鎶的同位素

2025-06-20 13:22:27

注意：本頁有Unihan新版漢字：「𬬭、鿔」，這些字元可能會錯誤顯示，詳見Unicode擴充漢字。

主要的鎶同位素

同位素

衰變

豐度

半衰期 (t1/2)

方式

能量（MeV）

產物

283Cn

人造

3.81 秒[1]

9.520[2]

279Ds

–

285Cn

人造

30 秒

9.15, 9.03?

281Ds

←Rg（111）

Nh（113）→

檢視討論編輯

鎶的同位素

圖表[編輯]

符號

同位素質量（u）[n 1][n 2]

半衰期[n 2]

衰變方式

衰變產物

原子核自旋[n 1]

激發能量[n 2]

277Cn

112

165

277.16364(15)#

1.1(7) ms[0.69(+69−24) ms]

273Ds

3/2+#

281Cn

112

169

281.16975(42)#

130 ms[3]

277Ds

3/2+#

282Cn

112

170

282.1705(7)#

0.8 ms

(various)

283Cn

112

171

283.17327(65)#

4 s

α (90%)

279Ds

SF (10%)

(various)

283mCn[n 3]

5 min

(various)

284Cn

112

172

284.17416(91)#

97 ms

(various)

285Cn

112

173

285.17712(60)#

29 s

281Ds

5/2+#

285mCn[n 3]

8.9 min

281mDs

^ 1.0 1.1 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測。

^ 2.0 2.1 2.2 用括號括起來的數據代表不確定性。

^ 3.0 3.1 這個同位素未被確認

核合成[編輯]

諸如鎶等超重元素都是在粒子加速器中用離子轟擊輕元素，誘導核融合反應而產生的。大部分鎶的同位素可用這種方式直接合成，但一些較重的則只發現於更重元素的衰變產物中。[4]

核融合反應根據所涉及的能量被分為「熱聚變」和「冷聚變」。在熱核融合反應中，高能量的輕離子加速撞向質量高的目標體（多數用錒系元素），從而產生高激發能（約40至50 MeV）的複核，並可能釋放3至5個中子。[4]在冷聚變反應中，產生的原子核激發能（約10至20 MeV）相對較低，這降低了發生裂變反應的概率。原子核冷卻到基態時，只釋放一個或兩個中子，因此產物的中子數可較高。[5]此處所說的冷聚變反應有別於在室溫條件下發生的核融合反應（見冷聚變）。[6]

冷聚變[編輯]

1996年重離子研究所首次進行合成鎶的冷核融合反應，並報告檢測到兩個277Cn的衰變鏈。

208

→

112

277

{\displaystyle \,_{30}^{70}\mathrm {Zn} +\,_{82}^{208}\mathrm {Pb} \,\to \,_{112}^{277}\mathrm {Cn} +\;_{0}^{1}\mathrm {n} \;}

2000年，他們撤回了這項發現。在2000年重複進行的反應中，他們又合成了一個鎶原子。他們在2002年試圖測量1n激發能時，因70Zn束失敗而未能取得結果。日本理化學研究所於2004年證實了277Cn的發現。他們進一步發現了兩個277Cn原子，並確認了整個衰變鏈的衰變數據。

277Cn合成成功後，重離子研究所在1997年使用68Zn進行了反應，以研究同位旋（富含中子）對化學產量的影響。

208

→

112

275

{\displaystyle \,_{30}^{68}\mathrm {Zn} +\,_{82}^{208}\mathrm {Pb} \,\to \,_{112}^{275}\mathrm {Cn} +\;_{0}^{1}\mathrm {n} \;}

科學家發現，用62Ni和64Ni離子合成鐽同位素時能提高產量，因此開啟了這項實驗。由於沒有檢測到275Cn的衰變鏈，所以截面限制在1.2 pb。

1990年，一些初步跡象顯示，用能量為幾個GeV的質子照射鎢目標體後，形成了鎶的同位素。重離子研究所和耶路撒冷大學因此合作研究了下列反應。

184

→

112

271

{\displaystyle \,_{74}^{184}\mathrm {W} +\,_{38}^{88}\mathrm {Sr} \,\to \,_{112}^{271}\mathrm {Cn} +\;_{0}^{1}\mathrm {n} \;}

