Унунениум - Ununennium

Унунениум,  ₁₁₉ Ууэ

Ununennium
Произношение	/ ˌ uː n . ¯u п ɛ п я ə м / ( слушать ) ( OON -oon- Е.Н. -ее-əm )
Альтернативные названия	элемент 119, эка-франций
Унунениум 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 Беркелиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон Ununennium Унбинилий Унквадтриум Unquadquadium Унквадпентиум Унквадгексий Unquadseptium Unquadoctium Unquadennium Unpentnilium Unpentunium Unpentbium Unpenttrium Unpentquadium Unpentpentium Унпентексий Unpentseptium Непентоктий Unpentennium Унгекснилиум Унгексуниум Унгексбий Unhextrium Unhexquadium Неэкспентиум Унгексгексий Unhexseptium Унгексоктий Unhexennium Unseptnilium Unseptunium Несептбий Унбиуниум Унбибиум Унбитриум Унбиквадиум Унбипентиум Унбигексиум Unbiseptium Unbioctium Не двухлетний период Унтринилий Унтриуний Унтрибий Untritrium Untriquadium Untripentium Унтрихексий Untriseptium Untrioctium Untriennium Ункваднилиум Ункуадуниум Унквадбиум Пт ↑ Ууэ ↓ (Усть) oganesson ← унуненний → унбинилий
Атомный номер ( Z )	119
Группа	группа 1: водород и щелочные металлы
Период	период 8
Блокировать	s-блок
Электронная конфигурация	[ Og ] 8s 1 (прогнозируется)
Электронов на оболочку	2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 1 (прогноз)
Физические свойства
Фаза на  СТП	неизвестно (может быть твердым или жидким)
Температура плавления	273–303  К (0–30 ° C, 32–86 ° F) (прогноз)
Точка кипения	903 К (630 ° C, 1166 ° F) (прогноз)
Плотность (около  rt )	3 г / см 3 (прогноз)
Теплота плавления	2,01–2,05  кДж / моль (экстраполировано)
Атомные свойства
Состояния окисления	( +1 ), (+3) (прогнозируется)
Электроотрицательность	Шкала Полинга: 0,86 (прогноз)
Энергии ионизации
Радиус атома	эмпирический: 240  часов (прогноз)
Ковалентный радиус	263–281 ч. (Экстраполировано)
Прочие свойства
Кристальная структура	объемно-центрированной кубической (ОЦК) (экстраполировано)
Количество CAS	54846-86-5
История
Именование	Название систематического элемента ИЮПАК
Посмотреть разговаривать редактировать | использованная литература

Унунениум , также известный как эка-франций или элемент 119 , представляет собой гипотетический химический элемент с символом Uue и атомным номером 119. Унунениум и Uue - это временное систематическое название и символ ИЮПАК соответственно, которые используются до тех пор, пока элемент не будет обнаружен, подтвержден и принято решение о постоянном названии. В периодической таблице элементов ожидается, что это будет элемент s-блока , щелочной металл и первый элемент восьмого периода . Это самый легкий элемент, который еще не синтезирован.

Безуспешные попытки синтезировать элемент продолжаются в RIKEN (Япония) и Объединенном институте ядерных исследований ( Дубна , Россия). Теоретические и экспериментальные данные показали, что синтез унунениума, вероятно, будет намного сложнее, чем синтез предыдущих элементов, и что это может быть даже предпоследний элемент, который можно синтезировать с помощью современных технологий.

Положение унунения как седьмого щелочного металла предполагает, что он будет обладать свойствами, аналогичными его более легким аналогам . Однако релятивистские эффекты могут привести к тому, что некоторые из его свойств будут отличаться от тех, которые ожидаются от прямого применения периодических трендов . Например, ожидается, что унунений будет менее реактивным, чем цезий и франций, и будет ближе по поведению к калию или рубидию , и, хотя он должен показывать характерную степень окисления +1 для щелочных металлов, также прогнозируется, что он покажет +3 степень окисления, которая неизвестна ни в одном другом щелочном металле.

Вступление

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
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 быть обнаруженным, ядро ​​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

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 к очень тяжелым мишеням ( актинидам ), в результате чего образуются составные ядра с высокой энергией возбуждения (~ 40–50  МэВ ), которые могут делиться или, альтернативно, испарять несколько (от 3 до 5) ) нейтронов. В реакциях холодного синтеза (в которых используются более тяжелые снаряды, как правило, четвертого периода , и более легкие мишени, обычно свинец и висмут ), полученные 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. Однако в реакциях горячего синтеза обычно образуется больше продуктов, богатых нейтронами, поскольку актиниды имеют наивысшее отношение нейтронов к протонам среди любых элементов, которые в настоящее время могут быть получены в макроскопических количествах.

