𬬭(拼音:lún,注音:ㄌㄨㄣˊ,粤拼:leon4,音同“伦”;英语:Roentgenium),是一种放射性人工合成化学元素,其化学符号为Rg,原子序数为111。𬬭属于超铀元素、锕系后元素。𬬭的放射性极强,已知最稳定的𬬭同位素为𬬭-282,其半衰期约为2.1分钟,之后衰变成为第109号元素鿏。第111号元素系过渡金属11族的成员,所以其化学性质预计和金、银、铜等11族金属类似,可能会是铜红色、银白色或金黄色等有色彩的固体金属。
历史
发现
𬬭是由德国达姆施塔特的重离子研究所(GSI)于1994年12月8日,在线性加速器内利用镍-64轰击铋-209而合成的。这次实验成功产生了三颗𬬭-272原子,其迅速衰变成其他元素。[5]
IUPAC/IUPAP联合工作小组(JWP)在2001年时认为没有足够证据证明当时确实发现了𬬭。[6]GSI的小组在2002年重复实验,并再检测到三个原子。[7][8]在他们2003年的报告当中,联合工作小组决定承认GSI团队对此新元素的发现。[9]
命名
111号元素在2004年11月1日被命名为Roentgenium(Rg),纪念1895年发现X射线的科学家威廉·伦琴。根据IUPAC元素系统命名法,111号元素原称“Unununium”,源自111的拉丁语写法。
2005年,全国科学技术名词审定委员会提出第111号元素中文定名草案。2006年1月20日下午由全国科学技术名词审定委员会、国家语言文字工作委员会组织召开的第111号元素中文定名研讨会上,确定使用类推简化字“𬬭”(读音同“伦”),对应繁体字“錀”字,是表示古代一种金属元素的古字。2007年03月21日全国科学技术名词审定委员会公布这一结果,同时也宣布该命名已经得到国家语言文字工作委员会的同意。[10][11]
同位素与核特性
核合成
能产生Z=111复核的目标、发射体组合
下表列出各种可用以产生111号元素的目标、发射体组合。
目标 | 发射体 | CN | 结果 |
---|---|---|---|
208Pb | 65Cu | 273Rg | 反应成功 |
209Bi | 64Ni | 273Rg | 反应成功 |
232Th | 45Sc | 277Rg | 尚未尝试 |
231Pa | 48Ca | 279Rg | 尚未尝试 |
238U | 41K | 280Rg | 尚未尝试 |
237Np | 40Ar | 277Rg | 尚未尝试 |
244Pu | 37Cl | 281Rg | 尚未尝试 |
243Am | 36S | 279Rg | 尚未尝试 |
248Cm | 31P | 279Rg | 尚未尝试 |
250Cm | 31P | 281Rg | 尚未尝试 |
249Bk | 30Si | 279Rg | 尚未尝试 |
251Cf | 27Al | 278Rg | 尚未尝试 |
冷聚变
209Bi(64Ni,xn)273−xRg (x=1)
位于俄罗斯杜布纳的团队在1986年使用这种冷核聚变反应进行了第一次合成𬬭的实验。实验并没有产生可辨认为𬬭的原子核,截面限制在4 pb。其后GSI的团队使用改进了的设施进行实验,成功发现3颗272Rg原子;另于2000年再合成3颗原子。日本理化学研究所在2003年测定14个272Rg原子的衰变1n激发能,证实了𬬭的发现。[12]
208Pb(65Cu,xn)273−xRg (x=1)
2004年,美国劳伦斯伯克利国家实验室在利用原子序为奇数的发射体进行该冷聚变反应时,检测到272Rg的单个原子。[13][14]
作为衰变产物
科学家也曾在更重元素的衰变产物中观察到𬬭的同位素。
蒸发残留 | 观测到的𬬭同位素 |
---|---|
294Ts | 282Rg[15] |
293Ts | 281Rg[15] |
288Mc | 280Rg[16] |
287Mc | 279Rg[16] |
282Nh | 278Rg[17] |
278Nh | 274Rg[17] |
同位素发现时序
同位素 | 发现年份 | 核反应 |
---|---|---|
272Rg | 1994年 | 209Bi(64Ni,n) |
273Rg | 未知 | |
274Rg | 2004年 | 209Bi(70Zn,n) [17] |
275Rg | 未知 | |
276Rg | 未知 | |
277Rg | 未知 | |
278Rg | 2006年 | 237Np(48Ca,3n) [17] |
279Rg | 2003年 | 243Am(48Ca,4n) [16] |
280Rg | 2003年 | 243Am(48Ca,3n) [16] |
281Rg | 2009年 | 249Bk(48Ca,4n) |
282Rg | 2009年 | 249Bk(48Ca,3n) |
核异构体
274Rg
科学家在源自278Nh的衰变链中观测到274Rg的两个原子。这两个衰变事件的数据有所出入,而且两条衰变链似乎有所不同。这表明274Rg存在同核异构体,但需要进一步研究。
272Rg
直接合成272Rg时,该同位素发射出4颗α粒子,其能量分别为11.37、11.03、10.82和10.40 MeV。GSI所测得的272Rg半衰期为1.6毫秒,同时从日本理化学研究所得到的数据显示半衰期约3.8毫秒。冲突的数据可能是由于存在同核异构体,但目前的数据不足以作出任何结论。
同位素产量
下表列出直接合成𬬭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 |
---|---|---|---|---|---|
64Ni | 209Bi | 273Rg | 3.5 pb, 12.5 MeV | ||
65Cu | 208Pb | 273Rg | 1.7 pb, 13.2 MeV |
化学属性
电子结构(相对论)
稳定的11族元素铜、银和金都有着nd10(n+1)s1形式的外层电子排布。这些元素的第一激发态原子的外层电子排布为nd9(n+1)s2。由于d轨道电子之间的自旋-轨道作用,这种状态分为两个不同的能级。铜基态和最低激发态之间的能量差使铜呈红棕色。银的能量差距更大,因此呈银色。然而,随着原子序的增加,相对论效应使激发态更加稳定,金的能量差减少,因此再次呈金黄色。有关𬬭的计算表明,6d97s2能级足够稳定,应可成为基态,而6d107s1则会是第一激发态。该新的基态与第一激发态间的能量差和银相似,因此𬬭预计将呈银色。[1]
推算的化学属性
氧化态
