Cn · Elemento 112 · Metallo di transizione
Previsto come liquido volatile — un metallo che si comporta quasi come un gas nobile.
Struttura
Non è un diagramma di punti su gusci — è un campione Monte Carlo dell'effettiva densità di probabilità |ψ|² per ogni sottoguscio occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il violetto indicano i segni opposti della funzione d'onda, che rendono possibile la formazione dei legami.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca copernicio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati con ~ sono previsti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Raggio 247 pm — cioè 0,247 nm, quindi ne servirebbero circa 2,02 milioni affiancati per coprire un millimetro.
Intervallo termico
Copernicio è liquido in un intervallo di 57 K, da 283 K a 340 K.
Dove si trova
Copernicio si trova nel periodo 7, gruppo 12. Tutti gli elementi del gruppo 12 hanno lo stesso numero di elettroni esterni, per questo si comportano in modo così simile.
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Previsto come liquido volatile — un metallo che si comporta quasi come un gas nobile.
Il copernicio fu sintetizzato per la prima volta nel 1996 da un gruppo internazionale di fisici nucleari guidato da Sigurd Hofmann presso il GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research di Darmstadt, in Germania, utilizzando l'acceleratore lineare di ioni pesanti all'avanguardia (UNILAC) e i più avanzati sistemi di rilevamento e analisi delle particelle disponibili all'epoca. La scoperta rivoluzionaria comportò il bombardamento di bersagli di piombo-208 con ioni di zinco-70 accelerati a energie straordinariamente elevate e precisamente controllate, creando con successo copernicio-277 attraverso reazioni di fusione nucleare e rilevando la sua caratteristica firma di decadimento radioattivo per circa 0,24 millisecondi mediante sofisticate apparecchiature di rilevamento. Il gruppo di ricerca tedesco impiegò la tecnologia di rilevamento più avanzata disponibile, compresi rilevatori all'avanguardia sensibili alla posizione, sistemi precisi di misurazione del tempo di volo, apparecchiature avanzate per l'analisi dell'energia e complessi algoritmi informatici di analisi dei dati, per identificare singoli atomi di copernicio attraverso le loro catene di decadimento uniche e inconfondibili e le loro caratteristiche energetiche. All'elemento fu inizialmente assegnato il nome provvisorio sistematico "ununbium" (che significa "uno-uno-due" in latino), secondo le convenzioni di denominazione sistematica dell'International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) stabilite per i nuovi elementi superpesanti in attesa di un'approfondita revisione scientifica e del riconoscimento ufficiale. Il gruppo di ricerca propose il nome "copernicium" in onore dell'astronomo polacco rivoluzionario Nicolaus Copernicus, che trasformò radicalmente la nostra comprensione dell'universo proponendo il modello eliocentrico, che poneva il Sole, anziché la Terra, al centro del sistema solare, rivoluzionando l'astronomia e la comprensione umana del nostro posto nel cosmo. La scoperta rappresentò un risultato straordinario nella fisica nucleare e nella tecnologia degli acceleratori, e richiese una precisione senza precedenti nel funzionamento dell'acceleratore, nel controllo del fascio ionico, nella preparazione e nel posizionamento del bersaglio, nella sincronizzazione temporale e nella metodologia di rilevamento, per creare e identificare con certezza atomi esistenti per mere frazioni di secondo. La sintesi riuscita comportò molti anni di intenso sviluppo tecnologico nella fisica degli acceleratori di ioni pesanti, nei sistemi ultrasensibili di rilevamento delle particelle, nelle sofisticate tecniche di acquisizione e analisi dei dati e nei metodi statistici avanzati per identificare eventi nucleari estremamente rari tra segnali di fondo e rumore complessi. Nel 2010 l'IUPAC approvò ufficialmente il nome "copernicium" con il simbolo chimico "Cn", dopo un'approfondita revisione internazionale delle prove sperimentali, tentativi di verifica indipendenti da parte di altri gruppi di ricerca e una conferma completa della validità scientifica e della riproducibilità della scoperta. Il risultato dimostrò il continuo e rapido progresso delle capacità di ricerca sugli elementi superpesanti e fornì dati sperimentali essenziali per verificare le previsioni teoriche più avanzate sulla stabilità nucleare, sulla struttura atomica, sugli effetti relativistici e sulle proprietà chimiche ai limiti assoluti della tavola periodica.
