𫟷

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𫟷   116Lv
氢(非金属) 氦(惰性气体)
锂(碱金属) 铍(碱土金属) 硼(类金属) 碳(非金属) 氮(非金属) 氧(非金属) 氟(卤素) 氖(惰性气体)
钠(碱金属) 镁(碱土金属) 铝(贫金属) 硅(类金属) 磷(非金属) 硫(非金属) 氯(卤素) 氩(惰性气体)
钾(碱金属) 钙(碱土金属) 钪(过渡金属) 钛(过渡金属) 钒(过渡金属) 铬(过渡金属) 锰(过渡金属) 铁(过渡金属) 钴(过渡金属) 镍(过渡金属) 铜(过渡金属) 锌(过渡金属) 镓(贫金属) 锗(类金属) 砷(类金属) 硒(非金属) 溴(卤素) 氪(惰性气体)
铷(碱金属) 锶(碱土金属) 钇(过渡金属) 锆(过渡金属) 铌(过渡金属) 钼(过渡金属) 锝(过渡金属) 钌(过渡金属) 铑(过渡金属) 钯(过渡金属) 银(过渡金属) 镉(过渡金属) 铟(贫金属) 锡(贫金属) 锑(类金属) 碲(类金属) 碘(卤素) 氙(惰性气体)
铯(碱金属) 钡(碱土金属) 镧(镧系元素) 铈(镧系元素) 镨(镧系元素) 钕(镧系元素) 钷(镧系元素) 钐(镧系元素) 铕(镧系元素) 钆(镧系元素) 铽(镧系元素) 镝(镧系元素) 钬(镧系元素) 铒(镧系元素) 铥(镧系元素) 镱(镧系元素) 镥(镧系元素) 铪(过渡金属) 钽(过渡金属) 钨(过渡金属) 铼(过渡金属) 锇(过渡金属) 铱(过渡金属) 铂(过渡金属) 金(过渡金属) 汞(过渡金属) 铊(贫金属) 铅(贫金属) 铋(贫金属) 钋(贫金属) 砹(类金属) 氡(惰性气体)
钫(碱金属) 镭(碱土金属) 锕(锕系元素) 钍(锕系元素) 镤(锕系元素) 铀(锕系元素) 镎(锕系元素) 钚(锕系元素) 镅(锕系元素) 锔(锕系元素) 锫(锕系元素) 锎(锕系元素) 锿(锕系元素) 镄(锕系元素) 钔(锕系元素) 锘(锕系元素) 铹(锕系元素) 𬬻(过渡金属) 𬭊(过渡金属) 𬭳(过渡金属) 𬭛(过渡金属) 𬭶(过渡金属) 鿏(预测为过渡金属) 𫟼(预测为过渡金属) 𬬭(预测为过渡金属) (过渡金属) (预测为贫金属) 𫓧(贫金属) 镆(预测为贫金属) 𫟷(预测为贫金属) 鿬(预测为卤素) 鿫(预测为惰性气体)


𫟷

(Uhh)
𫟷
概况
名称·符号·序数𫟷(Livermorium)·Lv·116
元素类别未知
可能为贫金属
·周期·16 ·7·p
标准原子质量[293]
电子排布[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p4
(预测[1]
2, 8, 18, 32, 32, 18, 6
(预测)
<span class="inline-unihan" style="border-bottom: 1px dotted; font-variant: normal;cursor: help;" title="字符描述:⿰钅立">𫟷</span>的电子层(2, 8, 18, 32, 32, 18, 6 (预测))
𫟷的电子层(2, 8, 18, 32, 32, 18, 6
(预测))
历史
发现联合核研究所劳伦斯利弗莫尔国家实验室(2000年)
命名劳伦斯利弗莫尔国家实验室[2]
物理性质
物态固体(预测)
密度(接近室温
12.9(预测)[1] g·cm−3
汽化热42(预测)[3] kJ·mol−1
蒸气压
原子性质
氧化态2, 4(预测)[1]
电离能第一:723.6(预测)[1] kJ·mol−1