他們探測到一些自發裂變活動和12.5 MeV能量的α衰變，並將兩者的源頭指向輻射俘獲產物272Cn或1n蒸發殘留物271Cn。要證實這些結論，需要進行更多的研究。

熱聚變[編輯]

1998年，俄羅斯杜布納Flerov核研究實驗室（FLNR）開始了一個研究項目：使用鈣-48核的熱聚變反應來合成超重元素。1998年3月，他們聲稱已經達到以下反應：

238

→

112

286

−

{\displaystyle \,_{92}^{238}\mathrm {U} +\,_{20}^{48}\mathrm {Ca} \,\to \,_{112}^{286-x}\mathrm {Cn} +\;_{0}^{x}\mathrm {n} \;}

(x=3,4)

新合成的283Cn自發裂變成較輕的核素，半衰期約為5分鐘。[7]

該產物的半衰期足夠長，所以科學家首次開始針對鎶進行化學氣態實驗。2000年，杜布納的Yuri Yukashev重復實驗，但未能證實任何半衰期為5分鐘的自發裂變。2001年重復的實驗中，自發裂變產生的八塊碎片積累於低溫部分，這表明鎶具有類似氡的屬性。不過，現在有些科學家高度懷疑這些結果的由來。為了確認鎶的合成，同一個團隊在2003年1月成功地重復了反應，證實了衰變模式和半衰期。他們還能夠計算出自發裂變活動質量的估值，約為285。這有助證實該同位素的發現。[8]

美國勞倫斯伯克利國家實驗室團隊在2002年進行反應時無法檢測到任何自發裂變，計算的截面限制在1.6 pb。[9]

2003至2004年，杜布納的團隊使用了「杜布納天然氣填充反沖分離器」（DGFRS）重復進行了反應。這一次，283Cn以9.53 MeV進行α衰變，半衰期約為4分鐘。研究人員也在4n通道中觀察到282Cn（釋放出4個中子）。[9]

2003年，德國重離子研究所也參與尋找長度為5分鐘的自發裂變活動。和杜布納團隊的結果相似，他們也能夠在低溫部分探測到七塊自發裂變碎片。然而，這些自發裂變事件之間並無關聯，因此不是鎶原子核直接自發裂變產生的。這使科學家質疑鎶的化學特性是否真的和氡相似。[10]在杜布納團隊公佈283Cn的不同衰變屬性後，重離子研究所團隊在2004年9月重復進行實驗。他們無法檢測到任何自發裂變事件，並計算出檢測一個事件的截面限制，約為1.6 pb。

2005年5月，重離子研究所進行了物理實驗，探測到單個283Cn原子進行了短半衰期的自發裂變，這意味著存在未知的自發裂變分支。[11]然而，杜布納一開始已觀察到數次直接的自發裂變事件，但他們假定沒有探測到母核的α衰變。這些結果表明實際並不存在這個母核的α衰變事件。

2006年，保羅謝爾研究所和Flerov核研究實驗室聯合進行實驗，以研究鎶的化學性質。實驗證實了283Cn的新衰變數據。他們在287Fl的衰變產物中觀測到兩個283Cn原子。實驗表明，鎶具有12族典型的屬性，是化學性質不穩定的金屬。

重離子研究所的小組在2007年1月成功地重現了他們的物理實驗，並檢測到三個283Cn原子，終於確認了283Cn的確是經α衰變和自發裂變的。[2]

長度為5分鐘的自發裂變活動至今尚待證實。它可能源自一種同核異構體：283bCn。其產量收到了具體生產方式的影響。

233

→

112

281

−

{\displaystyle \,_{92}^{233}\mathrm {U} +\,_{20}^{48}\mathrm {Ca} \,\to \,_{112}^{281-x}\mathrm {Cn} +\;_{0}^{x}\mathrm {n} \;}

