actinides contractions, et effets relativistes, bien que la production d'une quantit?? suffisante darmstadtium pour mesurer cette quantit?? ne serait pas pratique, et l'??chantillon serait rapidement se d??grader.

L'ext??rieur configuration ??lectronique de darmstadtium est calcul??e comme ??tant de ⁸ 7s 6d ^2, qui ob??it ?? la Principe Aufbau et ne suit pas la configuration ??lectronique externe de platine 5d ⁹ 6s ^1. Ce est en raison de la stabilisation relativiste de la paire d'??lectrons 7s ² sur toute la septi??me p??riode, de sorte qu'aucun des ??l??ments 104 ?? 112 ont des configurations d'??lectrons violer le principe Aufbau. Le rayon atomique de darmstadtium devrait se situer autour de 118 h.

Chimie exp??rimentale

De d??terminer sans ambigu??t?? les caract??ristiques chimiques de darmstadtium a encore ont ??t?? ??tablis en raison de la courte demi-vie des isotopes de darmstadtium et un nombre limit?? de compos??s volatils susceptibles qui pourraient ??tre envisag??es sur une tr??s petite ??chelle. Un des rares compos??s darmstadtium qui sont susceptibles d'??tre suffisamment volatile est darmstadtium hexafluorure (DSF _6), comme son platine hexafluorure homologue l??gers (FTC ₆₎ est volatile sup??rieure ?? 60 ?? C et donc le compos?? analogue de darmstadtium pourrait ??galement ??tre suffisamment volatile; un octafluoride volatile (DSF ₈₎ pourrait ??galement ??tre possible. Pour les ??tudes chimiques ?? effectuer sur un transactinide, au moins quatre atomes doivent ??tre produits, la demi-vie de l'isotope utilis?? doit ??tre d'au moins 1 seconde, et le taux de production doivent ??tre au moins un atome par semaine. M??me si la demi-vie de ²⁸¹ Ds, isotope le plus stable confirm??e de darmstadtium, est 11 secondes, assez longtemps pour effectuer des ??tudes chimiques, un autre obstacle est la n??cessit?? d'augmenter le taux de production des isotopes de darmstadtium et de permettre des exp??riences de poursuivre pendant des semaines ou mois de sorte que des r??sultats statistiquement significatifs peuvent ??tre obtenus. S??paration et de d??tection doivent ??tre effectu??es en continu pour s??parer les isotopes de darmstadtium et les syst??mes automatis??s peuvent ensuite exp??rimenter sur la phase gazeuse et la chimie de la solution du darmstadtium que les rendements des ??l??ments plus lourds sont pr??vus pour ??tre inf??rieures ?? celles des ??l??ments plus l??gers; quelques-unes des techniques de s??paration utilis??es pour bohrium et hassium peuvent ??tre r??utilis??s. Cependant, la chimie exp??rimentale de darmstadtium n'a pas re??u autant d'attention que celle des ??l??ments plus lourds copernicium et Fl??rovium .

Les plus neutrons riches en isotopes de darmstadtium sont les plus stables et sont donc plus prometteur pour les ??tudes chimiques; cependant, ils ne peuvent ??tre produits indirectement de la d??sint??gration alpha d'??l??ments plus lourds, et les m??thodes de synth??se indirects ne sont pas favorables pour les ??tudes chimiques. Le plus riche en neutrons isotopes ²⁷⁶ et ²⁷⁷ Ds Ds peut ??tre produit directement dans la r??action entre le thorium et -232 On se attend calcium-48, mais le rendement est faible. En outre, cette r??action a d??j?? ??t?? test?? sans succ??s, et les exp??riences les plus r??centes qui ont synth??tis??s avec succ??s ²⁷⁷ Ds utilisant des m??thodes indirectes montrer qu'il a une demi-vie courte de 5,7 ms, pas assez de temps pour effectuer des ??tudes chimiques.