Флеровий - Flerovium


Из Википедии, свободной энциклопедии

Флеровия,   114 Fl
Флеровий
Произношение / Е л ɪ г v я ə м / ( flə- ROH -vee-əm )
Массовое число 289 (наиболее стабильный изотоп) (неподтвержденные: 290)
Флеровия в периодической таблице
водород гелий
литий бериллий бор углерод азот кислород Фтор неон
натрий магниевый алюминий кремний фосфор сера хлор аргон
калий кальций Скандий титан Ванадий хром марганца Железо кобальт никель медь цинк галлий германий мышьяк Селен Бром криптон
Рубидий стронций Иттрий Цирконий ниобий молибден технеций Рутений Родий палладий Серебряный Кадмий Индий Банка сурьма Теллур йод ксенон
цезий барий Лантан церий празеодимий неодим Прометий Самарий европий гадолиний тербий диспрозий Holmium эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний тантал вольфрам рений Осмий Иридий платиновый Золото Ртуть (элемент) таллий вести висмут Полоний Астат радон
Франций радий актиний торий протактиний Уран нептуний Плутоний Америций кюрий беркелий калифорний эйнштейний Fermium менделевий Нобелий Лоуренсий резерфордия Дубний сиборгия борий гания мейтнерий Darmstadtium рентгения Коперниций Nihonium Флеровий Moscovium Ливерморий Tennessine Oganesson
Pb

Fl

(Ухо)
nihoniumФлеровийmoscovium
Атомный номер ( Z ) 114
группа группа 14 (углерод группа)
период период 7
блок п-блок
категория Элемент  неизвестные химические свойства, но , вероятно, пост-переходный металл
Электронная конфигурация [ Rn ] 5f 14 6d 10 7s 22 (предсказано)
Электроны в оболочке
2, 8, 18, 32, 32, 18, 4 (предсказано)
Физические свойства
Фаза на  STP неизвестная фаза (предсказано)
Точка кипения ~ 210 К (~ -60 & deg; С, ~ -80 ° F)
Плотность при жидкости (при  тре ) 14 г / см 3 (прогноз)
Теплота парообразования 38 кДж / моль (прогноз)
Атомные свойства
Окислительные состояния (0), (+1), ( + 2 ), (+4), (+6) (прогноз)
энергия ионизации
  • 1 - й: 832,2 кДж / моль (прогноз)
  • 2 - й: 1600 кДж / моль (прогноз)
  • Третий: 3370 кДж / моль (прогноз)
  • ( Более )
Радиус атома эмпирические: 180  часов (прогноз)
радиус Ковалентного 171-177 м (экстраполировать)
Другие свойства
Естественное явление синтетический
Кристальная структура гранецентрированной кубической (ГЦК)
Гранецентрированная структура кубического кристалла для Флеровий

(Предсказано)
Количество CAS 54085-16-4
история
Именование после Лаборатории ядерных реакций (сам по себе имени Георгия Флерова )
открытие Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) и Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL) (1999)
Основные изотопы Флеровий
Изотоп изобилие Период полураспада ( т 1/2 ) режим Decay Товар
284 Fl син 2,5 мс SF
285 Fl син 0,10 с α 281 Cn
286 Fl син 0.12 s 40% α 282 Cn
60% SF
287 Fl син 0,48 лет α 283 Cn
EC? 287 Nh
288 Fl син 0.66 s α 284 Cn
289 Fl син 1.9 s α 285 Cn
290 Fl син 19 лет? ЕС 290 Nh
α 286 Cn
| Рекомендации

Флеровий является сверхтяжелый искусственный химический элемент с символом Fl и атомным номером 114. Это чрезвычайно радиоактивный синтетический элемент . Элемент назван в честь Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне , Россия, где был обнаружен в 1998 году название лаборатории элемент, в свою очередь, чествует российский физик Георгий Флеров ( Флёров в кириллице , следовательно , транслитерация « йо » на «е»). Название было принято IUPAC 30 мая 2012 года .

В периодической таблице элементов, это трансактинидный элемент в р-блоке . Это является членом 7 - го периода и является самым тяжелым известным членом группы углерода ; это также самый тяжелый элемент, химия была исследована. Первоначальные химические исследования , проведенные в 2007-2008 годах показали , что Флеровий неожиданно летучее для группы 14 элементов; в предварительных результатах даже казалось, обладают свойствами , похожими на те , из благородных газов . Более поздние результаты показывают , что реакция Флеровий с золотом подобна тому из Коперниций , показывая , что это очень летучий элемент , который может быть даже газообразным при стандартной температуре и давлении , что было бы показать металлические свойства, в соответствии с ним быть тяжелее гомологом из свинец , и что было бы наименее химически активный металл в группе 14. вопрос о том, является ли ведут себя Флеровия больше как металл или благородный газ до сих пор нерешенный по состоянию на 2018 года.

