鿏(拼音:mài,注音:ㄇㄞˋ,粤拼:mak6,音同“麦”;英语:Meitnerium),是一种放射性人工合成化学元素,其化学符号为Mt,原子序数为109。鿏是9 (VIIIB)族最重的元素,但由于没有足够稳定的鿏同位素,因此未能通过化学实验来验证鿏的性质是否符合周期律。鿏于1982年首次合成。鿏的放射性极强,其最稳定同位素为278Mt,半衰期为7.6秒。
历史
发现
此元素在1982年8月29日由彼得·安布鲁斯特和Gottfried Münzenberg领导的研究团队所合成出来,此团队位于德国黑森邦达姆施塔特的重离子研究所。[8]他们利用铁-58离子轰击铋-209合成了266Mt的单一原子:
命名
根据IUPAC元素系统命名法,鿏的旧称是Unnilennium,来自1、0、9的拉丁语写法。
1997年8月27日IUPAC正式对国际上分歧较大的101至109号元素的重新英文定名中,Meitnerium正式作为108号元素的命名,以纪念奥地利、瑞典原子物理学家莉泽·迈特纳(Lise Meitner)。[9]
全国科学技术名词化学名词审定委员会据此于1998年7月8日重新审定、公布101至109号元素的中文命名,其中首次给出109号元素中文名:“鿏”(mài,音同“麦”)[10][11][12]。
未来实验
日本理化学研究所的一个团队已表示有计划研究以下反应:
同位素与核特性
核合成
能产生Z=109复核的目标、发射体组合
下表列出各种可用以产生109号元素的目标、发射体组合。
目标 | 发射体 | CN | 结果 |
---|---|---|---|
208Pb | 59Co | 267Mt | 反应成功 |
209Bi | 58Fe | 267Mt | 反应成功 |
232Th | 41K | 273Mt | 尚未尝试 |
231Pa | 40Ar | 271Mt | 尚未尝试 |
238U | 37Cl | 275Mt | 至今失败 |
237Np | 36S | 275Mt | 尚未尝试 |
244Pu | 31P | 275Mt | 尚未尝试 |
242Pu | 31P | 273Mt | 尚未尝试 |
243Am | 30Si | 273Mt | 尚未尝试 |
248Cm | 27Al | 275Mt | 尚未尝试 |
250Cm | 27Al | 277Mt | 尚未尝试 |
249Bk | 26Mg | 275Mt | 尚未尝试 |
249Cf | 23Na | 272Mt | 尚未尝试 |
251Cf | 23Na | 274Mt | 尚未尝试 |
254Es | 22Ne | 276Mt | 至今失败 |
作为衰变产物
科学家也曾在更重元素的衰变产物中发现鿏的同位素。
蒸发残留 | 观测到的鿏同位素 |
---|---|
294Ts | 278Mt |
288Mc | 276Mt |
287Mc | 275Mt |
282Nh | 274Mt |
278Nh | 270Mt |
272Rg | 268Mt |
同位素发现时序
同位素 | 发现年份 | 核反应 |
---|---|---|
266Mt | 1982年 | 209Bi(58Fe,n)[8] |
267Mt | 未知 | |
268Mt | 1994年 | 209Bi(64Ni,n)[13] |
269Mt | 未知 | |
270Mt | 2004年 | 209Bi(70Zn,n)[14] |
271Mt | 未知 | |
272Mt | 未知 | |
273Mt | 未知 | |
274Mt | 2006年 | 237Np(48Ca,3n) |
275Mt | 2003年 | 243Am(48Ca,4n)[15] |
276Mt | 2003年 | 243Am(48Ca,3n) |
277Mt | 未知 | |
278Mt | 2009年 | 249Bk(48Ca,3n)[16] |
核异构体
270Mt
科学家在278Nh的衰变链中确定探测到两个270Mt原子。这两个原子拥有非常不同的衰期和衰变能量,并来自两个不同的274Rg同核异构体。第一种同核异构体经过α衰变,能量为10.03 MeV,半衰期为7.16毫秒;另一种的半衰期为1.63秒,但衰变能量未知。由于缺乏数据,要对这些同核异构体进行实际的能级分配,必需作进一步的研究。
268Mt
多个实验的结果显示,268Mt的α衰变光谱是非常复杂的。从268Mt释放出的α粒子能量有10.28、10.22和10.10 MeV,半衰期也分别为42毫秒、21毫秒和102毫秒。长半衰期的一次衰变事件来自同核异能态。科学家正在研究其他两个半衰期差距的原因。由于缺乏数据,要对这些同核异构体进行实际的能级分配,必需作进一步的研究。
同位素产量
下表列出直接合成鿏的聚变核反应的截面和激发能量。粗体数据代表从激发函数算出的最大值。+代表观测到的出口通道。
冷聚变
发射体 | 目标 | CN | 1n | 2n | 3n |
---|---|---|---|---|---|
58Fe | 209Bi | 267Mt | 7.5 pb | ||
59Co | 208Pb | 267Mt | 2.6 pb, 14.9 MeV |
理论计算
下表列出各种目标-发射体组合,并给出最高的预计产量。
HIVAP = 重离子汽化统计蒸发模型; σ = 截面
目标 | 发射体 | CN | 通道(产物) | σmax | 模型 | 参考资料 |
---|---|---|---|---|---|---|
243Am | 30Si | 273Mt | 3n (270Mt) | 22 pb | HIVAP | [17] |
243Am | 28Si | 271Mt | 4n (267Mt) | 3 pb | HIVAP | [17] |
249Bk | 26Mg | 275Mt | 4n (271Mt) | 9.5 pb | HIVAP | [17] |
254Es | 22Ne | 276Mt | 4n (272Mt) | 8 pb | HIVAP | [17] |
254Es | 20Ne | 274Mt | 4-5n (270,269Mt) | 3 pb | HIVAP | [17] |
化学属性
推算的化学属性
物理特性
根据周期表的趋势,鿏应该是一种高密度金属,密度大约为37.4 g/cm3[18](钴:8.9,铑:12.5,铱:22.5),熔点也很高,约为2600至2900 °C(钴:1480,铑:1966,铱:2454)。它的耐腐蚀性可能很高,甚至比铱更高。
氧化态
鿏预计将是6d系过渡金属的第7个元素,也是周期表中9族最重的成员,位于钴、铑和铱的下面。较重的两个9族元素氧化态为+6,而铱最稳定的为+4和+3态,铑则呈稳定的+3态。因此预期鿏会形成稳定的+3状态,但也可能有稳定的+4和+6态。
化学特性
鿏应可形成六氟化物MtF6。这氟化物预计将较六氟化铱更加稳定,因为同族元素从上到下的+6氧化态越来越稳定。
在与氧发生反应时,铑主要形成Rh2O3 ,而铱会被氧化为+4态的IrO2。因此鿏可能会形成二氧化物MtO2。
9族元素的+3态常见于与卤素直接反应所形成的三卤化物(氟化物除外)。因此鿏应可形成MtCl3、MtBr3和MtI3。
参考资料
