Flerovio

Il flerovio (precedentemente noto col nome sistematico temporaneo ununquadio, o eka-piombo) è l'elemento con numero atomico 114 indicato con il simbolo Fl, ed è un elemento transuranico sintetico. Il nome temporaneo era ununquadio ed è stato ufficializzato dalla IUPAC in onore del fisico russo Georgij Flërov.

Flerovio
114 Fl                                                                                                                                                                                                                                               nihonio ← flerovio → moscovio
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	flerovio, Fl, 114
Serie	metalli del blocco p
Gruppo, periodo, blocco	14, 7, P
Densità	14 g/cm³
Configurazione elettronica	Configurazione elettronica
Termine spettroscopico	3P0
Proprietà atomiche
Peso atomico	289 u
Configurazione elettronica	[Rn]5f146d107s27p2
e− per livello energetico	2, 8, 18, 32, 32, 18, 4
Stati di ossidazione	probabile +2
Proprietà fisiche
Stato della materia	presumibilmente solido
Altre proprietà
Numero CAS	54085-16-4
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 284Fl sintetico 2,5 ms SF 285Fl sintetico ~0,1 s α 281Cn 286Fl sintetico ~0,12 s α/SF 287Fl sintetico ~0,5 s α 283Cn 288Fl sintetico ~0,7 s α 284Cn 289Fl sintetico ~2 s α 285Cn 290Fl sintetico (?)19 s α/EC 286Cn/290Nh
iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

Sono stati osservati circa 80 decadimenti radioattivi del flerovio, 50 diretti e 30 derivanti dal decadimento del livermorio e dell'oganesson. Tutti i decadimenti sono stati assegnati ai sei isotopi dal 284 al 289. Ad oggi l'isotopo più longevo conosciuto è il ²⁸⁹Fl con un'emivita di circa 2,6 secondi, tuttavia ci sarebbero osservazioni di un isomero nucleare, il ^289bFl, con una emivita di circa 66 secondi, che così sarebbe uno degli elementi più longevi della regione degli elementi superpesanti.

Studi chimico-fisici eseguiti nel 2007, indicano che il flerovio quasi sicuramente non possiede proprietà predette dalla tavola periodica e sembrerebbe essere il primo elemento superpesante avente proprietà simili ai gas nobili dovute agli effetti relativistici della sua grande massa. Tuttavia potrebbe avere proprietà simili a quelle del piombo e dello stagno.

Storia

Nel dicembre 1998, alcuni scienziati dell'Istituto unito per la ricerca nucleare di Dubna in Russia, bombardarono degli atomi di plutonio-244 con ioni calcio ⁴⁸Ca. Fu sintetizzato un singolo atomo di flerovio ²⁸⁹Fl, decaduto a 9,67 MeV in particelle alfa dopo 30 secondi. L'osservazione è stata pubblicata successivamente nel gennaio 1999. Tuttavia la catena di decadimento osservata non è stata replicata e l'esatta identità dell'elemento è quindi sconosciuta, si pensa che fosse un isomero meta-stabile, il ^289mFl.

Nel marzo 1999, lo stesso team rimpiazzò il ²⁴⁴Pu con il ²⁴²Pu per produrre altri isotopi. Questa volta ottennero due atomi di flerovio, decaduti sempre con emissione di particelle α a 10,29 MeV dopo 5,5 secondi. Gli isotopi sono stati assegnati al ²⁸⁷Fl. Ancora una volta, è stato impossibile replicare la catena di decadimento ottenuta, andando ad assegnare il tutto al probabile isomero meta-stabile ^287mFl.

La scoperta, confermata al giorno d'oggi, del flerovio è stata fatta nel giugno 1999 quando il gruppo di Dubna ripeté la reazione con il plutonio-244. Furono prodotti due atomi dell'elemento 114, decaduti in α con 9,82 MeV dopo 2,6 secondi.

