Ливерморий - Livermorium

Ливерморий,  116 ур.
Ливерморий
Произношение / ˌ л ɪ против ər м ɔːr я ə м / ( LIV -ər- MOR -ее-əm )
Массовое число [293]
Ливерморий в периодической таблице
Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец 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 Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон
Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон
Po

Lv

(Usn)
москваливерморийтеннессин
Атомный номер ( Z ) 116
Группа группа 16 (халькогены)
Период период 7
Блокировать   p-блок
Электронная конфигурация [ Rn ] 5f 14 6d 10 7s 2 7p 4 (прогноз)
Электронов на оболочку 2, 8, 18, 32, 32, 18, 6 (прогноз)
Физические свойства
Фаза на  СТП твердый (прогнозируемый)
Температура плавления 637–780  К (364–507 ° C, 687–944 ° F) (экстраполировано)
Точка кипения 1035–1135 К (762–862 ° C, 1403–1583 ° F) (экстраполировано)
Плотность (около  rt ) 12,9 г / см 3 (прогноз)
Теплота плавления 7,61  кДж / моль (экстраполировано)
Теплота испарения 42 кДж / моль (прогноз)
Атомные свойства
Состояния окисления (−2), ( +2 ), (+4) (прогнозируется)
Энергии ионизации
Радиус атома эмпирический: 183  pm (прогноз)
Ковалентный радиус 162–166 часов (экстраполировано)
Прочие свойства
Естественное явление синтетический
Количество CAS 54100-71-9
История
Именование в честь Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса , частично названной в честь Ливермора, Калифорния
Открытие Объединенный институт ядерных исследований и Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса (2000)
Основные изотопы ливермория
Изотоп Избыток Период полураспада ( t 1/2 ) Режим распада Продукт
290 Ур. син 8,3 мс α 286 эт
291 Ур. син 19 мс α 287 эт
292 Ур. син 13 мс α 288 эт
293 Ур. син 57 мс α 289 эт
294 Ур. син 54 мс? α 290 эт
Категория Категория: Ливерморий
| использованная литература

Ливерморий - это синтетический химический элемент с символом Lv и атомным номером 116. Это чрезвычайно радиоактивный элемент, который был создан только в лаборатории и не наблюдался в природе. Элемент назван в честь Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в США, которая в сотрудничестве с Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне , Россия, обнаружила ливерморий во время экспериментов, проведенных между 2000 и 2006 годами. Название лаборатории относится к Город Ливермор, Калифорния, где он расположен, который, в свою очередь, был назван в честь владельца ранчо и землевладельца Роберта Ливермора . Название было принято ИЮПАК 30 мая 2012 г. Известно четыре изотопа ливермория с массовыми числами от 290 до 293 включительно; самым долгоживущим среди них является ливерморий-293 с периодом полураспада около 60  миллисекунд . О пятом возможном изотопе с массовым числом 294 сообщалось, но еще не подтверждено.

В периодической таблице это трансактинидный элемент p-блока . Он принадлежит к 7-му периоду и помещен в группу 16 как самый тяжелый халькоген , хотя не подтверждено, что он ведет себя как более тяжелый гомолог полония- халькогена . Считается, что ливерморий имеет некоторые свойства, аналогичные свойствам его более легких гомологов ( кислород , сера , селен , теллур и полоний), и является металлом после перехода , хотя он также должен иметь несколько основных отличий от них.

Вступление

Графическое изображение реакции ядерного синтеза
Графическое изображение реакции ядерного синтеза . Два ядра сливаются в одно, испуская нейтрон . Реакции, в результате которых к этому моменту были созданы новые элементы, были похожими, с той единственной возможной разницей, что иногда выделялось несколько единичных нейтронов или ни одного.
Внешнее видео
значок видео Визуализация неудачного ядерного синтеза на основе расчетов Австралийского национального университета