Были обнаружены около 90 атомов Флеровий: 58 , были синтезированы непосредственно, а остальные были сделаны из радиоактивного распада более тяжелых элементов. Все эти атомы Флеровий уже было показано, что массовые числа от 284 до 290. Наиболее стабильный известный Флеровий изотоп , Флеровий-289, имеет период полураспада около 2,6 секунд, но это возможно , что неподтвержденные Флеровий-290 с одним дополнительный нейтрон может иметь более длительный период полураспада 19 секунд; это будет один из самых длинных периодов полураспада любого изотопа какого - либо элемента в этих дальних Периодической таблицы. Флеровия предсказываются рядом с центром теоретизировал островок стабильности , и ожидаются , что более тяжелые изотопы Флеровий, особенно , возможно , дважды магические Флеровия-298, могут иметь даже более длительный период полураспада.

история

Предварительное открытие

С конца 1940 - х до начала 1960 - х, в первые дни синтеза более тяжелых и тяжелых трансурановых элементов , было предсказано , что , поскольку такие тяжелые элементы не встречаются в природе, они не будут иметь более короткие периоды полураспада до спонтанного деления , пока они перестал существовать вообще около элемента 108 (теперь известный как гания ). Первоначальная работа в синтезе актинидов появился , чтобы подтвердить это. Модель атомной оболочки , введенный в конце 1960 - х годов, говорится о том , что протоны и нейтроны образуются раковины внутри ядра, несколько аналогичных электронов , образующих электронные оболочки внутри атома. Эти благородные газы являются инертными из - за их имея полные электронные оболочки; Таким образом , было предположение , что элементы с полными ядерными оболочками - имеющие так называемым « магическим » число протонов или нейтронов - будут стабилизированы против радиоактивного распада . Дважды магическое изотоп , имеющее магические числа протонов и нейтронов, будет особенно стабилизировалось, и оно было рассчитано , что следующий дважды магический изотоп после того, как свинец-208 будет Флеровиями-298 с 114 протонов и 184 нейтронов, который будет формировать центр из так называемого « острова стабильности ». Этот островок стабильности, предположительно в пределах от Коперниций (элемент 112) в oganesson (118), придет после долгого «моря нестабильности» из элементов 101 (менделевия) до 111 (рентгении), и изотопы Флеровий в нем были спекулировали 1966 , чтобы иметь период полураспада свыше ста миллионов лет. Эти ранние предсказания увлекают исследователи, и привели к первой попытке синтезу Флеровий в 1968 году с использованием реакции 248 Cm ( 40 Ar, х). Нет изотопов Флеровий не были найдены в этой реакции. Считалось, что это происходит потому , что составное ядро 288 Fl имеет только 174 нейтронов вместо гипотетических волшебном 184, и это будет иметь значительное влияние на период полураспада и сечение такой реакции. Затем потребовалось еще тридцать лет , первые изотопы Флеровий быть синтезированы. Более поздние работы показывают , что местные острова стабильности вокруг гания и Флеровий обусловлены эти ядра представляют собой соответственно деформируются и сплюснутыми , что делает их устойчивыми к спонтанному делению, и что истинный островок стабильности для сферических ядер происходит вокруг unbibium -306 ( 122 протонов и 184 нейтронов).

открытие

Флеровий был впервые синтезирован в декабре 1998 года группой ученых из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне , Россия, во главе с Юрием Оганесяна , который бомбардировали мишень плутония-244 с ускоренными ядрами кальция-48 :

244
94
Pu
+ 48
20
Са
292
114
Fl
* → 290
114
Fl
+ 2 1
0
п

Эта реакция была попытка раньше, но безуспешно; для этой попытки 1998 года ОИЯИ модернизировал все свое оборудование для обнаружения и разделения , полученные атомы лучше и бомбардируют мишень более интенсивно. Один атом Флеровий, разлагающийся с помощью альфа - излучения с временем жизнью 30,4 секунд, был обнаружен. Энергия распада измеренная 9,71  МэВ , что дает ожидаемый период полураспада 2-23 сек. Это наблюдение было поручено изотопного Флеровий-289 и был опубликован в январе 1999 года эксперимент был позже повторен, но изотоп с этими свойствами распада никогда не был вновь обнаружен и , следовательно , точная идентичность этой деятельности неизвестна. Вполне возможно , что это было связано с метастабильной изомера 289m Fl, но потому , что наличие целого ряда более долгоживущих изомеров в цепочке распада было бы весьма сомнительно, скорее всего , назначение этой цепи является 2п канала , ведущего к 290 Fl и захват электронов до 290 Nh, который хорошо вписывается в систематике и тенденции по изотопам Флеровий, и согласуется с низкой энергией пучка , который был выбран для этого эксперимента, хотя еще одно подтверждение того хотелось бы с помощью синтеза 294 ЛВ в 248 Cm ( 48 Са, 2п), который будет альфа - распад до 290 Fl. Команда на RIKEN сообщила о возможном синтезе изотопов 294 Lv и 290 Fl в 2016 году через 248 см ( 48 Ca, 2n) реакция, но альфа - распад 294 Lv был пропущен, альфа - распад 290 Fl до 286 наблюдался Cn вместо захвата электрона до 290 Nh, и присвоение 294 Lv вместо 293 Lv и распада в изомера 285 Сп не был уверен.