Questa attività fu erroneamente assegnata al ²⁸⁸Fl, ma studi successivi eseguiti in dicembre del 2002 hanno assegnato l'attività al ²⁸⁹Fl.

Nel maggio del 2009 il gruppo di lavoro JWP della IUPAC pubblicò un resoconto sulla scoperta del copernicio dove veniva indicata la scoperta dell'isotopo ²⁸³Cn. Ciò di fatto implica la scoperta del flerovio, dall'analisi dei dati per la sintesi relativa al copernicio. Nel 2011 la IUPAC ha valutato gli esperimenti del team di Dubna dal 1999 al 2007 considerando quindi conclusiva la scoperta dell'elemento 114 e la sua identificazione come flerovio.

Inoltre la scoperta del flerovio, come ²⁸⁷Fl e ²⁸⁶Fl, è confermata nel gennaio 2009 a Berkeley, seguita dalla conferma del ²⁸⁸Fl e del ²⁸⁹Fl nel luglio 2009 al GSI.

Nucleosintesi

Di seguito sono elencati alcune coppie di proiettile e bersaglio usate per la produzione di nuclei composti con Z = 114.

Bersaglio	Proiettile	CN	Risultato
208Pb	76Ge	284Fl	Fallito
232Th	54Cr	286Fl	Da sperimentare
238U	50Ti	288Fl	Da sperimentare
244Pu	48Ca	292Fl	Successo
242Pu	48Ca	290Fl	Successo
240Pu	48Ca	288Fl	Successo
239Pu	48Ca	287Fl	Successo
248Cm	40Ar	288Fl	Da sperimentare
249Cf	36S	285Fl	Da sperimentare

Fusione fredda

Questa sezione si riferisce alla possibile sintesi di nuclei di flerovio da reazioni di fusione fredda. Sono processi in cui vengono prodotti dei nuclei a bassa energia cinetica (~10–20 MeV) in modo da avere maggiori probabilità di "sopravvivenza" del nucleo. I nuclei eccitati decadono successivamente allo stato normale emettendo soltanto uno o due neutroni.

• ²⁰⁸Pb(⁷⁶Ge,xn)^284−xFl

Il primo tentativo di sintesi dell'elemento 114 con fusione fredda è stato eseguito al Grand accélérateur national d'ions lourds (GANIL) in Francia nel 2003. Nessun atomo fu rilevato con una risoluzione di 1,2 pb.

Proiettile	Bersaglio	Isotopo	Resa 1n	Resa 2n	Resa 3n
76Ge	208Pb	284Fl	<1,2 pb	nulla	nulla

Fusione termonucleare

Questa sezione si riferisce alla possibile sintesi di nuclei di flerovio da reazioni di fusione nucleare ad alte temperature. Sono processi in cui vengono prodotti nuclei ad alta energia cinetica (~40–50 MeV) che da una maggiore probabilità di riuscita dell'esperimento, ma anche ad una minore "sopravvivenza" dei nuclei prodotti. I nuclei decadono con l'emissione di 3-5 neutroni. Le reazioni di fusione per la produzione di flerovio si fanno con le stesse combinazioni bersaglio-proiettile, ma se si usano atomi di ⁴⁸Ca si producono solitamente nuclei con energia cinetica intermedia (~30–35 MeV).

• ²⁴⁴Pu(⁴⁸Ca,xn)^292−xFl (x=3,4,5)

Il primo esperimento per la sintesi del flerovio con questa tecnica e la combinazione sopra citata è stato sperimentato proprio dal gruppo di ricerca di Dubna nel novembre 1998. Rilevarono una singola, lunga catena di decadimento, assegnata al ²⁸⁹Fl. La reazione fu ripetuta nel 1999 e furono rilevati altri due atomi di flerovio. I prodotti furono assegnati al ²⁸⁸Fl.