Flerov核研究實驗室小組於2004年研究了這個反應。他們無法檢測到任何鎶原子，計算的截面限制為0.6 pb。該小組認為，這表明中子質量數會影響複核的蒸發殘渣的產量。

衰變產物[編輯]

蒸發殘留

觀測到的鎶同位素

285Fl

281Cn[12]

294Og, 290Lv, 286Fl

282Cn[13]

291Lv, 287Fl

283Cn[14]

292Lv, 288Fl

284Cn[15]

293Lv, 289Fl

285Cn[16]

科學家也曾在鈇的衰變產物中觀察到鎶。鈇目前有五種已知的同位素，全都會經α衰變成為鎶原子，質量數介乎281至285。其中質量數281、284和285的鎶同位素迄今只出現在鈇的衰變產物中。鈇本身也是鉝或鿫的衰變產物。至今已知的其他元素都不會衰變成鎶。

例如，2006年5月，杜布納小組（聯合核研究所）確定282Cn是鿫的α衰變鏈的最終產物。該產物經過自發裂變成為較輕的核素。[13]

118

294

→

116

290

{\displaystyle \,_{118}^{294}\mathrm {Og} \,\to \,_{116}^{290}\mathrm {Lv} +\;_{2}^{4}\mathrm {He} \;}

116

290

→

114

286

{\displaystyle \,_{116}^{290}\mathrm {Lv} \,\to \,_{114}^{286}\mathrm {Fl} +\;_{2}^{4}\mathrm {He} \;}

114

286

→

112

282

{\displaystyle \,_{114}^{286}\mathrm {Fl} \,\to \,_{112}^{282}\mathrm {Cn} +\;_{2}^{4}\mathrm {He} \;}

於1999年科學家聲稱合成了293Og，報告指出281Cn以10.68MeV能量進行α衰變，半衰期為0.9毫秒。[17]報告在2001年遭撤回。281Cn終於在2010年被合成，其衰變特性不符合此前的數據。[12]

←

同位素列表

→

錀的同位素

鎶的同位素

鉨的同位素

參考文獻[編輯]

^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K.; Ibadullayev, D.; et al. Investigation of 48Ca-induced reactions with 242Pu and 238U targets at the JINR Superheavy Element Factory. Physical Review C. 2022, 106 (24612). Bibcode:2022PhRvC.106b4612O. doi:10.1103/PhysRevC.106.024612.

^ 2.0 2.1 S. Hofmann; et al. The reaction 48Ca + 238U -> 286112* studied at the GSI-SHIP. Eur. Phys. J. A. 2007, 32 (3): 251–260. Bibcode:2007EPJA...32..251H. doi:10.1140/epja/i2007-10373-x.

^ V. K. Utyonkov. Synthesis of superheavy nuclei at limits of stability: 239,240Pu + 48Ca and 249-251Cf + 48Ca reactions (PDF). Super Heavy Nuclei International Symposium, Texas A & M University, College Station TX, USA. March 31 – April 2, 2015 [2015-11-16]. （原始內容 (PDF)存檔於2015-06-06）.

^ 4.0 4.1 Barber, Robert C.; Gäggeler, Heinz W.; Karol, Paul J.; Nakahara, Hiromichi; Vardaci, Emanuele; Vogt, Erich. Discovery of the element with atomic number 112 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2009, 81 (7): 1331. doi:10.1351/PAC-REP-08-03-05.

^ Armbruster, Peter & Munzenberg, Gottfried. Creating superheavy elements. Scientific American. 1989, 34: 36–42.

^ Martin Fleischmann. Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium. Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 10 April 1989, 261 (2): 301–308. doi:10.1016/0022-0728(89)80006-3.