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Haire, Richard G. Transactinides and the future elements. Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (编). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 1-4020-3555-1.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 Östlin, A.; Vitos, L. First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals. Physical Review B. 2011, 84 (11). Bibcode:2011PhRvB..84k3104O. doi:10.1103/PhysRevB.84.113104.
- ↑ Thierfelder, C.; Schwerdtfeger, P.; Heßberger, F. P.; Hofmann, S. Dirac-Hartree-Fock studies of X-ray transitions in meitnerium. The European Physical Journal A. 2008, 36 (2): 227. Bibcode:2008EPJA...36..227T. doi:10.1140/epja/i2008-10584-7.
- ↑ Ionova, G. V.; Ionova, I. S.; Mikhalko, V. K.; Gerasimova, G. A.; Kostrubov, Yu. N.; Suraeva, N. I. Halides of Tetravalent Transactinides (Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, 110th Element): Physicochemical Properties. Russian Journal of Coordination Chemistry. 2004, 30 (5): 352. doi:10.1023/B:RUCO.0000026006.39497.82.
- ↑ Himmel, Daniel; Knapp, Carsten; Patzschke, Michael; Riedel, Sebastian. How Far Can We Go? Quantum-Chemical Investigations of Oxidation State +IX. ChemPhysChem. 2010, 11 (4): 865–9. PMID 20127784. doi:10.1002/cphc.200900910.
- ↑ Chemical Data. Meitnerium - Mt , Royal Chemical Society
- ↑ Saito, Shiro L. Hartree–Fock–Roothaan energies and expectation values for the neutral atoms He to Uuo: The B-spline expansion method. Atomic Data and Nuclear Data Tables. 2009, 95 (6): 836. Bibcode:2009ADNDT..95..836S. doi:10.1016/j.adt.2009.06.001.
- ↑ 8.0 8.1 Münzenberg, G.; Armbruster, P.; Heßberger, F. P.; Hofmann, S.; Poppensieker, K.; Reisdorf, W.; Schneider, J. H. R.; Schneider, W. F. W.; Schmidt, K.-H. Observation of one correlated α-decay in the reaction 58Fe on 209Bi→267109. Zeitschrift für Physik A. 1982, 309 (1): 89. Bibcode:1982ZPhyA.309...89M. doi:10.1007/BF01420157.
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- ↑ 贵州地勘局情报室摘于《中国地质矿产报》(1998年8月13日). 101~109号化学元素正式定名. 贵州地质. 1998, 15: 298–298 [2020-11-10].
- ↑ 详见𬬭
- ↑ 详见鿭
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- ↑ Oganessian, Yu. Ts.; Abdullin, F. Sh.; Bailey, P. D.; Benker, D. E.; Bennett, M. E.; Dmitriev, S. N.; Ezold, J. G.; Hamilton, J. H.; Henderson, R. A. Synthesis of a New Element with Atomic Number Z=117. Physical Review Letters. 2010, 104. Bibcode:2010PhRvL.104n2502O. PMID 20481935. doi:10.1103/PhysRevLett.104.142502.
- ↑ 17.0 17.1 17.2 17.3 17.4 Wang Kun; et al. A Proposed Reaction Channel for the Synthesis of the Superheavy Nucleus Z = 109. Chinese Physics Letters. 2004, 21 (3): 464. Bibcode:2004ChPhL..21..464W. arXiv:nucl-th/0402065 . doi:10.1088/0256-307X/21/3/013.
- ↑ Haire, Richard G. Transactinides and the future elements. Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (编). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 1-4020-3555-1.
外部链接
- 元素鿏在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介绍(英文)
- EnvironmentalChemistry.com —— 鿏(英文)
- 元素鿏在The Periodic Table of Videos(诺丁汉大学)的介绍(英文)
- 元素鿏在Peter van der Krogt elements site的介绍(英文)
- WebElements.com – 鿏(英文)