Сиборг , ученый в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли , который был вовлечен в работе по синтезу таких сверхтяжелых элементов, говорил в декабре 1997 года , что «один из его самых длинных, прочных и самых заветных мечтаний было увидеть одну из этих волшебных элементов «; он говорил о синтезе Флеровий его коллега Гиорсо вскоре после его публикации в 1999 году Гиорсо позже вспоминал:

Я хотел Гленн знать, поэтому я пошел к своей постели и сказал ему. Я думал, что я увидел блеск в его глазах, но на следующий день, когда я пошел к нему, он не помнит, увидев меня. Как ученый, он умер, когда он был этот удар.

-  Гиорсо

Seaborg умер 2 месяца спустя, 25 февраля 1999 года.

Дорога в подтверждение

В марте 1999 года та же команда заменила 244 мишени Pu с 242 Pu один для того , чтобы производить другие изотопы Флеровий. На этот раз два атома Флеровий были произведены, разлагающихся с помощью альфа - излучения с периодом полураспада 5,5 сек. Они были назначены 287 Fl. Эта деятельность не была замечена снова либо, и не ясно , что ядро было произведено. Вполне возможно , что это был мета-стабильный изомер 287m Fl или в результате электронного захвата ветви 287 Fl , ведущей к 287 Nh и 283 Rg.

Теперь подтвердил открытие Флеровий было сделано в июне 1999 года , когда команда Дубны повторили первую реакцию с 1998 г. Это время было выпущено два атома Флеровий; они альфа - распадались с периодом полураспада 2,6 с, отличных от результата 1998 года. Эта деятельность была первоначально назначена на 288 Fl ошибки, из - за путаницы в отношении предыдущих наблюдений , которые были предположительно происходят из 289 Fl. Дальнейшая работа в декабре 2002 года , наконец , позволила положительно переназначение атомов июня 1999 года до 289 Fl.

В мае 2009 года Объединенная рабочая группа (ОРГ) из IUPAC опубликовала отчет об открытии Коперниций , в котором они признали открытие изотопа 283 Сп. Это означало открытие Флеровий, с подтверждением данных для синтеза 287 Fl и 291 Lv , которые распадаются на 283 Сп. Открытие изотопов Флеровий-286 и -287 был утвержден в январе 2009 года в Беркли. За этим последовало подтверждение Флеровий-288 и -289 в июле 2009 года на Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) в Германии. В 2011 году ИЮПАК оценили эксперименты команды Дубне 1999-2007. Они обнаружили , что более ранние данные неубедительными, но приняли результаты 2004-2007 в Флеровиях, и элемент был официально признан как будто они были обнаружено.

В то время как метод химической характеристики дочери был успешным в случаях Флеровий и Ливерморий и простой структуру четно-четных ядер сделали подтверждение oganesson (элемент 118) простого, были трудности в установлении конгруэнтности цепочек распада от изотопов с нечетными протонами, нейтронами нечетными, или оба. Чтобы обойти эту проблему с горячим слиянием, цепи распада , из которых оканчиваются спонтанным деление вместо соединения с известными ядрами , как холодный синтез позволяет, эксперименты проводились в Дубне в 2015 году , чтобы произвести более легкие изотопы Флеровий в реакциях 48 Ca с 239 Pu и 240 Pu, в частности , 283 Fl, 284 Fl и 285 Fl; последний ранее были охарактеризованы в 242 Pu ( 48 Ca, 5n) 285 реакции Fl в Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли в 2010 году Изотоп 285 Fl было более четко охарактеризовать, в то время как новый изотоп 284 Fl было обнаружено пройти немедленное спонтанное деление вместо альфа - распада в известных нуклидов вокруг Н закрытия оболочки = 162, и 283 Fl не был найден. Этот легкий изотоп еще может предположительно быть получен в реакции холодного синтеза 208 Pb ( 76 Ge, п) 283 Fl, что команда на RIKEN в Японии считается расследование: эта реакция , как ожидается, имеют более высокое поперечное сечение 200 фб , чем «мировой рекорд» минимум 30 FB для 209 Bi ( 70 Zn, п) 278 Nh, реакция , которые RIKEN , используемой для официального открытия элемента 113, в настоящее время под названием nihonium . Команда Дубна повторила свое исследование 240 Pu + 48 реакции Са в 2017 году, наблюдая три новые последовательные цепочки распада 285 Fl, дополнительных цепи распада от этого нуклида , который может проходить через несколько изомерных состояний в своих дочерях, цепи , которые могут быть назначены до 287 Fl (вероятно , вытекающих из 242 примесей Pu в мишени), а также некоторых случаи спонтанного деления, некоторые из которых могут быть от 284 Fl, хотя другие интерпретации в том числе побочных реакций с участием испарения заряженных частиц также возможны.

Именование

Штамп России, выпущенный в 2013 году, посвященная Георгия Флерова и Флеровия

Используя терминологию Менделеева для безымянных и неоткрытых элементов , Флеровия иногда называют Ека свинца . В 1979 году ИЮПАК опубликовал рекомендации , согласно которым элемент должен был называться ununquadium (с соответствующим символом Uuq ), а систематическое название элемента в качестве заполнителя , до открытия элемента не подтверждается и постоянное название решили. Большинство ученых в области называют его «элемент 114», с символом E114 , (114) или 114 .