Il team continuò lo studio delle reazioni nel 2002, rilevando tre atomi di ²⁸⁹Fl, venti atomi del nuovo isotopo ²⁸⁸Fl ed un atomo dell'isotopo ²⁸⁷Fl. Studiando la chimica del copernicio ²⁸⁵Cn, fu ripetuta la reazione nell'aprile 2007, sorprendentemente furono rilevati, direttamente dalla collaborazione tra gli istituti PSI-FLNR, due atomi di ²⁸⁸Fl, ponendo così le basi per l'inizio dello studio del flerovio.

Nel giugno 2008, l'esperimento fu ripetuto per confermare l'identità dell'isotopo ²⁸⁹Fl. Fu rilevato un solo atomo e furono anche confermate le proprietà simili a quelle dei gas-nobili.

Da maggio e luglio del 2009, il team al GSI studiò questa reazione per la prima volta, come passo verso la sintesi del tennesso (elemento 117). Il team fu capace di confermare la sintesi e i dettagli sul decadimento del ²⁸⁸Fl e ²⁸⁹Fl, producendo nove atomi del primo isotopo e quattro del secondo.

• ²⁴²Pu(⁴⁸Ca,xn)^290−x114 (x=2,3,4,5)

La sopracitata reazione è stata studiata per la prima volta con la tecnica di fusione nucleare sempre dal team di Dubna in marzo-aprile del 1999 e furono rilevati due atomi di flerovio, assegnati a ²⁸⁷Fl. La reazione fu ripetuta nel settembre 2003 per avere una conferma dei dati sul decadimento del ²⁸⁷Fl e ²⁸³Cn perché erano stati raccolti dati conflittuali. Gli scienziati russi fornirono tutti i dati di decadimento del ²⁸⁸Fl, ²⁸⁷Fl e ²⁸⁶Fl.

Nell'aprile 2006, con l'aiuto degli istituti Paul Scherrer Institute (PSI) e il Flerov Laboratory of Nuclear Reactions (FLNR), la reazione fu usata per determinare le proprietà chimiche del copernicio producendo ²⁸³Cn. In un esperimento di conferma dell'aprile 2007, il team rilevò direttamente il ²⁸⁷Fl e misurò alcuni dati iniziali sulle proprietà chimiche del flerovio. Il team di Berkeley continuò i loro studi usando come bersaglio il ²⁴²Pu e provando la sintesi del flerovio nel gennaio 2009 con la reazione sopracitata. Nel settembre 2009 riportarono la rilevazione di due atomi di flerovio, ²⁸⁷Fl e ²⁸⁶Fl, confermando la catena di decadimento e le proprietà riportate dal laboratorio FLNR del JINR.

Con la collaborazione tra il Paul Scherrer Institute (PSI) e il Flerov Laboratory of Nuclear Reactions (FLNR) del Joint Institute for Nuclear Research (JINR), nell'aprile del 2009 fu prodotto un nuovo studio sulla chimica del flerovio sfruttando la reazione. Fu rilevato un solo atomo di ²⁸³Cn.

Nel dicembre 2010, il team al Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) ha annunciato la sintesi di un singolo atomo del nuovo isotopo ²⁸⁵Fl con la consecutiva osservazione di 5 isotopi di elementi figlio.

• ²⁴⁰Pu(⁴⁸Ca,xn)^288−xFl (x=3,4)

Nel 2015, il gruppo al JINR ha studiato questa reazione. Ha trovato 3 atomi di ²⁸⁵Fl con uno schema di decadimento, come nella ricerca del 2010; ha confirmato quelli risulti. È stato anche scoperto il nuovo isotopo ²⁸⁴Fl nella stessa reazione; quello isotopo subisce fissione nucleare con un'emivita di 2,5 millisecondi.

• ²³⁹Pu(⁴⁸Ca,xn)^287−xFl (x=3)

Un altro atomo di ²⁸⁴Fl è stato prodotto in questa reazione, ma la risoluzione è più bassa dell'altra reazione. Questo forse indica i limiti degli effetti dell'isola di stabilità.