^ Oganessian; Yeremin, A.V.; Gulbekian, G.G.; Bogomolov, S.L.; Chepigin, V.I.; Gikal, B.N.; Gorshkov, V.A.; Itkis, M.G.; Kabachenko, A.P.; et al. Search for new isotopes of element 112 by irradiation of 238U with 48Ca. Eur. Phys. J. A. 1999, 5 (1): 63–68. Bibcode:1999EPJA....5...63O. doi:10.1007/s100500050257. 引文格式1維護：顯式使用等標籤 (link)

^ Yu Ts Oganessian; et al. Second Experiment at VASSILISSA separator on the synthesis of the element 112. Eur. Phys. J. A. 2004, 19 (1): 3–6. Bibcode:2004EPJA...19....3O. doi:10.1140/epja/i2003-10113-4. 引文格式1維護：顯式使用等標籤 (link)

^ 9.0 9.1 W. Loveland, K. E. Gregorich, J. B. Patin, D. Peterson, C. Rouki, P. M. Zielinski, and K. Aleklett. Search for the production of element 112 in the 48Ca+238U reaction. Phys. Rev. C. 2002, 66 (4): 044617. Bibcode:2002PhRvC..66d4617L. arXiv:nucl-ex/0206018 . doi:10.1103/PhysRevC.66.044617.

^ S. Soverna. Indication for a gaseous element 112 (PDF) 2003. GSI Scientific Report: 187. 2003. （原始內容 (PDF)存檔於2007-03-29）.

^ S. Hofmann; et al. Search for Element 112 Using the Hot Fusion Reaction 48Ca + 238U (PDF) 2005. GSI Scientific Report: 191. 2005. （原始內容 (PDF)存檔於2012-03-03）. 引文格式1維護：顯式使用等標籤 (link)

^ 12.0 12.1 Public Affairs Department. Six New Isotopes of the Superheavy Elements Discovered: Moving Closer to Understanding the Island of Stability. Berkeley Lab. October 26, 2010 [April 25, 2011]. （原始內容存檔於2021-07-05）.

^ 13.0 13.1 Oganessian, Yu. Ts.; et al. Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the 249Cf and 245Cm+48Ca fusion reactions. Physical Review C. 2006, 74 (4): 044602. Bibcode:2006PhRvC..74d4602O. doi:10.1103/PhysRevC.74.044602.

^ Yeremin, A. V.; Oganessian, Yu. Ts.; 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. Nature. 1999, 400 (6741): 242. Bibcode:1999Natur.400..242O. doi:10.1038/22281.

^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G.; Bogomolov, S. Synthesis of superheavy nuclei in the 48Ca+244Pu reaction: 288114. Physical Review C. 2000, 62 (4): 041604. Bibcode:2000PhRvC..62d1604O. doi:10.1103/PhysRevC.62.041604.

^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G.; Bogomolov, S. Measurements of cross sections for the fusion-evaporation reactions 244Pu(48Ca,xn)292−x114 and 245Cm(48Ca,xn)293−x116. Physical Review C. 2004, 69 (5): 054607. Bibcode:2004PhRvC..69e4607O. doi:10.1103/PhysRevC.69.054607.

^ Ninov, Viktor; et al. Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of 86Kr with 208Pb. Physical Review Letters. 1999, 83 (6): 1104–1107. Bibcode:1999PhRvL..83.1104N. doi:10.1103/PhysRevLett.83.1104. （已撤稿)

Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).

Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.

Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).

National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (retrieved Sept. 2005).