Applicazioni
Il copernicio, elemento superpesante sintetico dalla vita estremamente breve, con un tempo di dimezzamento misurato in secondi, non ha applicazioni pratiche oltre alla ricerca di base in fisica nucleare e alle indagini teoriche sui limiti della struttura atomica e della stabilità nucleare. L'elemento serve esclusivamente a far progredire la comprensione scientifica dei nuclei superpesanti e a fornire dati sperimentali fondamentali per verificare sofisticate previsioni teoriche sulla cosiddetta isola di stabilità, dove alcuni elementi superpesanti potrebbero presentare tempi di dimezzamento più lunghi e proprietà potenzialmente utili. La ricerca sul copernicio contribuisce significativamente alla validazione di modelli avanzati dei gusci nucleari e alla comprensione di come protoni e neutroni si organizzino nei nuclei atomici molto pesanti, ai limiti assoluti della fisica nucleare. L'elemento costituisce un banco di prova cruciale per i più sofisticati modelli teorici disponibili, che tentano di prevedere le proprietà chimiche e fisiche degli elementi superpesanti mediante complessi calcoli di meccanica quantistica relativistica e metodi computazionali avanzati. La ricerca sul copernicio aiuta gli scienziati a comprendere come profondi effetti relativistici influenzino il comportamento atomico, le strutture degli orbitali degli elettroni e le proprietà chimiche man mano che gli elementi diventano sempre più pesanti e gli elettroni si muovono a frazioni considerevoli della velocità della luce. Le tecniche sperimentali, la strumentazione e le metodologie sviluppate specificamente per creare e rilevare il copernicio hanno fatto progredire significativamente la tecnologia della fisica nucleare e contribuito a importanti miglioramenti nei sistemi di accelerazione delle particelle, nelle apparecchiature di rilevamento e nei metodi di analisi dei dati. Gli studi sul copernicio forniscono dati di inestimabile valore per comprendere i processi di nucleosintesi stellare e il modo in cui si formano gli elementi più pesanti dell'universo durante gli eventi astrofisici più estremi, come le fusioni di stelle di neutroni, le supernove e altri fenomeni cosmici ad alta energia. La ricerca sull'elemento contribuisce in modo sostanziale alla formazione della prossima generazione di fisici nucleari e allo sviluppo di metodologie sperimentali rivoluzionarie per studiare fenomeni nucleari rari alle frontiere assolute delle attuali capacità scientifiche e tecnologiche. Sebbene il copernicio non abbia applicazioni pratiche concepibili, la ricerca di base che rende possibile fa progredire significativamente la comprensione dei processi nucleari alla base di molte tecnologie di fondamentale importanza nella medicina nucleare, nella produzione di energia nucleare, nella scienza dei materiali e nelle applicazioni della fisica quantistica.
Il copernicio non ha assolutamente alcuna applicazione nella vita quotidiana, nell'industria, nel commercio, nella tecnologia o in qualsiasi ambito pratico, a causa del suo tempo di dimezzamento estremamente breve, pari a circa 28 secondi, e del fatto che è possibile produrre solo singoli atomi utilizzando le strutture per acceleratori di particelle più avanzate disponibili al mondo. L'elemento viene utilizzato esclusivamente nella ricerca di frontiera in fisica nucleare condotta in un numero molto limitato di importanti laboratori internazionali, dotati degli acceleratori di ioni pesanti più sofisticati e dei sistemi di rilevamento ultrasensibili disponibili alla scienza moderna. Gli istituti di ricerca studiano il copernicio per esplorare le questioni più fondamentali sui limiti teorici della struttura atomica, della stabilità nucleare e sul numero massimo assoluto di protoni che può essere contenuto in un singolo nucleo atomico in qualsiasi condizione concepibile. I fisici nucleari utilizzano il copernicio come riferimento essenziale per verificare e validare rigorosamente i modelli teorici e i metodi computazionali più avanzati, che prevedono il comportamento, le proprietà e le caratteristiche chimiche degli elementi superpesanti ai limiti della tavola periodica. L'elemento funge da banco di prova sperimentale fondamentale per i più sofisticati metodi di chimica computazionale disponibili, che tentano di prevedere le proprietà chimiche, il comportamento atomico e le caratteristiche fisiche mediante calcoli di meccanica quantistica relativistica straordinariamente complessi, anziché attraverso misurazioni sperimentali dirette. I programmi didattici avanzati di fisica nucleare e chimica teorica utilizzano il copernicio come esempio eccellente della ricerca di frontiera sugli aspetti più fondamentali della materia e della continua ricerca scientifica volta a comprendere la struttura atomica ai suoi limiti teorici e pratici assoluti. Le banche dati scientifiche, le pubblicazioni di ricerca e i materiali di consultazione conservano i registri più completi possibili delle proprietà del copernicio, per garantire la documentazione completa di tutti gli elementi chimici conosciuti, compresi quelli che esistono solo brevemente in condizioni di laboratorio altamente specializzate e controllate. Le collaborazioni scientifiche internazionali studiano il copernicio per far progredire la comprensione globale della fisica degli elementi superpesanti e promuovere livelli senza precedenti di condivisione delle conoscenze e cooperazione nella ricerca nucleare alle frontiere assolute delle capacità e della comprensione scientifica umana. Lo studio dell'elemento contribuisce significativamente allo sviluppo di nuove tecniche sperimentali e strumentazioni rivoluzionarie per rilevare e analizzare eventi nucleari estremamente rari e specie nucleari effimere, che esistono solo per pochi secondi in condizioni altamente controllate.