Согласно ИЮПАК рекомендаций, открыватель (s) нового элемента имеет право предложить имя. После открытия Флеровий и Ливерморий было признано ИЮПАКОМ 1 июня 2011, IUPAC попросил команду открытия в ОИЯЕ предложить постоянные имена для этих двух элементов. Команда Дубна выбрала имя элемента 114 Флеровий (символ Fl), после российской Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР), названный в честь советского физика Георгия Флерова (также пишется Флеров); Ранее сообщалось , утверждают , что имя элемента непосредственно предложил почтить Флеров. В соответствии с предложением , полученным от первооткрывателей IUPAC официально назвали Флеровия после Лаборатории ядерных реакций (старшего названия ОИЯИ), а не после того, как сам Флерова. Флеров известно для записи Иосифа Сталина в апреле 1942 года и указывая на тишину в научных журналах в области ядерного деления в Соединенных Штатах, Великобритании и Германии. Флеров сделал вывод , что это исследование должно быть, секретной информации в этих странах. Работа и увещевание Флеров привели к развитию из СССР собственного «s проекта атомной бомбы . Флеров также известен за открытие спонтанного деления с Константином Петржака . Церемония присвоения имен Флеровий и Ливерморий состоялось 24 октября 2012 года в Москве.

Прогнозные свойства

Ядерная стабильность и изотопы

Регионы различной формы ядер, а предсказанные взаимодействующих бозонов Сближение

Физические основы химической периодичности , регулирующей периодической таблицы является закрытие электронов оболочки на каждом благородном газе ( атомные номера 2 , 10 , 18 , 36 , 54 , 86 и 118): а любые дополнительные электроны должны ввести новую оболочку с более высоким энергия, закрытые оболочки электронных конфигурации заметно более стабильные, что приводит к относительной инертности благородных газов. Так как протоны и нейтроны, как известно, располагаются в закрытых ядерных оболочках, тот же эффект происходит при закрытий оболочки нуклон, которые происходят в конкретных цифрах нуклонных часто называют «магические числа». Известные магические числа 2, 8, 20, 28, 50 и 82 для протонов и нейтронов, и дополнительно 126 для нейтронов. Нуклоны с волшебными протонами и нейтронами числами , такими как гелий-4 , кислород-16 , кальций-48, и свинец-208, называется «дважды магическим» и очень устойчивы к распаду. Это свойство повышенной ядерной стабильности очень важно для сверхтяжелых элементов : без стабилизации, их полураспада можно было бы ожидать от экспоненциальной экстраполяции , чтобы быть в диапазоне от наносекунд (10 -9  с) , когда элемент 110 (Darmstadtium) достигается, поскольку из постоянно растущих отталкивающих электростатических сил между положительно заряженными протонами, преодолеть ограниченный диапазон сильные ядерные силы , которая удерживает ядро вместе. Следующие замкнутые нуклонные оболочки и , следовательно , магические числа , как полагают , чтобы обозначить центр долгожданного острова стабильности, где период полураспад в альфа - распад и спонтанное деление удлинить снова.

Орбитали с высокой азимутального квантового числа выращиваются в энергии, устраняя то , что иначе было бы разрыв в орбитальной энергии , соответствующей замкнутой протонной оболочки на элемент 114. При этом возникает следующая протонной оболочки в области вокруг элемента 120 .

Первоначально, по аналогии с магическим числом нейтронов 126, следующая протонная оболочка также ожидается в элементе 126 , слишком далеко от возможностей синтеза в середине 20-го века , чтобы достичь большого теоретического внимания. В 1966 годе новые значения потенциального и спин-орбитальное взаимодействие в этой области периодической таблицы противоречат этому и предсказали , что следующая протонная оболочка будет происходить , а не на элементе 114, и что нуклиды в этой области будут столь же стабильны в отношении спонтанного деления как много тяжелых ядер , таких как свинец-208. Ожидаемые замкнутые нейтронные оболочки в этой области были на нейтронном № 184 или 196, в результате чего 298 Fl и 310 кандидатов Fl за то , что дважды магическими. 1972 оценки предсказали полураспада около года для 298 Fl, который , как ожидается, будет рядом с большим островом стабильности с самым длинным периодом полураспада в 294 Ds (10 10  лет, сравнимых с 232 Th ). После синтеза первых изотопов элементов 112 через 118 на рубеже 21 - го века, было установлено , что синтезированные нейтронодефицитные изотопы стабилизированы против деления. В 2008 годе , таким образом , гипотеза о том , что стабилизация против деления этих нуклидов из - за их сплющенные ядра, и что область сплющенных ядер была сосредоточена на 288 Fl. Кроме того, новые теоретические модели показали , что ожидаемый разрыв в энергии между протонами орбиталей 2f 7/2 (заполняется в элемент 114) и 2f 5/2 (заполняется на элементе 120 ) было меньше , чем ожидалось, так что элемент 114 больше не явился быть стабильными сферическими закрытыми ядерными оболочками. Следующим дважды магическое ядро теперь , как ожидается, составит около 306 UBB, но ожидаемый низкий период полураспада и низкая производительность сечение этого нуклида делает его синтез сложной задачей. Тем не менее, остров стабильности по - прежнему ожидается, существуют в этой области периодической таблицы, и ближе его центр (который не приближались достаточно близко еще) некоторые радионуклиды, такие как 291 Мгц и его альфа- и бета-распада дочерей , можно найти в распадаться позитронов или захвата электронов и , таким образом , двигаться в центр острова. В связи с ожидаемыми барьерами высокого деления, любое ядро в пределах этого острова стабильности распадается исключительно альфа - распадом и , возможно , некоторые захвата электронов и бета - распадом , оба из которых принесут ядра ближе к линии стабильности беты , где остров , как ожидается , будет. Электронный захват необходим , чтобы добраться до острова, который является проблематичным , поскольку он не уверен , что захват электронов становится основным типом распада в этой области диаграммы нуклидов .