Самые тяжелые атомные ядра образуются в ядерных реакциях, которые объединяют два других ядра неравных размеров в одно; грубо говоря, чем более неравны два ядра по массе, тем больше вероятность того, что они вступят в реакцию. Материал, состоящий из более тяжелых ядер, превращается в мишень, которую затем бомбардирует пучок более легких ядер. Два ядра могут сливаться в одно только в том случае, если они достаточно близко подходят друг к другу; Обычно ядра (все положительно заряженные) отталкиваются друг от друга из-за электростатического отталкивания . Сильное взаимодействие может преодолеть это отталкивание , но только в очень небольшом расстоянии от ядра; Таким образом, ядра пучка сильно ускоряются , чтобы сделать такое отталкивание незначительным по сравнению со скоростью ядра пучка. Сближаясь самим по себе не достаточно для двух ядер к предохранителю: когда два ядра приближаются друг к другу, они обычно остаются вместе в течение приблизительно 10 -20  секунд , а затем способов части (не обязательно в той же композиции , как и до реакции) , а не образует единую ядро. Если слияние действительно происходит, временное слияние, называемое составным ядром , представляет собой возбужденное состояние . Чтобы потерять энергию возбуждения и перейти в более стабильное состояние, составное ядро ​​либо делится, либо выбрасывает один или несколько нейтронов , которые уносят энергию. Это происходит примерно через 10 -16  секунд после первоначального столкновения.

Луч проходит через цель и достигает следующей камеры - сепаратора; если новое ядро ​​произведено, оно переносится этим лучом. В сепараторе вновь образованное ядро ​​отделяется от других нуклидов (от исходного пучка и любых других продуктов реакции) и переносится на детектор с поверхностным барьером , который останавливает ядро. Отмечается точное место предстоящего удара о детектор; также отмечена его энергия и время прибытия. Передача занимает около 10-6  секунд; Чтобы ядро ​​было обнаружено, оно должно выжить так долго. Ядро регистрируется снова после регистрации его распада и измерения местоположения, энергии и времени распада.

Устойчивость ядра обеспечивается сильным взаимодействием. Однако его диапазон очень мал; по мере того, как ядра становятся больше, его влияние на самые удаленные нуклоны ( протоны и нейтроны) ослабевает. В то же время ядро ​​разрывается электростатическим отталкиванием между протонами, так как оно имеет неограниченный радиус действия. Таким образом, ядра самых тяжелых элементов предсказываются теоретически и до сих пор наблюдались в основном распадом через моды распада, которые вызываются таким отталкиванием: альфа-распад и спонтанное деление ; эти режимы преобладают для ядер сверхтяжелых элементов . Альфа-распад регистрируется испускаемыми альфа-частицами , и продукты распада легко определить до фактического распада; если такой распад или серия последовательных распадов дает известное ядро, исходный продукт реакции можно определить арифметически. Однако в результате спонтанного деления образуются различные ядра, поэтому исходный нуклид не может быть определен по его дочерним элементам.

Таким образом, информация, доступная физикам, стремящимся синтезировать один из самых тяжелых элементов, - это информация, собранная в детекторах: местоположение, энергия и время прибытия частицы к детектору, а также данные о ее распаде. Физики анализируют эти данные и пытаются сделать вывод, что это действительно было вызвано новым элементом и не могло быть вызвано другим нуклидом, чем заявленный. Часто предоставленных данных недостаточно для вывода о том, что новый элемент определенно был создан, и нет другого объяснения наблюдаемых эффектов; были допущены ошибки в интерпретации данных.

История

Неудачные попытки синтеза

Первый поиск элемента 116 с использованием реакции между 248 Cm и 48 Ca был выполнен в 1977 году Кеном Хьюлетом и его командой в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL). Они не смогли обнаружить никаких атомов ливермория. Юрий Оганесян и его команда из Лаборатории ядерных реакций им. Флерова (ЛЯР) Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) впоследствии попытались провести реакцию в 1978 году и потерпели неудачу. В 1985 году в совместном эксперименте Беркли и команды Питера Армбрустера в GSI результат снова был отрицательным с расчетным пределом поперечного сечения 10–100 пбарн. Работы по реакциям с 48 Ca, которые оказались очень полезными в синтезе нобелия из реакции nat Pb + 48 Ca, тем не менее продолжались в Дубне: в 1989 г. был разработан сепаратор сверхтяжелых элементов, поиск целевых материалов и начало сотрудничества с LLNL был запущен в 1990 году, производство более интенсивных пучков 48 Ca началось в 1996 году, а подготовка к долгосрочным экспериментам с повышенной на 3 порядка чувствительностью проводилась в начале 1990-х годов. Эта работа непосредственно привела к получению новых изотопов элементов от 112 до 118 в реакциях 48 Ca с актинидными мишенями и к открытию 5 самых тяжелых элементов периодической таблицы: флеровия , московия , ливермория, теннессина и оганессона .