Proiettile	Bersaglio	Isotopo	Resa 2n	Resa 3n	Resa 4n	Resa 5n
48Ca	242Pu	290Fl	0,5 pb, 32,5 MeV	3,6 pb, 40,0 MeV	4,5 pb, 40,0 MeV	<1,4 pb, 45,0 MeV
48Ca	244Pu	292Fl	nulla	1,7 pb, 40,0 MeV	5,3 pb, 40,0 MeV	1,1 pb, 52,0 MeV

Prodotto di decadimento

Gli isotopi di flerovio sono stati anche osservati nella catena di decadimento del livermorio e dell'oganesson.

Residuo d'evaporazione	Isotopo dell'Fl osservato
293Lv	289Fl
292Lv	288Fl
291Lv	287Fl
294Og, 290Lv	286Fl

La catena di decadimento dall'oganesson è la seguente:

• ²⁹³Og → ²⁸⁹Lv + ⁴He (0,12 millisecondi)
• ²⁸⁹Lv → ²⁸⁵Fl + ⁴He (0,60 millisecondi)
• ²⁸⁵Fl → ²⁸¹Cn + ⁴He (0,58 millisecondi)
• ²⁸¹Cn → ²⁷⁷Rg + ⁴He (0,89 millisecondi)
• ²⁷⁷Rg → ²⁷³Hs + ⁴He (3 millisecondi)
• ²⁷³Hs → ²⁶⁹Sg + ⁴He (1,2 secondi)

Cronologia di scoperta degli isotopi

Gli elementi contrassegnati con ? non sono stati confermati.

Isotopo	Anno di scoperta	Reazione usata
285Fl	2010	242Pu (48Ca,5n)
286Fl	2002	249Cf (48Ca,3n)
287aFl	2002	244Pu (48Ca,5n)
287bFl?	1999	242Pu (48Ca,3n)
288Fl	2002	244Pu (48Ca,4n)
289aFl	1999	244Pu (48Ca,3n)
289bFl?	1998	244Pu (48Ca,3n)

Bibliografia

• (EN) IUPAC, Discovery of the Elements with Atomic Number 114 and 116, giugno 2011. URL consultato il 2 giugno 2011 (archiviato dall'url originale il 4 giugno 2011).
• (EN) Heinz W. Gäggeler, Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements (PDF), novembre 2007. URL consultato il 12 dicembre 2008 (archiviato dall'url originale il 20 febbraio 2012).
• (EN) Oganessian, Yu. Ts., Synthesis of Superheavy Nuclei in the ⁴⁸Ca + ²⁴⁴Pu Reaction, in Physical Review Letters, vol. 83, 1999, p. 3154, DOI:10.1103/PhysRevLett.83.3154.
• (EN) Yeremin A. V., Oganessian Y. T.; Popeko A. G.; Bogomolov S. L.; Buklanov G. V.; Chelnokov M. L.; Chepigin V. I.; Gikal B. N.; Gorshkov V. A., Synthesis of nuclei of the superheavy element 114 in reactions induced by ⁴⁸Ca, in Nature, vol. 400, n. 6741, 1999, p. 242, DOI:10.1038/22281.
• (EN) Oganessian Yu. Ts., Utyonkov V.; Lobanov Y.; Abdullin F.; Polyakov A.; Shirokovsky I.; Tsyganov Y.; Gulbekian G.; Bogomolov S., Synthesis of superheavy nuclei in the ⁴⁸Ca+²⁴⁴Pu reaction: ²⁸⁸114, in Physical Review C, vol. 62, 2000, p. 041604, DOI:10.1103/PhysRevC.62.041604.

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Collegamenti esterni

• (EN) flerovium, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) IUPAC, Start of the Name Approval Process for the Elements of Atomic Number 114 and 116, su iupac.org. URL consultato il 29 dicembre 2011 (archiviato dall'url originale il 4 gennaio 2012).

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