Несколько экспериментов были проведены в период между 2000 и 2004 в Лаборатории ядерных реакций в Дубне изучения характеристик деления составного ядро 292 Fl при бомбардировке мишени плутония-244 с ускоренными ионами кальция-48. Соединение ядро представляет собой сыпучее сочетание нуклонов , которые еще не устроились в ядерные оболочки. Он не имеет внутренней структуры и скрепляется только столкновения сил между мишенью и метательных ядер. Результаты показали , как ядра , такие как эти деления преимущественно выталкиваний дважды магические или почти двукратно магические фрагментов , такие как кальций-40 , олово-132 , свинец-208, или висмут-209 . Было также установлено , что выход по пути слияния-деления была сходной между кальцием-48 и железа-58 снарядов, что указывает на возможное будущее использование железа-58 снарядов в формировании сверхтяжелого элемента. Кроме того , было предложено , что нейтрон богатых Флеровий изотопов могут быть образованы с помощью квазиделения (частичного слияния с последующим делением) массивного ядра. Недавно было показано , что реакции передаточных многонуклонных при столкновении ядер актинидов (например, урана и кюрии ) могут быть использованы для синтеза нейтроноизбыточных сверхтяжелых ядер , расположенных на острове стабильности, хотя производство нейтроноизбыточного нобелия или сиборгия ядра более вероятно.

Теоретическая оценка альфа - распад полураспада изотопов в Флеровиях поддерживает экспериментальные данные. Деления выжила изотопа 298 Fl, долго , как ожидается, будет вдвойне волшебство, предсказывается иметь альфа полураспада около 17 дней. Прямой синтез ядра 298 Fl с помощью слияния-испарения пути в настоящее время невозможно , так как не известно , сочетание цели и стабильного снаряда не может обеспечить 184 нейтронов в составного ядра, и радиоактивные снаряды , такие как кальций-50 (период полураспада четырнадцать секунд) пока не могут быть использованы в необходимом количестве и интенсивности. В настоящее время одна возможности для синтеза ожидаемых долгоживущих ядер Коперниций ( 291 Cn и 293 Cn) и Флеровий вблизи середины острова включает в себя использование еще более тяжелыми целей , такие как кюрий-250 , беркелии-249 , калифорния-251 , и эйнштейния-254 , что , когда конденсированный с кальцием-48 будет производить ядра , такие , как 291 Мгц и 291 Fl (как продуктов распада 299 Uue, 295 Ts, и 295 Lv), с достаточно нейтронов к альфа - распада с нуклидов достаточно близко к центр острова , возможно , пройти электронный захват и двигаться внутрь к центру, хотя сечения будут невелики и мало известно о свойствах распада сверхтяжелых нуклидов вблизи линии бета - стабильности. Это может быть лучшей надеждой в настоящее время для синтеза ядер на острове стабильности, но это спекулятивный и может или не может работать на практике. Другая возможность заключается в том, чтобы использовать управляемые ядерные взрывы для достижения высокого потока нейтронов , необходимого для создания макроскопических количеств таких изотопов. Это будет имитировать г-процесс , в котором актиниды были впервые произведенный в природе и разрыв нестабильности после того, как полоний обойти, как это было бы обойти пробела неустойчивости при 258-260 Fm и по массовому числу 275 (атомный номер 104 до 108) , Некоторые такие изотопы ( в частности , 291 Сп и 293 Сп) , возможно , даже были синтезированы в природе, но распались бы далеко слишком быстро (с периодом полураспада только тысячи лет) и быть получен в слишком малых количествах (около 10 - 12 обилие свинца) , чтобы быть обнаружено в изначальных нуклидах сегодня вне космических лучей .