𬬭预计将是6d系过渡金属的第9个成员,属于周期表中11族(IB)最重的成员,位于铜、银和金的下面。每个11族元素的稳定氧化态都不同:铜形成稳定的+2态,银则主要形成银(I),金则主要形成金(III)。铜(I)和银(II)比较少见。因此,𬬭预计主要形成稳定的+3态。由于相对论效应,金也形成-1稳定氧化态,𬬭可能也这样做。
化学特性
该族较重的成员对化学反应呈惰性。银和金都对氧气呈惰性,但能与卤素发生反应。此外,银亦能与硫和硫化氢发生反应,银的反应活性明显比金较高。𬬭的惰性预计比金更高,将不会与氧和卤素发生反应。最有可能的反应是与氟形成氟化物RgF3,与水形成的氢氧化物Rg(OH)3,以及通过氢氧化物制取得Rg2O3。
大众文化
此元素在动画节目“海绵宝宝”中,名字称为邪恶元素(Jerktonium),符号为Jt,此元素有111个质子,在节目中可让比奇堡的生物变邪恶,但是海绵宝宝和章鱼哥除外,在节目中解药为一首歌。
参考资料
- ↑ 1.0 1.1 1.2 Turler, A. Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements (PDF). Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences. 2004, 5 (2): R19–R25.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 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.
- ↑ 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.
- ↑ Chemical Data. Roentgenium - Rg, Royal Chemical Society
- ↑ Hofmann, S.; Ninov, V.; Heßberger, F. P.; Armbruster, P.; Folger, H.; Münzenberg, G.; Schött, H. J.; Popeko, A. G.; Yeremin, A. V. The new element 111. Zeitschrift für Physik A. 1995, 350 (4): 281. Bibcode:1995ZPhyA.350..281H. doi:10.1007/BF01291182.
- ↑ Karol; Nakahara, H.; Petley, B. W.; Vogt, E.; et al. On the discovery of the elements 110–112 (PDF). Pure Appl. Chem. 2001, 73 (6): 959–967. doi:10.1351/pac200173060959.
- ↑ Hofmann, S.; Heßberger, F.P.; Ackermann, D.; Münzenberg, G.; Antalic, S.; Cagarda, P.; Kindler, B.; Kojouharova, J.; Leino, M. New results on elements 111 and 112. The European Physical Journal A. 2002, 14 (2): 147. doi:10.1140/epja/i2001-10119-x.
- ↑ Hofmann; et al. New results on element 111 and 112 (PDF). GSI report 2000. [2008-03-02].
- ↑ Karol, P.J.; Nakahara, H.; Petley, B.W.; Vogt, E. Karol et al (PDF). Pure Appl. Chem. 2003, 75 (10): 1601–1611. doi:10.1351/pac200375101601.
- ↑ 全国科技名词委; 才磊. 第111号元素中文定名的说明及元素中文定名的原则. 中国科技术语. 2006-03-25, 8 (01): 18 [2020-11-06].
- ↑ 邹声文. 我国公布111号元素中文名称. 新华网. [2020-11-06].
- ↑ Morita, K; Morimoto, K; Kaji, D; Goto, S; Haba, H; Ideguchi, E; Kanungo, R; Katori, K; Koura, H. Status of heavy element research using GARIS at RIKEN. Nuclear Physics A. 2004, 734: 101. doi:10.1016/j.nuclphysa.2004.01.019.
- ↑ Folden, C. M. Development of an Odd-Z-Projectile Reaction for Heavy Element Synthesis: ^{208}Pb(^{64}Ni,n)^{271}Ds and ^{208}Pb(^{65}Cu,n)^{272}111. Physical Review Letters. 2004, 93 (21): 212702. Bibcode:2004PhRvL..93u2702F. PMID 15601003. doi:10.1103/PhysRevLett.93.212702.
- ↑ "Development of an Odd-Z-Projectile Reaction for Heavy Element Synthesis: 208Pb(64Ni,n)271Ds and 208Pb(65Cu,n)272111", Folden et al., LBNL repositories. Retrieved on 2008-03-02
- ↑ 15.0 15.1 详见Ts
- ↑ 16.0 16.1 16.2 16.3 详见镆
- ↑ 17.0 17.1 17.2 17.3 详见鿭
外部链接
- 元素𬬭在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介绍(英文)
- EnvironmentalChemistry.com —— 𬬭(英文)
- 元素𬬭在The Periodic Table of Videos(诺丁汉大学)的介绍(英文)
- 元素𬬭在Peter van der Krogt elements site的介绍(英文)
- WebElements.com – 𬬭(英文)