В 1995 году международная группа во главе с Сигурдом Хофманном из Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) в Дармштадте , Германия, попыталась синтезировать элемент 116 в реакции радиационного захвата (в которой составное ядро ​​выводится из возбуждения посредством чистого гамма-излучения без испарения нейтронов) между свинец -208 цель и селен -82 снарядов. Атомы элемента 116 не идентифицированы.

Неподтвержденные заявления об обнаружении

В конце 1998 года , польский физик Роберт Смоланкзек опубликовал расчеты по слиянию атомных ядер к синтезу сверхтяжелых атомов , в том числе элементов 118 и 116. Его расчеты свидетельствуют о том, что можно было бы сделать эти два элемента путем сплавления свинца с криптоном в тщательно контролируемых условия.

В 1999 году исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли использовали эти прогнозы и объявили об открытии элементов 118 и 116 в статье, опубликованной в Physical Review Letters , и очень скоро после того, как результаты были опубликованы в Science . Исследователи сообщили, что провели реакцию

86
36
Kr
+ 208
82
Pb
293
118
Og
+
п
289
116
Ур.
+ α

В следующем году они опубликовали опровержение после того, как исследователи из других лабораторий не смогли дублировать результаты, а сама лаборатория Беркли также не смогла их дублировать. В июне 2002 года директор лаборатории объявил, что первоначальное заявление об открытии этих двух элементов было основано на данных, сфабрикованных главным автором Виктором Ниновым .

Открытие

Мишень из кюрия-248, используемая в синтезе ливермория

Ливерморий был впервые синтезирован 19 июля 2000 года, когда ученые из Дубны ( ОИЯИ ) бомбардировали мишень из кюрия-248 ускоренными ионами кальция-48 . Был обнаружен одиночный атом, распадающийся альфа-излучением с энергией распада 10,54  МэВ до изотопа флеровия . Результаты были опубликованы в декабре 2000 г.

248
96
См
+ 48
20
Ca
296
116
Ур.
* → 293
116
Ур.
+ 3 1
0
п
289
114
Fl
+ α

Дочери Флеровий изотоп имел свойство , соответствующее таковые из Флеровий изотопа впервые синтезирован в июне 1999 года, который первоначально был назначен 288 Fl, что предполагает назначение родительских Ливерморий изотопа 292 Lv. Более поздняя работа в декабре 2002 г. показала, что синтезированный изотоп флеровия на самом деле был 289 Fl, и, следовательно, назначение синтезированного атома ливермория было соответственно изменено на 293 Lv.

Путь к подтверждению

Еще о двух атомах институт сообщил во время их второго эксперимента в апреле – мае 2001 г. В том же эксперименте они также обнаружили цепочку распадов, которая соответствовала первому наблюдаемому распаду флеровия в декабре 1998 г., который был отнесен к 289 Fl. Ни один изотоп флеровия с такими же свойствами, как тот, который был обнаружен в декабре 1998 года, больше никогда не наблюдался, даже в повторениях одной и той же реакции. Позже было обнаружено, что 289 Fl имеет другие свойства распада и что первым наблюдаемым атомом флеровия мог быть его ядерный изомер 289m Fl. Наблюдение 289m Fl в этой серии экспериментов может указывать на образование родительского изомера ливермория, а именно 293m Lv, или редкую и ранее ненаблюдаемую ветвь распада уже открытого состояния 293 Lv до 289m Fl. Ни одна из этих возможностей не является достоверной, и необходимы исследования, чтобы дать положительную оценку этой деятельности. Другая возможность предложила это назначение исходного атома декабря 1998 года по 290 Fl, так как энергия ближнего света используется в этом первоначальном эксперименте делает 2n правдоподобным канала; тогда его родительский элемент мог бы быть 294 Lv, но это назначение все еще нуждается в подтверждении в реакции 248 Cm ( 48 Ca, 2n) 294 Lv.