Атомные и физическое

Флеровий является членом группы 14 в периодической таблице , ниже углерода , кремния , германия , олова и свинца. Каждая предыдущая группа 14 элемент имеет четыре электрона в его валентной оболочке, образуя электронную валентную конфигурацию нс 2 н.п. 2 . В случае Флеровий, в тенденция будет продолжена и конфигурация валентных электронов предсказывается 7s 22 ; Флеровия будут вести себя так же , как его легкие сородич во многих отношениях. Различия могут возникнуть; в значительной степени способствует эффект является спин-орбитальным (СО) взаимодействия -The взаимного взаимодействия между движением электронов и спиной . Это особенно сильна для сверхтяжелых элементов, так как их электроны движутся быстрее , чем в более легких атомов, при скоростях , сравнимых со скоростью света . В отношении атомов Флеровий, это снижает 7s и 7р уровни энергии электронов (стабилизирующие соответствующие электроны), но два из 7ра уровней энергии электронов стабилизировано больше , чем остальные четыре. Стабилизация 7s электронов называется инертная пара эффекта , и эффект «разрыв» 7р- подоболочки в более стабилизирован и менее стабилизированные частях называются подоболочкой расщепления. Расчетные химики видеть раскол как изменение второго ( азимутальный ) квантового числа л от 1 до 1 / 2 и 3 / 2 для более стабилизированных и менее стабилизированных частей 7p подоболочки, соответственно. Для многих теоретических целей, конфигурация валентных электронов может быть представлена , чтобы отразить раскол 7ра подоболочки как 7s 2
2
1/2
. Эти эффекты вызывают химии Флеровий, чтобы быть несколько отличаются от своих более легких соседей.

Из - за спин-орбитального расщепление 7ра подоболочки быть очень большей в Флеровиях, а также тот факт , что заполненные орбитали оба Флеровий находятся в седьмых оболочках стабилизированных релятивистски-, конфигурацию валентного электрона Флеровий можно считать , чтобы иметь полностью заполненную оболочку, что делает Флеровия очень благородный металл . Его первая энергия ионизации от 8.539  эВ (823,9  кДж / моль ) должна быть самой высокой в группе 14. 6d уровни электронов также дестабилизируется, что приводит к некоторым ранних предположений , что они могут быть химически активными, хотя новая работа предполагает , что это маловероятно.

Конфигурации замкнутой оболочки электрона приводят Флеровия в металлической связи в металлических Флеровиях будучи слабее , чем в предыдущих и последующих элементах; Таким образом, Флеровий , как ожидается, имеют низкую температуру кипения , и в последнее время было предложено , чтобы быть , возможно , газообразный металл, похож на предсказания для Коперниций, который также имеет электронную конфигурацию закрытого типа оболочки. В плавления и кипения Флеровий были предсказаны в 1970 - е годы , чтобы быть около 70 ° С и 150 ° С, что значительно ниже , чем значения для более легкой группы 14 элементов (те , свинца 327 ° С и 1749 ° С соответственно), и продолжая тенденцию уменьшения кипения указывает вниз группу. Хотя более ранние исследования предсказывали точку кипения ~ 1000 ° C или 2840 ° C, это теперь считается маловероятным из - за ожидаемую слабую металлическую связь в Флеровиях и что групповые тенденции могут ожидать Флеровия иметь низкую энтальпию сублимации. Последние экспериментальные указания предположили , что псевдо-замкнутую конфигурация оболочки результатов Флеровий в очень слабой металлической связи и , следовательно, Флеровий, вероятно , является газом при комнатной температуре с температурой кипения примерно -60 ° С. Как ртути , радона и Коперниций, но не приводят и oganesson (эка-радон), Флеровий рассчитывается не иметь сродство к электрону .

В твердом состоянии, Флеровий , как ожидается, будет плотный металл из - за его высокой атомной массой , с плотностью по- разному , по прогнозам, либо 22 г / см 3 или 14 г / см 3 . Флеровия , как ожидается, кристаллизуется в гранецентрированной кубической кристаллической структуре , как у его более легкого конгенеров свинца, хотя более ранние расчеты предсказали гексагональную плотно упакованный кристаллическую структуру из - за спин-орбитальные эффекты сочетания. Электрон водородоподобных Флеровий иона (окисляется так , что он имеет только один электрон, Fl 113+ ) , как ожидается, двигаться так быстро , что она имеет массу 1,79 раз больше , чем стационарный электрон, из - за релятивистские эффекты . Для сравнения, показатели для водородоподобного свинца и олова , как ожидается, 1,25 и 1,073 соответственно. Флеровия будут образовывать более слабые металл-металл связей , чем свинец и будут адсорбироваться меньше на поверхностях.

химикат

Флеровия являются самым тяжелым известным членом группы 14 в периодической таблице, ниже свинца, и, по прогнозам , чтобы быть вторым членом ряда химических элементов 7p. Nihonium и Флеровия , как ожидаются , чтобы сформировать очень короткий подпериод, приходя между заполнением 6d 5/2 и 7ром 1/2 подоболочек. Их химическое поведение , как ожидается , будет весьма своеобразным: гомология nihonium к таллию была названа «сомнительной» вычислительными химиками, а Флеровия возглавить было названо только «формальным».