第二:1330(预测)[3] kJ·mol−1

第三:2850(预测)[3] kJ·mol−1
原子半径183(预测)[3] pm
共价半径175(预测)[4] pm
杂项
CAS号54100-71-9
最稳定同位素
主条目:𫟷的同位素
同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰变
方式 能量MeV 产物
293Lv syn 61 ms α 10.54 289Fl
292Lv syn 18 ms α 10.66 288Fl
291Lv syn 18 ms α 10.74 287Fl
290Lv syn 7.1 ms α 10.84 286Fl

𫟷[5][6]拼音注音ㄌ丨ˋ粤拼lap6,音同“立”;英语:Livermorium),是一种放射性人工合成化学元素,其化学符号Lv原子序数为116。𫟷正式命名前的临时名称为UnunhexiumUuh),即IUPAC元素系统命名法下的“116”。𫟷是极具放射性的元素,目前只有在实验室被制造出来,没有在自然中观察到的纪录。此元素是以美国的劳伦斯利佛摩国家实验室(英语:Lawrence Livermore National Laboratory)命名,该实验室与俄罗斯杜布纳杜布纳联合原子核研究所合作,在公元2000至2006年之间的实验中发现了此元素。该实验室的名称中包含了它所在的城市的名称,即加利福尼亚州的利佛摩;而该城市是以场主兼地主罗伯特·利物莫(英语:Robert Livermore)命名。此元素的名称在2012年5月30日被IUPAC采用。[2]它有四种已知的同位素质量数包含290至293,其中最稳定的是𫟷-293,它的半衰期约为60微秒。可能存在的第五种同位素(质量数为294)已被报告出来,但尚未被证实。[7]

𫟷元素周期表中的p-锕系后元素。它是第七周期的成员,且位于第16族,是最重的氧族元素,但它尚未被证实出表现得像是比氧族元素还重的同系物。计算已经得出它的一些性质与较轻的同系物(、钋)相近,且为后过渡金属。但它与那些较轻的同系物也应有一些重大的不同。

科学家至今成功合成约30个原子。这些原子都是直接合成或是衰变的产物。由于没有足够稳定的同位素,因此目前无法用实验来研究它的特性。

历史

失败的合成尝试

对116号元素的第一次搜寻,是由Ken Hulet与他的团队在1977年于劳伦斯利佛摩国家实验室(LLNL)执行,他们利用了248Cm与48Ca的反应,但当时侦测不到任何𫟷原子。[8]1978年,尤里·奥加涅相与他的团队也在杜布纳联合原子核研究所的Flerov Laboratory of Nuclear Reactions (FLNR)尝试做该反应,但也没有成功。1985年,柏克莱与Peter Armbruster在GSI的团队合作实验,实验结果也是否定的,该次实验中计算出的截面极限是10–100皮靶。然而,在杜布纳,与48Ca有关的反应持续在进行(48Ca已被证明在用natPb+48Ca的反应合成的实验中很有用)。1989年,超重元素分离器被开发出来。1990年,开始了靶材料的寻找及与LLNL的合作。1996年,开始生产更高强度的48Ca粒子束。1990年代,完成了灵敏度高出3个数量级的长期实验的准备。这些工作直接导致了有锕系元素靶与48Ca的反应中,元素112至118的新同位素的产生,也导致了元素周期表中最重的五个元素(𫓧𫟷)的发现。[9]

1995年,Sigurd Hofmann领导的国际团队在德国达姆施塔特Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) 尝试合成116号元素。他们执行铅-208的靶与硒-82的入射粒子之间的辐射捕获反应。在反应之中,复合核以纯粹的伽马发射(不发射中子)而去激发。此反应并无侦测到116号元素的原子。[10]

发现

2000年7月19日,位于俄罗斯杜布纳联合核研究所(JINR)的科学家使用48Ca离子撞击248Cm目标,探测到𫟷原子的一次α衰变,能量为10.54 MeV。结果于2000年12月发布。[11]由于292Lv的衰变产物和已知的288Fl关联,因此这次衰变起初被认为源自292Lv。然而其后科学家把288Fl更正为289Fl,所以衰变来源292Lv也顺应更改到293Lv。他们于2001年4至5月进行了第二次实验,再发现两个𫟷原子。[12]