Команда повторила эксперимент в апреле – мае 2005 г. и обнаружила 8 атомов ливермория. Измеренные данные о распаде подтвердили отнесение первого открытого изотопа к 293 Lv. В этом прогоне команда также впервые наблюдала изотоп 292 Lv. В дальнейших экспериментах с 2004 по 2006 году, команда заменила цель кюрия-248 с зажигалкой кюриевого изотопом кюрием-245 . Здесь были обнаружены свидетельства двух изотопов 290 Lv и 291 Lv.

В мае 2009 года Совместная рабочая группа IUPAC / IUPAP сообщила об открытии копернициума и подтвердила открытие изотопа 283 Cn. Это означало фактическое открытие изотопа 291 Lv из подтверждения данных, относящихся к его внучке 283 Cn, хотя данные о ливермории не были абсолютно критичными для демонстрации открытия копернициума. Кроме того, в 2009 году, подтверждение от Беркли и Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) в Германии пришло к Флеровиям изотопов 286 до 289, немедленных дочерей четырех известных изотопов Ливерморий. В 2011 г. ИЮПАК оценил эксперименты дубненской группы 2000–2006 гг. В то время как они нашли самые ранние данные (не включая 291 Lv и 283 Cn) неубедительными, результаты 2004–2006 годов были приняты как идентификация ливермория, и элемент был официально признан обнаруженным.

Синтез ливермория был отдельно подтвержден в GSI (2012) и RIKEN (2014 и 2016). В эксперименте GSI 2012 года было показано , что одна цепь, предварительно отнесенная к 293 Lv, несовместима с предыдущими данными; считается, что эта цепь может происходить из изомерного состояния , 293m Lv. В эксперименте RIKEN 2016 года, по- видимому, был обнаружен один атом, который может быть отнесен к 294 Lv, альфа-распад до 290 Fl и 286 Cn, который подвергся спонтанному делению; однако первая альфа из продуцированного нуклида ливермория была пропущена, и отнесение к 294 Lv все еще остается неопределенным, хотя и правдоподобным.

Именование

Роберт Ливермор , косвенный тезка ливермория

Используя терминологию Менделеева для безымянных и неоткрытых элементов , Ливерморья иногда называют Ека полония . В 1979 году ИЮПАК рекомендовал использовать систематическое название элемента- заполнитель ununhexium ( Uuh ) до тех пор, пока не будет подтверждено открытие элемента и не будет принято решение о названии. Несмотря на то, что эти рекомендации широко использовались в химическом сообществе на всех уровнях, от кабинетов химии до сложных учебников, ученые в этой области по большей части игнорировали эти рекомендации, которые называли его «элементом 116» с символом E116 , (116) или даже просто 116 .

Согласно рекомендациям IUPAC, первооткрыватель или первооткрыватели нового элемента имеют право предложить имя. Открытие ливермория было признано Совместной рабочей группой (JWP) ИЮПАК 1 июня 2011 года вместе с открытием флеровия . По словам заместителя директора ОИЯИ, команда из Дубны изначально хотела назвать 116- й элемент « московия» в честь Московской области, в которой расположена Дубна, но позже было решено использовать это имя для элемента 115 . Название Livermorium и символ Lv были приняты 23 мая 2012 года. В названии признана Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса в городе Ливермор, Калифорния , США, которая сотрудничала с ОИЯИ в открытии. Город, в свою очередь, назван в честь американского владельца ранчо Роберта Ливермора , натурализованного мексиканского гражданина английского происхождения. Церемония присвоения имен флеровию и ливерморию прошла в Москве 24 октября 2012 года.

Прогнозируемые свойства

За исключением ядерных свойств, никаких свойств ливермория или его соединений не проводилось; это связано с его чрезвычайно ограниченным и дорогим производством, а также с тем, что он очень быстро разлагается. Свойства ливермория остаются неизвестными, и доступны только прогнозы.

Ядерная стабильность и изотопы

Предполагаемое расположение острова стабильности отмечено белым кружком. Пунктирная линия - линия бета- стабильности.