Первые пяти членов группы 14 показывают состояние окисления +4 группы и последние члены имеют более заметную +2 химии в связи с наступлением инертного пара эффекта. Олово представляет собой точку , в которой стабильность +2 и +4 состояний подобна, и свинец (II) , является наиболее стабильным из всех химически хорошо понимаемых группы 14 элементов в состоянии окисления +2. В 7s - орбитали очень высоко стабилизированная в Флеровиях и , таким образом , очень большой зр 3 орбитальная гибридизации требуется для достижения состояния окисления +4, так Флеровия , как ожидается, будет еще более стабильным , чем свинец в сильно преобладающем состоянии окисления +2 и его + 4 степень окисления должна быть очень неустойчивой. Например, диоксид Флеровий (FLO 2 ) , как ожидается, будет крайне нестабильным к разложению на составные элементы (и не будет образован из непосредственной реакции Флеровий с кислородом), и flerovane (FLH 4 ), который должен иметь FLH длин связей 1.787  Å , по прогнозам, будет более термодинамически неустойчивы , чем плюмбан , самопроизвольно разлагается в Флеровий гидрид (II) (FLH 2 ) и газообразный водород. Флеровия тетрафторид (ФНЧ 4 ) будет иметь сцепление в основном из - за Sd гибридизации , а не зр 3 гибридизаций, и его разложение на дифторид и газообразный фтора будет экзотермическим. Полная дестабилизация всех тетрагалогенидов (например, FLCL 4 дестабилизируется примерно на 400 кДж / моль) неудачным , так как иначе эти соединения были бы очень полезны в газофазных химических исследований Флеровий. , Соответствующий полифторид анион FLF 2-
6
должен быть неустойчивым к гидролизу в водном растворе, и Флеровия (II) , полигалоидные анионы , такие как FlBr -
3
и FLI -
3
предсказаны с образованием преимущественно в Флеровиях-содержащие растворы. В с.о. гибридизация были предложены в начале расчетов как 7s и 6d электронов в Флеровий доли примерно такой же энергии, что позволило бы летучий гексафторид с образованием, но позже расчеты не подтверждают эту возможность. В общем, спин-орбитальное сужение 7р 1/2 орбитальной должно привести к меньшим длины связей и больших углов между связями: это было подтверждено в теоретически FLH 2 . Тем не менее, даже FLH 2 должен быть релятивистский дестабилизируется на 2,6 эВ ниже Fl + H 2 ; большие эффекты спин-орбитальные и ломаются обычным синглет-триплетных разрыв в группе 14 дигидридов. FLF 2 и FLCL 2 предсказаны , чтобы быть более стабильными , чем FLH 2 .

Из - за релятивистской стабилизации 7s Флеровий в 22
1/2
электронной конфигурации валентной, состояние окисления 0 должно также быть более стабильным в течение Флеровий , чем для свинца, так как 7P 1/2 электроны начинают также проявлять мягкий инертный эффект пары: эта стабилизация нейтрального состояния может вызвать некоторое сходство между поведением Флеровий и благородным газом радоном . В связи с ожидаемой относительной инертностью Флеровий, его двухатомные соединения FLH и ФНЧ должны иметь более низкую энергию диссоциации , чем соответствующий провод соединение PBH и PBF. Флеровий (IV) , должны быть еще более электроотрицательным , чем свинец (IV); свинца (IV) имеет электроотрицательности 2,33 по шкале Полинга; значение свинца (II) , составляет всего 1,87.

Флеровия (II) , должны быть более стабильными , чем свинец (II), а также ионы полигалоидных и соединение типов Flx + , Flx 2 , Flx -
3
, и Flx 2-
4
(X = Cl , Br , , I ) , как ожидается, легко образует , Фториды будут испытывать сильный гидролиз в водном растворе. Все Флеровия дигалогениды , как ожидается, будет стабильными при дифториде быть водорастворимым. Спин-орбитальные эффекты дестабилизирует Флеровий дигидриде (FLH 2 ) почти на 2,6 эВ (250 кДж / моль). В растворе Флеровия также образуют oxoanion flerovite ( FLO 2-
2
) в водном растворе, аналогичный плюмбит . Флеровий (II) , сульфат (FlSO 4 ) и сульфид (FLS) должны быть очень нерастворимы в воде, и Флеровий (II) , ацетат (FLC 2 Н 3 О 2 ) и нитрат (Fl (NO 3 ) 2 ) должна быть достаточно водо- растворимый. Стандартный электродный потенциал для снижения в Fl 2+ ионов до металлических Флеровий, по оценкам, около +0.9 V, подтверждающего повышенной стабильности Флеровий в нейтральном состоянии. В целом, из - за релятивистской стабилизации 7р 1/2 спинором, Fl 2+ , как ожидается, обладают свойствами , промежуточными между свойствами Hg 2+ или Cd 2+ и его более легким конгенеров Pb 2+ .

Экспериментальная химия

Флеровия в настоящее время является самым тяжелым элемент, имел его химический состав экспериментально исследованы, хотя химические исследования до сих пор не привело к окончательному результату. Два эксперимента были проведены в апреле-мае 2007 года в рамках совместного FLNR- PSI сотрудничества с целью изучить химию Коперниций. Первый эксперимент включал реакции 242 Pu ( 48 Ca, 3n) 287 ПЛСА и вторую реакцию 244 Pu ( 48 Са, 4n) 288 Fl: эти реакции производят короткоживущие изотопы Флеровий , чьи Коперниций дочери будут затем изучены. Адсорбционные свойства полученных атомов на поверхность золота было сопоставлены с теми , радоном, как это было , чем ожидалось , электронная конфигурация полной оболочки , которая Коперниции были бы привести к благородному газу , как поведение. Благородные газы взаимодействуют с металлическими поверхностями очень слабо, что является нехарактерным металлов.