在同样的实验里,研究人员探测到𫓧的衰变,并将此次衰变活动指定到289Fl。[12]在重复进行相同的实验后,他们并没有观测到该衰变反应。这可能是来自𫟷的同核异能素293bLv的衰变,或是293aLv的一条较罕见的衰变支链。这须进行进一步研究才能确认。

研究团队在2005年4月至5月重复进行实验,并探测到8个𫟷原子。衰变数据证实所发现的同位素293Lv。同时他们也通过4n通道第一次观测到292Lv。[13]

2009年5月,联合工作组在报告中指明,发现了的同位素包括283Cn。[14]283Cn是291Lv的衰变产物,因此该报告意味着291Lv也被正式发现(见下)。

2011年6月11日,IUPAC证实了𫟷的存在。[15]

命名

原文名称

𫟷的原文名称Livermorium(Lv),是IUPAC在2012年5月30日正式命名的[16]。之前IUPAC根据系统命名法将之命名为Ununhexium(Uuh)[17]。科学家通常称之为“元素116”(或E116)。

此前𫟷被提议以俄罗斯莫斯科州(Moscow Oblast)名为Moscovium,但由于元素114和116是俄罗斯和美国劳伦斯利福摩尔国家实验室研究人员合作的产物,而元素114已经根据俄罗斯的要求命名,因此元素116最后以实验室所在地美国利弗莫尔市(Livermore)命名为Livermorium(Lv)[18][19]

中文名称

2012年6月2日,台湾“国家教育研究院”的化学名词审译委员会将此元素暂译为[5][6] 2013年7月,中华人民共和国全国科学技术名词审定委员会通过以𫟷(读音同“立”)为中文定名。[6]

目前及未来的实验

位于杜布纳的团队表示有意利用244Pu50Ti的核反应合成𫟷。通过这项实验,他们可以研究是否可能以原子序大于20的发射体来合成原子序大于118的超重元素。虽然原定计划在2008年进行,但这项实验至今仍未开始。[20]

研究团队也有计划使用不同发射体能量来重复248Cm反应,以进一步了解2n通道,从而发现新的同位素294Lv。另外,他们计划在未来完成4n通道产物292Lv的激发函数,并估量N=184核壳层对产生蒸发残留物的稳定效应。

同位素与核特性

核合成

能产生Z=116复核的目标、发射体组合

下表列出各种可用以产生116号元素的目标、发射体组合。

目标 发射体 CN 结果
208Pb 82Se 290Lv 至今失败
232Th 58Fe 290Lv 尚未尝试
238U 54Cr 292Lv 至今失败
244Pu 50Ti 294Lv 尚未尝试
250Cm 48Ca 298Lv 尚未尝试
248Cm 48Ca 296Lv 反应成功
246Cm 48Ca 294Lv 尚未尝试
245Cm 48Ca 293Lv 反应成功
249Cf 40Ar 289Lv 尚未尝试

冷聚变

208Pb(82Se,xn)290−xLv

1998年,重离子研究所尝试了辐射俘获产物(x=0)以合成290Lv。他们限制截面为4.8 pb,并未发现任何原子。

热聚变

238U(54Cr,xn)292−xLv

有粗略的证据显示重离子研究所在2006年曾经尝试过这个反应。他们没有发布实验结果,表示很可能并没有发现任何原子。[21]

248Cm(48Ca,xn)296−xLv (x=3,4)

1977年Ken Hulet和他的团队在劳伦斯利福摩尔国家实验室首次进行合成𫟷的实验。他们并未发现任何𫟷原子。[22]尤里·奥加涅相和他的团队在Flerov核反应实验室之后在1978年尝试了这个反应,但最终失败。1985年,伯克利实验室和在重离子研究所的Peter Armbruster团队进行了实验,结果依然是失败的,计算出来的截面限度为10至100 pb。[23]