Da dove proviene
0 mg/kg della crosta terrestre · più abbondante del 0% degli elementi
Il copernicio non si trova naturalmente in alcun luogo dell'universo secondo le condizioni fisiche attualmente conosciute o teoricamente previste e può essere creato artificialmente solo attraverso reazioni di fusione nucleare straordinariamente complesse e precisamente controllate, utilizzando le strutture per acceleratori di particelle più avanzate e potenti disponibili sulla Terra. L'elemento viene sintetizzato bombardando nuclei bersaglio estremamente pesanti con nuclei proiettile più leggeri accuratamente selezionati e accelerati a energie elevatissime e precisamente controllate, in genere utilizzando proiettili di zinco-70 e bersagli di piombo-208 per creare copernicio-277 attraverso processi di fusione nucleare meticolosamente controllati e di precisione straordinaria. La produzione richiede gli acceleratori di ioni pesanti più sofisticati e potenti esistenti, capaci di accelerare gli ioni a energie esatte mantenendo una precisione senza precedenti nella focalizzazione del fascio, nel posizionamento del bersaglio, nella sincronizzazione temporale, nel rilevamento delle particelle e nei sistemi di acquisizione dei dati, che operano ai limiti della tecnologia attuale. Anche utilizzando la tecnologia degli acceleratori più avanzata disponibile alla scienza moderna e avvalendosi dei gruppi scientifici più esperti, è possibile produrre solo singoli atomi di copernicio durante lunghi periodi di funzionamento intensivo, e questi atomi decadono attraverso complessi processi radioattivi entro secondi o minuti dalla loro creazione. L'isotopo conosciuto più stabile, il copernicio-285, ha un tempo di dimezzamento di circa 28 secondi in condizioni di laboratorio, mentre gli altri isotopi conosciuti decadono molto più rapidamente, alcuni entro millisecondi dalla loro formazione nella camera bersaglio dell'acceleratore. La produzione dell'elemento è limitata forse a due o tre strutture di ricerca specializzate in tutto il mondo, tra cui GSI in Germania e RIKEN in Giappone, istituzioni che possiedono le straordinarie capacità tecnologiche, competenze e risorse necessarie per la ricerca sulla sintesi degli elementi superpesanti. La natura completamente sintetica del copernicio significa che non presenta alcuna presenza geologica sulla Terra o su altri corpi planetari, alcuna presenza ambientale in condizioni naturali e alcun processo di formazione naturale in qualsiasi luogo dell'universo conosciuto secondo le leggi fisiche e le condizioni cosmiche attuali. Tutta la ricerca sul copernicio deve essere condotta su singoli atomi o su quantità estremamente ridotte di atomi, rilevati attraverso le loro caratteristiche uniche e altamente distintive firme di decadimento radioattivo, e richiede le apparecchiature di rilevamento più sensibili, sofisticate e avanzate disponibili nella ricerca moderna di fisica nucleare. La quantità totale di copernicio mai creata dall'umanità nell'intera storia della ricerca in fisica nucleare sarebbe di gran lunga troppo esigua per essere rilevata con qualsiasi tecnica di misurazione convenzionale, probabilmente meno di alcune dozzine di atomi prodotti in decenni di intensi sforzi di ricerca internazionale che hanno coinvolto le strutture e le competenze scientifiche più avanzate disponibili.
Manipolazione
Copernicio è radioattivo. Non ha isotopi stabili: ogni nucleo decade. La gestione richiede schermatura e autorizzazioni adeguate.
