uus

uus

uus,全稱Ununseptium,是原子序為117的化學元素的臨時名稱。2012年6月25日,俄羅斯杜布納核聯合研究所申請將其加入門捷列夫化學元素周期表。原子質量為294

基本信息

簡介

Uus在元素周期表中的位置Uus在元素周期表中的位置

Uus(全稱Ununseptium)是原子序為117的化學元素的臨時名稱。它是一種人工合成的放射性化學元素,化學符號是Uus,原子序數是117,屬於鹵素之一。

它是目前(截至2012年)最後一個被發現的元素,在2009至2010年位於俄羅斯莫斯科州杜布納的一次美俄合作實驗中,一共有6個原子被發現。雖然它是鹵素中最重的元素,但是沒有可用的證據顯示它與其他鹵素(如)有類似的特性。

發現過程

1989年左右,俄羅斯杜布納聯合核研究所的尤里(YuriOganessian)和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的羅恩洛希德肯穆迪就已經開始合作研究超重元素了。
2010年,總部位於俄羅斯首都莫斯科郊外的杜布納聯合核研究所成功合成了117號新元素——在實驗室人工創造的最新的超重元素。一篇描述了這一新發現論文已經被《物理評論快報》接受發表。新元素目前尚未被命名,放入元素周期表的116號元素和118號元素之間的位置,這兩者都已經被發現。這種超重元素通常是具有非常強的放射性,並且幾乎立即會發生衰變。但是,許多研究人員認為甚至更重的元素也可能占據一個可以讓超重原子堅持了一段時間“穩定島”。新的工作進一步支撐了一觀點。對新元素的進行放射性衰變分析後,尤里的研究小組在新的論文中寫道:“為預測超重元素‘穩定島’的存在提供了試驗驗證”。由俄羅斯杜布納的聯合核研究所的尤里領導的研究小組報告稱用含有97個質子和152箇中子的錇249轟擊鈣Ca48——一種有20個質子和28箇中子組成的Ca40的同位素。撞擊會生成兩種擁有117個質子的同位素,其中一種核素有176箇中子,而另一種核素有177箇中子。
2012年,俄羅斯科研小組再次成功合成117號元素,從而為117號元素正式加入元素周期表掃清了障礙。雖然2010年就首次成功合成了117號元素,然而國際理論與套用化學聯合會(IUPAC)要求杜布納聯合核研究所再次合成該元素,之後他們才能正式批准將它加入元素周期表。杜布納聯合核研究所的一名高級負責人說,研究小組已經成功完成了驗證工作,並向IUPAC正式提交117號元素的登記申請;如果順利,117號元素將會在一年內被命名,並歸入元素周期表。據悉,杜布納聯合核研究所使用粒子回旋加速器,用由20個質子和28箇中子組成的鈣48原子,轟擊含有97個質子和152箇中子的錇249原子,生成了6個擁有117個質子的新原子,其中的5個原子有176箇中子,另一個原子有177箇中子。[2]
2014年5月2日,一個國際科研小組說,他們利用新實驗成功證實了117號元素的存在,這一成果使得該超重元素向正式加入元素周期表更近了一步。
最新實驗在德國亥姆霍茲重離子研究中心進行,歐洲、美國、印度、澳大利亞和日本等多國研究人員參與。他們在粒子加速器中,用鈣離子轟擊放射性元素錇,成功生成117號元素。117號元素很快又衰變成115號元素和113號元素。
這一成果發表在新一期《物理學評論通訊》上。研究人員接下來將把成果提交給國際純粹與套用化學聯合會審核,該聯合會將會決定是否還需進一步驗證。如果審核通過,該聯合會還將決定哪個機構擁有117號元素的命名建議權。
化學元素是具有相同核電荷數(即質子數)的同一類原子的總稱。序號在92以後的重元素在自然界中難以穩定存在,104號及以後的元素被稱為超重元素,壽命更加短暫,迄今所有的超重元素均為人工合成。不過按照已提出幾十年的“穩定島”理論,隨著新合成的元素越來越重,它們會變得更加穩定,存在壽命也隨之延長。
而成功合成117號元素,按照德國亥姆霍茲重離子研究中心科學主管霍斯特·施托克爾的評價,是“通往生產與探測位於‘穩定島’上的超重元素的重要一步”。