2000年,杜布纳的俄罗斯科学家终于成功探测到一个𫟷原子,指向到同位素292Lv。[11]2001年,他们重复了这一个反应,再次合成了2个原子,验证了此前的实验结果。另外也不确定地探测到一个293Lv原子,因为其首次α衰变违背探测到。[12]2004年4月,团队又再使用较高能量重复实验,并发现了一条新的衰变链,指向到292Lv。根据这个发现,原先的数据就被重新指向到293Lv。不确定的衰变链因此可能是这个同位素的稀有的一条分支。这个反应另外有产生了2个293Lv原子。[13]

245Cm(48Ca,xn)293−x116 (x=2,3)

为了找出合成出的𫟷同位素的原子量,在2003年3月至5月期间杜布纳的团队用48Ca离子撞击245Cm目标。他们观察到了两个新的同位素:291Lv和290Lv。[24]这个实验在2005年2月至3月成功重复进行,其中合成了10个原子,其衰变数据与2003年实验报告中的相符。[25]

作为衰变产物

𫟷也在的衰变中被探测到。2006年10月,在一个用48Ca离子撞击249Cf的实验中,3个原子被发现,并迅速衰变成𫟷[25]

观察到290Lv,意味着成功合成了294,也证明了成功合成元素

原子量为116的复核的裂变

位于杜布纳的Flerov核反应实验室在2000至2006年进行了一系列的实验,研究296,294,290Lv复核的裂变特性。实验使用了4条核反应:248Cm+48Ca、246Cm+48Ca、244Pu+50Ti和232Th+58Fe。结果反映了这种原子核裂变的方式主要为放出闭壳原子核,如132Sn (Z=50, N=82)。另一发现为,使用48Ca和58Fe发射体的聚变裂变路径产量相似,说明在未来合成超重元素时,可以使用58Fe发射体。另外,比较使用48Ca和50Ti发射体合成294Lv的实验,如果用50Ti,聚变裂变产量约少3倍,表示未来能用于合成超重元素。[26]

撤回的同位素

289Lv

1999年,劳伦斯伯克利国家实验室在《物理评论快报》中宣布成功合成293Og(见Og)。[27]所指的同位素289Lv经过了11.63 MeV能量的α衰变,半衰期为0.64 ms。翌年,他们宣布撤回此前的发现,因为其他研究人员未能复制实验结果。[28]2002年6月,实验室主任公布,原先这两个元素的发现结果是建立在维克托・尼诺夫编造的实验数据上的。

同位素发现时序

同位素 发现年份 核反应
290Lv 2002年 249Cf(48Ca,3n)[29]
291Lv 2003年 245Cm(48Ca,2n)[24]
292Lv 2004年 248Cm(48Ca,4n)[13]
293Lv 2000年 248Cm(48Ca,3n)[11]

同位素产量

热聚变

下表列出直接合成𫟷的热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。

发射体 目标 CN 2n 3n 4n 5n
48Ca 248Cm 296Lv 1.1 pb, 38.9 MeV[13] 3.3 pb, 38.9 MeV [13]
48Ca 245Cm 293Lv 0.9 pb, 33.0 MeV[24] 3.7 pb, 37.9 MeV [24]

理论计算

衰变特性

利用量子穿隧模型的理论计算支持合成293,292Lv的实验数据。[30][31]

蒸发残留物截面

下表列出各种目标-发射体组合,并给出最高的预计产量。

DNS = 双核系统; σ = 截面

目标 发射体 CN 通道(产物) σmax 模型 参考资料
208Pb 82Se 290Lv 1n (289Lv) 0.1 pb DNS [32]
208Pb 79Se 287Lv 1n (286Lv) 0.5 pb DNS
238U 54Cr 292Lv 2n (290Lv) 0.1 pb DNS [33]
250Cm 48Ca 298Lv 4n (294Lv) 5 pb DNS
248Cm 48Ca 296Lv 4n (292Lv) 2 pb DNS
247Cm 48Ca 295Lv 3n (292Lv) 3 pb DNS
245Cm 48Ca 293Lv 3n (290Lv) 1.5 pb DNS