Ожидается, что ливерморий будет рядом с островом стабильности, центром которого являются коперникий (элемент 112) и флеровий (элемент 114). Из-за ожидаемых высоких барьеров деления любое ядро ​​на этом острове стабильности распадается исключительно за счет альфа-распада и, возможно, некоторого захвата электронов и бета-распада . В то время как известные изотопы ливермория на самом деле не имеют достаточно нейтронов, чтобы быть на острове стабильности, можно увидеть, как они приближаются к острову, поскольку более тяжелые изотопы, как правило, являются более долгоживущими.

Сверхтяжелые элементы производятся ядерным синтезом . Эти реакции синтеза можно разделить на «горячий» и «холодный», в зависимости от энергии возбуждения образовавшегося составного ядра. В реакциях горячего синтеза очень легкие высокоэнергетические снаряды ускоряются в сторону очень тяжелых целей ( актинидов ), в результате чего образуются составные ядра с высокой энергией возбуждения (~ 40–50  МэВ ), которые могут либо делиться, либо испаряться несколько (3-5) нейтроны. В реакциях холодного синтеза (в которых используются более тяжелые снаряды, как правило, четвертого периода , и более легкие мишени, обычно свинец и висмут ) образовавшиеся конденсированные ядра имеют относительно низкую энергию возбуждения (~ 10-20 МэВ), что снижает вероятность того, что эти продукты будут подвергаться реакциям деления. Когда слитые ядра охлаждаются до основного состояния , им требуется испускание только одного или двух нейтронов. В реакциях горячего синтеза обычно образуется больше продуктов, богатых нейтронами, потому что актиниды имеют самое высокое отношение нейтронов к протонам среди любых элементов, которые в настоящее время могут быть получены в макроскопических количествах.

Важная информация о свойствах сверхтяжелых ядер может быть получена путем синтеза большего количества изотопов ливермория, особенно тех, у которых несколько нейтронов больше или меньше, чем у известных - 286 Lv, 287 Lv, 288 Lv, 289 Lv, 294 Lv и 295. Ур. Это возможно, потому что существует множество достаточно долгоживущих изотопов кюрия, которые можно использовать для изготовления мишени. Легкие изотопы можно получить путем сплавления кюрия-243 с кальцием-48. Они претерпят цепочку альфа-распадов, заканчивающуюся изотопами трансактинидов , которые слишком легкие, чтобы их можно было получить горячим синтезом, и слишком тяжелые, чтобы их можно было получить холодным синтезом.

Синтез тяжелых изотопы 294 Lv и 295 Lv может быть достигнут путем сплавления тяжелого изотопа кюрия кюрия-250 с кальцием-48. Сечение этой ядерной реакции будет около 1  picobarn , хотя это пока не представляется возможным производить 250 Cm в количествах , необходимых для целевого производства. После нескольких альфа-распадов эти изотопы ливермория достигают нуклидов на линии бета-стабильности . Кроме того, захват электронов может также стать важной модой распада в этой области, позволяя затронутым ядрам достичь середины острова. Например, прогнозируется, что 295 Lv будет альфа-распадом до 291 Fl , который подвергнется последовательному захвату электронов до 291 Nh, а затем до 291 Cn, который, как ожидается, будет в середине острова стабильности и будет иметь период полураспада примерно 1200 лет, давая наиболее вероятную надежду достичь середины острова с использованием современных технологий. Недостатком является то, что свойства распада сверхтяжелых ядер так близко к линии бета-стабильности в значительной степени не исследованы.

Другие возможности для синтеза ядер на острове стабильности включают квазиделение (частичное слияние с последующим делением) массивного ядра. Такие ядра имеют тенденцию к делению, изгоняя дважды магические или почти дважды магические фрагменты, такие как кальций-40 , олово-132 , свинец-208 или висмут-209 . Недавно было показано, что реакции многонуклонного переноса при столкновении ядер актинидов (таких как уран и кюрий ) могут быть использованы для синтеза богатых нейтронами сверхтяжелых ядер, расположенных на острове стабильности, хотя при образовании более легких элементов нобелий или сиборгиум более популярен . Последняя возможность синтезировать изотопы вблизи острова - это использовать контролируемые ядерные взрывы для создания потока нейтронов, достаточно высокого, чтобы обойти бреши нестабильности при 258–260 Фм и массовом числе 275 (атомные номера от 104 до 108 ), имитируя r- процесс, в котором актиниды впервые были произведены в природе и пропущен разрыв нестабильности вокруг радона . Некоторые такие изотопы (особенно 291 Cn и 293 Cn), возможно, даже были синтезированы в природе, но распались бы слишком быстро (с периодом полураспада всего в тысячи лет) и производились бы в слишком малых количествах (около 10 - 12 обилие свинца ), которые сегодня можно обнаружить как первичные нуклиды вне космических лучей .