Il copernicio presenta i rischi radiologici più estremi e complessi incontrati in qualsiasi ambito della ricerca in fisica nucleare, a causa della sua intensa radioattività, delle caratteristiche del suo breve tempo di dimezzamento e dei processi nucleari a energia straordinariamente elevata necessari per la sua produzione, il rilevamento, l'analisi e lo studio in condizioni di laboratorio controllate. Le principali preoccupazioni per la sicurezza riguardano non i singoli atomi di copernicio, che esistono in quantità trascurabili per periodi estremamente brevi, ma i campi di radiazione incredibilmente intensi, complessi e articolati generati durante i processi di sintesi e l'intricata cascata di prodotti di decadimento altamente radioattivi che si formano mentre l'elemento subisce trasformazioni radioattive successive attraverso molteplici vie di decadimento. Il personale che lavora nella ricerca sul copernicio deve utilizzare i sistemi di monitoraggio delle radiazioni più completi, avanzati e sofisticati disponibili nella scienza nucleare moderna e seguire i protocolli di sicurezza più rigorosi, dettagliati e severamente applicati mai sviluppati per la ricerca in fisica nucleare, concepiti specificamente e aggiornati continuamente per ridurre al minimo l'esposizione a radiazioni gamma ad alta energia, flussi di neutroni, particelle alfa, radiazioni beta e potenziale contaminazione radioattiva proveniente da molteplici fonti. Le strutture di ricerca devono essere dotate di molteplici strati ridondanti dei sistemi di schermatura dalle radiazioni più sofisticati ed efficaci possibili, che incorporino materiali densi accuratamente selezionati come piombo, tungsteno, uranio impoverito, polietilene borato e materiali compositi specializzati per l'assorbimento dei neutroni, allo scopo di proteggere i lavoratori dall'ambiente radiativo intenso, multispettrale e complesso creato durante la ricerca sugli elementi superpesanti. L'ambiente di lavoro richiede un monitoraggio continuo e in tempo reale mediante molteplici sistemi indipendenti e ridondanti di rilevamento delle radiazioni, con interblocchi automatici di sicurezza avanzati e capacità di risposta alle emergenze in grado di interrompere istantaneamente tutte le operazioni, isolare le aree contaminate e attivare i protocolli di emergenza se i livelli di radiazione superano qualsiasi soglia di sicurezza prestabilita o se un sistema di sicurezza indica condizioni potenzialmente pericolose. Tutto il personale deve completare con successo programmi di formazione specialistica estesi, completi e aggiornati regolarmente, che comprendano i principi avanzati di sicurezza dalle radiazioni, le procedure di risposta alle emergenze, i rischi della fisica nucleare, i rischi specifici degli elementi superpesanti, i protocolli di sicurezza specifici della struttura e le particolari difficoltà di sicurezza associate alla ricerca sul copernicio, prima di ottenere l'accesso a queste strutture altamente riservate e attentamente controllate. Le caratteristiche del decadimento del copernicio fanno sì che esso subisca un decadimento radioattivo attraverso molteplici vie e meccanismi complessi, creando una miscela intricata e in continua evoluzione di prodotti figli altamente radioattivi, con modalità di decadimento, tipi di radiazione, spettri energetici e tempi di dimezzamento variabili, ognuno dei quali richiede procedure di contenimento, monitoraggio e sicurezza specifiche e attentamente progettate in base al proprio profilo di rischio.
Risposte rapide
Copernicio (simbolo Cn) è l'elemento 112 nella tavola periodica, appartenente a metallo di transizione nel periodo 7, gruppo 12. Previsto come liquido volatile — un metallo che si comporta quasi come un gas nobile. A temperatura ambiente si prevede che sia un liquido ed è radioattivo.
[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s², con 7 gusci occupati e la distribuzione 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2.Non è mai stato condensato alcun campione di Copernicio, quindi entrambi i valori sono calcolati anziché misurati: si prevede che fonda a 283 K (9.9 °C) e bolla a 340 K (66.9 °C). Fonde in una stanza calda o nel palmo della mano.
Copernicio non ha isotopi stabili, quindi non ha una massa atomica standard. Il valore indicato, 285, è il numero di massa del suo isotopo noto con la vita più lunga.
Si prevede che Copernicio abbia una densità di circa 23.7 g/cm³, anche se non è mai stato prodotto un campione abbastanza grande da poter essere pesato. Per confronto, l'acqua ha una densità di 1.0 g/cm³.
Copernicio è stato scoperto nel 1996 da GSI Darmstadt. Prende il nome da nicolaus Copernicus.
Copernicio non si trova naturalmente sulla Terra in quantità significative: viene prodotto in un reattore o in un acceleratore.
Sì. Copernicio non ha isotopi stabili — ogni suo nucleo decade. Non si trova in quantità utilizzabili in natura e deve essere sintetizzato.