化学属性

因为𫟷的生产非常有限且昂贵,而且它的衰变非常快速,所以𫟷及其化合物的所有性质皆未被测量。因此,𫟷的性质皆为未知,只有预测是可取得的。

推算的化学属性

氧化态

𫟷预计为7p系非金属的第4个元素,并是元素周期表中16族(VIA)最重的成员,位于之下。尽管它是7p系元素中理论研究最少的,它的化学性质预测类似钋。[3]这一族的氧化态为+VI,缺少d轨道,无法超越八隅体除外。氧的最高氧化态只到 +2 ,存在于OF2(理论上存在的三氟化𰽽的氧化态为 +4)的氧化态都是+IV,稳定性由S(IV)和Se(IV)的还原性到Po(IV)的氧化性。Te(IV)是碲最稳定的氧化态。这表明了相对论效应,尤其是惰性电子对效应对元素性质的影响越来越大。因此,随着元素周期表中氧族元素的下降,较高氧化态的稳定性也跟着下降。 因此,𫟷应有不稳定,有氧化性的+IV态,以及最稳定的+II态。同族其他元素亦能产生−II态,如氧化物硫化物硒化物碲化物钋化物。𫟷的+2氧化态应该与一样容易形成, 而 +4 氧化态只有在和电负性极高的基团反应才能得到,例如四氟化𫟷 (LvF4)。[1]𫟷的 +6 氧化态应该不存在,因为7s轨道非常稳定,使得𫟷可能只有四颗价电子。[3]较轻的氧族元素可以形成 −2 氧化态,存在于氧化物硫化物硒化物碲化物钋化物中。 由于𫟷的 7p3/2 壳层变得不稳定,它的 −2 氧化态会非常不稳定。这使得𫟷应该只能形成阳离子,[1]尽管与钋相比,𫟷更大的壳层和能量分裂会使得Lv2-的不稳定程度略低于预期。

化学特性

𫟷的化学特性能从的特性推算出来。因此,它应在氧化后产生二氧化𫟷(LvO2)。三氧化𫟷(LvO3)也有可能产生,但可能性较低。在氧化𫟷(LvO)中,𫟷会展现出+II氧化态的稳定性。氟化后它可能会产生四氟化𫟷(LvF4)和/或二氟化𫟷(LvF2)。氯化溴化后会产生二氯化𫟷(LvCl2)和二溴化𫟷(LvBr2)。对其氧化后一定不会产生比二碘化𫟷(LvI2)更重的化合物,甚至可能完全不发生反应。[来源请求]

氢化钅立 (LvH2) 将会是最重的氧族元素氢化物,也是H2OH2SH2SeH2TePoH2)的同系物。钋化氢比大部分金属氢化物共价,因为钋介于金属类金属之间,还有一些非金属的性质。它的性质介于卤化氢,像是氯化氢 (HCl) 和金属氢化物,像是甲锡烷 (SnH4)之间。 氢化钅立将会继续这个趋势 。比起是一种钅立化物,它更可能是一种氢化物,不过它还是一种分子型 化合物。[34]自旋-轨道 作用会使Lv–H 键比单纯靠元素周期律推测的长 ,也会使 H–Lv–H 的键角比预测的更大。 从理论上讲,这是因为未被占用的8s轨道能量较低,并且可以与钅立的7p轨道发生轨道杂化[34]这种现象被称为“超价轨道杂化”, [34]在周期表里并不少见。例如,分子型二氟化钙中的原子有4s和3d参与的轨道杂化。 [35]钅立的二卤化物 将会是直线形的,不过更轻的氧族元素的二卤化物是角形的。[36]

参见

参考资料

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  3. 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Fricke, Burkhard. Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties. Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry. 1975, 21: 89–144 [4 October 2013]. doi:10.1007/BFb0116498. 
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外部链接