命名

原子序為117的元素在歷史上被稱為(eka-砹)。現用的ununseptium是IUPAC的臨時系統命名,在其發現被證實並且受IUPAC命名之前,作為該元素的代替名。通常,發現者建議的名稱會被使用。
根據IUPAC現時的指引,所有新發現元素最終的名稱必須以-ium結尾,因此Uus也不例外,儘管所有其他的鹵素名稱都以-ine結尾,如氟(Fluorine)和氯(Chlorine)等。

實驗

進行中的實驗
位於杜布納的科學家正在研究Bk+Ca核反應,以更了解Uut的化學性質。
未來的實驗
曾發現鎶元素,位於德國達姆施塔特重離子研究所(GSI)的團隊,已開始進行合成Uus的實驗。GSI表示如果他們無法從美國取得Bk的話,會轉而研究Pu(V,xn)反應,或Am(Ti,xn)。

同位素與核特性

核合成

下表列出能達到原子序117覆核的目標、發射體組合。
目標 發射體 CN 結果
Pb Br Uus 尚未嘗試
Th Co Uus 尚未嘗試
U Mn Uus 尚未嘗試
Np Cr Uus 尚未嘗試
Pu V Uus 尚未嘗試
Am Ti Uus 尚未嘗試
Cm Sc Uus 尚未嘗試
Bk Ca Uus 反應成功
Cf K Uus 尚未嘗試

2009年7月至2010年2月,聯合核研究所(JINR)進行了歷時7個月的實驗,使用了以上的反應試圖合成Uus。截面的數量級預測為2pb。蒸發殘留物Uus及Uus估計會有較長的衰變鏈,一直衰變到 或鐒。
該團隊於2010年4月發布了一篇科學文章,(最初的結果於2010年1月公布)表示一共探測到6個原子,其中有一個Uus和五個Uus原子。前者衰變時連續發放6顆α粒子,最終變為同位素Db,再進行自發裂變。後者衰變時只發放3顆α粒子,變為Rg,再進行自發裂變。這個反應在兩個激發能下進行:35MeV(2×10顆粒子)及39MeV(2.4×10顆粒子)。最初的衰變數據在聯合核研究所的網站上以演示形式發布。

同位素 發現年份 所用反應
Uus 2009年 Bk(Ca,3n)
Uus 2009年 Bk(Ca,4n)

理論計算

下表列出能產生Uus原子核的各種目標、發射體組合。

目標 發射體 CN 通道(產物) 最大截面 模型 參考資料
Bi Se Uus 1n (Uus) 15 fb 雙核系統
Bi Se Uus 1n (Uus) 0.2 pb 雙核系統
Th Co Uus 2n (Uus) 0.1 pb 雙核系統
U Mn Uus 2-3n (Uus) 70 fb 雙核系統
Pu V Uus 3n (Uus) 0.6 pb 雙核系統
Cm Sc Uus 4n (Uus) 2.9 pb 雙核系統
Cm Sc Uus 4n (Uus) 1 pb 雙核系統
Bk Ca Uus 3n (Uus) 2.1 pb; 3 pb 雙核系統
Bk Ca Uus 3n (Uus) 0.8, 0.9 pb 雙核系統

使用量子穿隧模型及巨觀微觀模型的質量估值所進行的理論計算預測,Uus同位素(117)的α衰變半衰期約為0.1–40ms。

理化性質

原子核293Uus和294Uus推算的衰變鏈原子核293Uus和294Uus推算的衰變鏈

價電子排布:可能為【】5f146d107s27p5

電子在每能級的排布2, 8, 18,32,32,18,7

核內中子數:173

核內質子數:117

核外電子數:117

核電荷數:117

顏色和狀態:金屬

化學性質

推算的化學性質
由於相對論性效應,某些估計的Uus化學性質(如鍵長)不會遵循周期表中鹵素的趨勢。Uus可能會擁有類金屬屬性,與砹相似。
原子數117;原子質量293u;組鹵素;電負性0;電子配置2/8/18/32/32/18/7;階段固體;熔點573k;沸點823k;電離能量742.9KJ/mol;共價半徑165pm;CAS54101-14-3