Первый эксперимент позволил обнаружение трех атомов 283 Cn , но и , казалось бы , обнаружен 1 атом 287 Fl. Этот результат был неожиданным , учитывая время транспортировки атомов продукта составляет ~ 2 сек, так что атомы Флеровий подготавливаемых распалось на Коперниции до адсорбции. Во второй реакции, 2 атома 288 Fl и , возможно , один атом 289 были обнаружены Fl. Два из трех атомов , отображаемые адсорбционных характеристик , связанных с летучими, инертными газами, как элементом, который был предложен , но не предсказанный более поздними расчетами. Эти эксперименты дали независимое подтверждение на открытие Коперниций, Флеровий и Ливерморий через сравнение с литературными данными распада. Дальнейшие эксперименты в 2008 году , чтобы подтвердить этот важный результат обнаружен один атом из 289 Fl, и поддерживают предыдущие данные , показывающие Флеровия , имеющие благородный газ, как взаимодействие с золотом.

Экспериментальная поддержка благородного газа , как Флеровия вскоре ослабла. В 2009 и 2010 годах, сотрудничество ЛЯР-PSI синтезировали дополнительные атомы Флеровий следить за их исследования 2007 и 2008 годах. В частности, первые три атома Флеровий , синтезированный в исследовании 2010 снова предложил благородный газ-подобный характер, но полный набор , взятый вместе , привел к более неоднозначной интерпретации, необычно для металла в группе углерода , но не в полной мере , как благородные газ характер. В своей работе ученые воздерживаются от вызова химических свойств Флеровий в «близко к благородным газам», как это было ранее сделаны в исследовании 2008 года. Волатильность Флеровий были снова измеряли через взаимодействие с поверхностью золота, и при условии указания , что летучесть Флеровий было сравнима с таковой ртутью, астатин , и одновременно исследуемые Коперниции, которые , как были показаны в исследовании , чтобы быть очень изменчивым благородным металлом, в соответствии с его являющимся самыми тяжелыми группой 12 элементов известен. Тем не менее, было отмечено, что это летучее поведение не ожидается для обычной группы 14 металла.

В еще более поздние эксперименты с 2012 на GSI, были найдены химические свойства Флеровий , чтобы быть более , чем металлическим благородный газ-подобный. Jens Volker Крац и Кристоф Düllmann специально назвали Коперниции и Флеровия как принадлежащие к новой категории «летучих металлы»; Крац даже предположил , что они могут быть газообразными при стандартной температуре и давлении . Эти «летучие металлы», как категории, как ожидается, упадет между нормальными металлами и благородными газами с точкой зрения адсорбционных свойств. В отличие от результатов 2009 и 2010, это было показано в 2012 году экспериментов , что взаимодействия Флеровий и Коперниций соответственно с золотом были примерно равны. Дальнейшие исследования показали , что Флеровия было более реакционноспособными , чем Коперниции, в противоречии с предыдущими экспериментами и предсказанием.

В 2014 статье подробно экспериментальных результаты химической характеристики Флеровий, группа ГСИ писала: «[Флеровия] является наименее реактивным элементом в группе, но до сих пор металл.» Тем не менее, в 2016 году конференции по химии и физике тяжелых и сверхтяжелых элементов, Александр Якушев и Роберт Эйхлером, двое ученых , которые были активны в GSI и ЛЯРЕ при определении химического состава Флеровий, по- прежнему настоятельно осторожности на основе несоответствия различных эксперименты ранее перечисленный, отметив , что вопрос о том , Флеровиях был металлом или благородный газ был еще открыт с имеющимися доказательствами: один исследование показали слабое благородные газы , как взаимодействие между Флеровиями и золотом, а другие предложило более сильное металлическое взаимодействие , В том же году, новые эксперименты , направленные на зондировании химию Коперниций и Флеровий были проведены на заводе TASCA GSI, и данные этих экспериментов в настоящее время анализируются. В качестве такого, однозначного определения химических характеристик Флеровий до сих пор не было установлено, хотя эксперименты на сегодняшний день позволили впервые экспериментально оценку точки кипения Флеровий в: около -60 ° С, так что это, вероятно, газа при стандартных условиях , Долгоживущих Флеровий изотопа 289 Fl был рассмотрен интерес для будущих радиохимических исследований.

Смотрите также

Заметки

Рекомендации

Список используемой литературы

  • Тайер, JS (2010). «Релятивистские эффекты и химия более тяжелых основной группа элементов». Релятивистские методы Химиков . стр. 63-97. DOI : 10.1007 / 978-1-4020-9975-5_2 . ISBN  978-1-4020-9974-8 .
  • Stysziński, J. (2010). Зачем нам нужны релятивистские вычислительные методы? , п. 99.
  • Першина, В. (2010). Электронная структура и химия тяжелых элементов . п. 450.

внешняя ссылка