Физический и атомный

В периодической таблице ливерморий является членом группы 16, халькогенов. Он появляется ниже кислорода , серы , селена , теллура и полония. Каждый предыдущий халькоген имеет шесть электронов на валентной оболочке, формируя конфигурацию валентных электронов ns 2 np 4 . В случае ливермория тенденция должна быть продолжена, и предполагается, что конфигурация валентных электронов будет 7s 2 7p 4 ; следовательно, ливерморий будет иметь некоторое сходство со своими более легкими сородичами . Вероятно возникновение разногласий; Большой вклад вносит спин-орбитальное (SO) взаимодействие - взаимодействие между движением электронов и спином . Это особенно сильно для сверхтяжелых элементов, потому что их электроны движутся намного быстрее, чем в более легких атомах, со скоростью, сопоставимой со скоростью света . Что касается атомов ливермория, он снижает энергетические уровни электронов 7s и 7p (стабилизируя соответствующие электроны), но два из уровней энергии электронов 7p стабилизируются больше, чем четыре других. Стабилизация 7s-электронов называется эффектом инертной пары , а эффект «разрыва» подоболочки 7p на более стабилизированные и менее стабилизированные части называется расщеплением подоболочки. Вычислительные химики рассматривают расщепление как изменение второго ( азимутального ) квантового числа l с 1 до 12 и 32 для более стабилизированных и менее стабилизированных частей подоболочки 7p, соответственно: подоболочка 7p 1/2 действует как вторая инертная пара, хотя и не такая инертная, как 7s-электроны, в то время как подоболочка 7p 3/2 может легко участвовать в химии. Для многих теоретических целей конфигурация валентных электронов может быть представлена ​​как отражающая разделение подоболочки 7p как 7s2
7p2
1/2
7p2
3/2
.

Эффекты инертных пар в ливермории должны быть даже сильнее, чем для полония, и, следовательно, степень окисления +2 становится более стабильной, чем состояние +4, которое может быть стабилизировано только наиболее электроотрицательными лигандами ; это отражается в ожидаемых энергиях ионизации ливермория, где есть большие промежутки между второй и третьей энергиями ионизации (соответствующими нарушению нереактивной оболочки 7p 1/2 ) и четвертой и пятой энергиями ионизации. В самом деле, ожидается, что 7s-электроны будут настолько инертными, что состояние +6 будет недостижимо. Ожидается, что температуры плавления и кипения ливермория сохранят тенденцию к снижению содержания халькогенов; таким образом, ливерморий должен плавиться при более высокой температуре, чем полоний, но кипеть при более низкой температуре. Он также должен быть плотнее полония (α-Lv: 12,9 г / см 3 ; α-Po: 9,2 г / см 3 ); подобно полонию, он также должен образовывать α- и β-аллотропы. Предполагается, что электрон водородоподобного атома ливермория (окисленный так, что у него есть только один электрон, Lv 115+ ) будет двигаться так быстро, что его масса в 1,86 раза больше массы неподвижного электрона из-за релятивистских эффектов . Для сравнения: ожидается, что показатели водородоподобного полония и теллура составят 1,26 и 1,080 соответственно.