熱核聚變

249 Bk(48 Ca,xn)297-x Uus(x=3,4)

從249Bk( 48Ca,xn)反應產生297Uus覆核的激勵函式從249Bk( 48Ca,xn)反應產生297Uus覆核的激勵函式

2009年7月至2010年2月,聯合核研究所(JINR)進行了一個歷時7個月的實驗,使用了以上的反應試圖合成Uus。預測截面的數量級為2pb。蒸發殘留物,293 Uus及294 Uus。
2010年4月,聯合核研究所(JINR)發布了一份科學文章,(最初的結果於2010年1月公布)表示一共探測到6個原子,相鄰的294 Uus和293 Uus(5個)同位素。較重的那個同位素衰變時連續發放6顆α粒子,最終變為新同位素270 Db,再經自發裂變。較輕的那個衰變時只發放了3顆α粒子,直到281 Rg,再經自發裂變。這個反應在兩個激發能下進行:35MeV(2×1019 顆粒子)及39MeV(2.4×1019 顆粒子)。最初的衰變數據在聯合核研究所的網站上以演示形式發布 。

衰變特性

根據量子穿隧模型及巨觀微觀模型的質量估值的理論計算預測,Uus同位素(289–303 117)的α衰變半衰期約為0.1–40ms 。

推算的化學性質

某些估計的Uus化學性質(如鍵長)會和根據周期表上鹵素的趨勢推算的不同(由於相對論性效應)。它可能會擁有類金屬屬性,與相似。

歷史演變

發現

2010年1月,Flerov核反應實驗室在內部宣布他們已成功探測到一個新元素Z=117的放射性衰變。被發現的只有相鄰的兩種同位素,一共6個原子,它們都沒有衰變為較輕元素的已知同位素。結果於2010年4月9日在《物理評論快報》上刊登。

命名

科學家已經開始研究超重元素1989年左右,尤里和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的羅恩洛希德(左)和肯穆迪(右)在俄羅斯杜布納的聯合核研究所已經開始合作研究超重元素。

原子序為117的元素在歷史上被稱為(eka)。現用的ununseptium是IUPAC的臨時系統命名,作為該元素的發現被證實並且IUPAC授予名稱之前的代替名。通常,發現者建議的名稱會被使用。

根據IUPAC現時的指引,所有新發現元素最終的名稱必須以-ium結尾,因此Uus也不例外,儘管所有其他的鹵素名稱都以-ine結尾。

2012年6月25日,俄羅斯杜布納核聯合研究所申請將Uus加入門捷列夫化學元素周期表。預計審批和取名的過程需要一年左右。

進行中的實驗

位於杜布納的科學家正在進行對249Bk+48Ca核反應的研究,以更了解Uut的化學性質。

未來的實驗

位於達姆施塔特重離子研究所(GSI)的團隊,的發現人,已開始合成Uus的實驗。GSI表示如果他們無法從美國取得249 Bk的話,他們會他們會轉而研究244 Pu(51V,xn)反應,或243 Am(50Ti,xn)。

化學元素周期表

族→123456789101112131415161718電子層0族電子數
周期↓I A0
11
H
2
He
K2
II AIII AIV AV AVI AVII A
23
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
L
K
8
2
311
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
M
L
K
8
8
2
III BIV BV BVI BVII BVIIII BII B
419
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
N
M
L
K
8
18
8
2
537
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
O
N
M
L
K
8
18
18
8
2
655
Cs
56
Ba
57-
71
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
P
O
N
M
L
K
8
18
32
18
8
2
787
Fr
88
Ra
89-
103
104
Rf
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Uub
113
Uut
114
Uuq
115
Uup
116
Uuh
117
Uus
118
Uuo

鑭系元 素57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
錒系元 素89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
103
Lr

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