David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

閱論編元素與同位素的穩定度

彩色通用色彩

穩定9個

穩定6個

穩定5個

穩定4個

穩定3個

穩定2個

穩定1個

1億年〜

1萬年〜

10年〜

100日〜

1日〜

1時〜

10分〜

1分〜

10秒〜

1秒〜

不到1秒

幻數

自由中子

雙中子

氕

氘

氚

氫-4

氫-5

2He

氦-2

氦-3

氦-4

α粒子

氦-5

3Li

鋰-3

4Be

鈹-8

鈹-10

碳-11

碳-12

碳-13

碳-14

氮-13

氮-14

氧-16

氧-17

氧-18

氟-18

10Ne

11Na

鈉-23

12Mg

13Al

14Si

15P

磷-30

磷-32

16S

17Cl

18Ar

19K

鉀-40

20Ca

鈣-48

21Sc

22Ti

23V

釩-50

24Cr

25Mn

26Fe

鐵-56

27Co

鈷-60

28Ni

鎳-62

29Cu

銅-64

30Zn

31Ga

32Ge

33As

34Se

35Br

36Kr

氪-85

37Rb

38Sr

鍶-89

鍶-90

39Y

40Zr

41Nb

42Mo

43Tc

鎝-99m

44Ru

釕-106

45Rh

46Pd

47Ag

48Cd

鎘-113m

49In

50Sn

錫-121m

錫-121m1

錫-132

51Sb

52Te

53I

碘-123

碘-131

54Xe

55Cs

銫-137

56Ba

57La

58Ce

59Pr

60Nd

61Pm

62Sm

63Eu

64Gd

65Tb

66Dy

67Ho

68Er

69Tm

70Yb

71Lu

72Hf

73Ta

74W

75Re

錸-187

76Os

鋨-186

77Ir

78Pt

79Au

金-198

80Hg

81Tl

82Pb

鉛-208

83Bi

鉍-209

84Po

釙-210

85At

86Rn

氡-222

87Fr

88Ra

89Ac

錒-225

90Th

釷-230

91Pa

92U

鈾-232

鈾-233

鈾-235

鈾-238

93Np

94Pu

鈽-238

95Am

鋂-241

96Cm

鋦-247

97Bk

98Cf

99Es

100Fm

101Md

102No

103Lr

104Rf

105Db

106Sg

107Bh

108Hs

109Mt

110Ds

111Rg

112Cn

113Nh

114Fl

115Mc

116Lv

117Ts

118Og

穩定9個

穩定6個

穩定5個

穩定4個

穩定3個

穩定2個

穩定1個

1億年〜

1萬年〜

10年〜

100日〜

1日〜

1時〜

10分〜

1分〜

10秒〜

1秒〜

不到1秒

幻數

自由中子

雙中子

氕

氘

氚

氫-4

氫-5

2He

氦-2

氦-3

氦-4

α粒子

氦-5

3Li

鋰-3

4Be

鈹-8

鈹-10

碳-11

碳-12

碳-13

碳-14

氮-13

氮-14

氧-16

氧-17

氧-18

氟-18

10Ne

11Na

鈉-23

12Mg

13Al

14Si

15P

磷-30

磷-32

16S

17Cl

18Ar

19K

鉀-40

20Ca

鈣-48

21Sc

22Ti

23V

釩-50

24Cr

25Mn

26Fe

鐵-56

27Co

鈷-60

28Ni

鎳-62

29Cu

銅-64

30Zn

31Ga

32Ge

33As

34Se

35Br

36Kr

氪-85

37Rb

38Sr

鍶-89

鍶-90

39Y

40Zr

41Nb

42Mo

43Tc

鎝-99m

44Ru

釕-106

45Rh

46Pd

47Ag

48Cd

鎘-113m

49In

50Sn

錫-121m

錫-121m1

錫-132

51Sb

52Te

53I

碘-123

碘-131

54Xe

55Cs

銫-137

56Ba

57La

58Ce

59Pr

60Nd

61Pm

62Sm

63Eu

64Gd

65Tb

66Dy

67Ho

68Er

69Tm

70Yb

71Lu

72Hf

73Ta

74W

75Re

錸-187

76Os

鋨-186

77Ir

78Pt

79Au

金-198

80Hg

81Tl

82Pb

鉛-208

83Bi

鉍-209

84Po

釙-210

85At

86Rn

氡-222

87Fr

88Ra

89Ac

錒-225

90Th

釷-230

91Pa

92U

鈾-232

鈾-233

鈾-235

鈾-238

93Np

94Pu

鈽-238

95Am

鋂-241

96Cm

鋦-247

97Bk

98Cf

99Es

100Fm

101Md

102No

103Lr

104Rf

105Db

106Sg

107Bh

108Hs

109Mt

110Ds

111Rg

112Cn

113Nh

114Fl

115Mc

116Lv

117Ts

118Og

相關項目

化學元素

元素周期表

同位素列表

擴展元素週期表

地球的地殼元素豐度列表

元素列表