Химическая

Предполагается, что ливерморий станет четвертым членом группы химических элементов 7p и самым тяжелым членом группы 16 в периодической таблице, после полония. Хотя это наименее теоретически изученный из 7p-элементов, ожидается, что его химический состав будет очень похож на полоний. Степень группового окисления +6 известна для всех халькогенов, кроме кислорода, который не может расширять свой октет и является одним из самых сильных окислителей среди химических элементов. Таким образом, кислород ограничивается максимальным состоянием +2, присутствующим во фториде OF 2 . Состояние +4 известно для серы , селена , теллура и полония, которое претерпевает сдвиг в стабильности от восстановления для серы (IV) и селена (IV), являясь наиболее стабильным состоянием для теллура (IV), превращаясь в окисляющееся в полонии ( IV). Это предполагает снижение стабильности для более высоких степеней окисления по мере перехода группы из-за возрастающей важности релятивистских эффектов, особенно эффекта инертной пары. Таким образом, наиболее стабильная степень окисления ливермория должна быть +2, а степень нестабильности - +4. Состояние +2 должно быть так же легко сформировано, как и для бериллия и магния , а состояние +4 должно быть достигнуто только с сильно электроотрицательными лигандами, такими как фторид ливермория (IV) (LvF 4 ). Состояние +6 вообще не должно существовать из-за очень сильной стабилизации 7s-электронов, что делает валентное ядро ​​ливермория всего четырьмя электронами. Более легкие халькогены также известны , чтобы сформировать -2 состояние как оксид , сульфид , селенид , теллурид и polonide ; из-за дестабилизации подоболочки ливермория 7p 3/2 состояние -2 должно быть очень нестабильным для ливермория, химический состав которого должен быть по существу чисто катионным, хотя более крупные расщепления подоболочки и спинорной энергии ливермория по сравнению с полонием должны давать уровень 2- немного менее нестабильно, чем ожидалось.

Ливерморан (LvH 2 ) будет самым тяжелым гидридом халькогена и самым тяжелым гомологом воды (более легкими являются H 2 S , H 2 Se , H 2 Te и PoH 2 ). Полан (гидрид полония) является более ковалентным соединением, чем большинство гидридов металлов, потому что полоний находится на границе между металлами и металлоидами и обладает некоторыми неметаллическими свойствами: он занимает промежуточное положение между галогенидом водорода, таким как хлористый водород (HCl), и гидридом металла, таким как станнан ( Sn H 4 ). Ливерморан должен продолжить эту тенденцию: он должен быть гидридом, а не ливерморидом, но все равно будет ковалентным молекулярным соединением. Ожидается, что спин-орбитальные взаимодействия сделают связь Lv – H длиннее, чем ожидалось, просто исходя из одних только периодических тенденций , и сделают угол связи H – Lv – H больше, чем ожидалось: это теоретически объясняется тем, что незанятые 8s-орбитали относительно низки в энергии и может гибридизоваться с валентными 7p-орбиталями ливермория. Это явление, получившее название «супервалентная гибридизация», не является чем-то необычным в нерелятивистских областях периодической таблицы; например, молекулярный дифторид кальция имеет участие 4s и 3d от атома кальция . Прогнозируется , что более тяжелые дигалогениды ливермория будут линейными , а более легкие - изогнутыми .

Экспериментальная химия

Однозначного определения химических характеристик ливермория пока не установлено. В 2011 году проводились эксперименты по созданию изотопов нихония , флеровия и московия в реакциях между снарядами кальция-48 и мишенями из америция-243 и плутония-244 . Цели включали свинец и висмут примеси и , следовательно , некоторые изотопы висмута и полония были получены в реакциях переноса нуклонного. Это, хотя и является непредвиденным осложнением, может дать информацию, которая поможет в будущих химических исследованиях более тяжелых гомологов висмута и полония, которыми являются, соответственно, московий и ливерморий. Полученные нуклиды висмут-213 и полоний-212m транспортировались в виде гидридов 213 BiH 3 и 212m PoH 2 при 850 ° C через блок фильтра из кварцевой ваты, удерживаемый танталом , что показывает, что эти гидриды были на удивление термически стабильными, хотя их более тяжелые родственные соединения McH 3 и LvH 2 , как ожидается, будут менее термостабильными из-за простой экстраполяции периодических трендов в p-блоке. До проведения химических исследований необходимы дальнейшие расчеты стабильности и электронной структуры BiH 3 , McH 3 , PoH 2 и LvH 2 . Ожидается, что московий и ливерморий будут достаточно летучими как чистые элементы, чтобы их можно было химически исследовать в ближайшем будущем, а свойство ливермория тогда будет разделяться с его более легким родственным полонием, хотя короткие периоды полураспада всех известных в настоящее время изотопов ливермория означают, что элемент пока недоступен для экспериментальной химии.

Примечания

использованная литература

Библиография

внешние ссылки