Унунений и унбинилий (элементы 119 и 120) - это элементы с наименьшими атомными номерами, которые еще не были синтезированы. Попытки синтезировать их будут раздвигать пределы существующей технологии из-за уменьшения сечений производственных реакций и их, вероятно, коротких периодов полураспада , которые, как ожидается, будут порядка микросекунд. Элементы помимо унбиуния (элемент 121), вероятно, будут слишком короткоживущими, чтобы их можно было обнаружить с помощью современных технологий: они будут распадаться за микросекунду, прежде чем достигнут детекторов. Возможность обнаружения элементов с 121 по 124 в значительной степени зависит от используемой теоретической модели, поскольку их период полураспада, по прогнозам, очень близок к границе в одну микросекунду. Ранее важную помощь (характеризуемую как «серебряные пули») в синтезе сверхтяжелых элементов оказывали деформированные ядерные оболочки вокруг гассия- 270, которые повышали стабильность окружающих ядер, а также существование квазистабильного нейтронно-богатого изотопа кальция- 48, который можно было бы использовать в качестве снаряда для производства большего количества нейтронно-богатых изотопов сверхтяжелых элементов. Чем больше нейтронов в сверхтяжелом нуклиде , тем ближе он будет к желаемому острову стабильности . Даже в этом случае у синтезированных изотопов все еще меньше нейтронов, чем ожидается на острове стабильности. Кроме того, использование кальция-48 для синтеза унунения потребует целевого эйнштейния -253 или -254, которые очень трудно производить в достаточно больших количествах (в настоящее время доступны только микрограммы; для сравнения доступны миллиграммы берклия и калифорния). Более практичное производство дополнительных сверхтяжелых элементов потребует снарядов тяжелее ⁴⁸ Ca.

Попытки синтеза

прошлый

Впервые синтез унунения был предпринят в 1985 году путем бомбардировки мишени эйнштейния-254 ионами кальция-48 на ускорителе superHILAC в Беркли, Калифорния:

²⁵⁴
₉₉Es
+ ⁴⁸
₂₀Ca
→ ³⁰²
₁₁₉Uue
* → без атомов

Атомы не были идентифицированы, что привело к предельному сечению 300 нбн . Более поздние расчеты показывают, что сечение 3n-реакции (в результате которой образуется ²⁹⁹ Uue и три нейтрона в качестве продуктов) на самом деле будет в шестьсот тысяч раз ниже этого верхнего предела, равного 0,5 pb.

Поскольку унунний является самым легким из неоткрытых элементов, в последние годы он стал целью экспериментов по синтезу, проводимых группами из Германии, России и Японии. Российская группа из Объединенного института ядерных исследований в Дубне, Россия, планировала провести эксперимент до 2012 года, но никаких результатов не было, что явно указывает на то, что либо эксперимент не был проведен, либо не были идентифицированы атомы унунния. С апреля по сентябрь 2012 года была предпринята попытка синтезировать изотопы ²⁹⁵ Uue и ²⁹⁶ Uue путем бомбардировки мишени из берклия- 249 титаном- 50 в Центре исследований тяжелых ионов GSI им. Гельмгольца в Дармштадте , Германия. Основываясь на теоретически предсказанном сечении, ожидалось, что атом унунения будет синтезирован в течение пяти месяцев после начала эксперимента.

²⁴⁹
₉₇Bk
+ ⁵⁰
₂₂Ti
→ ²⁹⁹
₁₁₉Uue
* → ²⁹⁶
₁₁₉Uue
+ 3 ¹
₀
п

²⁴⁹
₉₇Bk
+ ⁵⁰
₂₂Ti
→ ²⁹⁹
₁₁₉Uue
* → ²⁹⁵
₁₁₉Uue
+ 4 ¹
₀
п

Изначально планировалось, что эксперимент будет продолжен до ноября 2012 года, но был преждевременно остановлен, чтобы использовать мишень ²⁴⁹ Bk для подтверждения синтеза теннессина (что привело к изменению снарядов на ⁴⁸ Ca). Эта реакция между ²⁴⁹ Bk и ⁵⁰ Ti была предсказана как наиболее благоприятная практическая реакция для образования унунния, поскольку она довольно асимметрична, хотя и несколько холодна. (Реакция между ²⁵⁴ Es и ⁴⁸ Ca будет лучше, но приготовить миллиграммы ²⁵⁴ Es для мишени). Тем не менее, необходимое изменение от «серебряной пули» ⁴⁸ Ca к ⁵⁰ Ti делит ожидаемый выход унунения на около двадцати, так как выход сильно зависит от асимметрии реакции слияния.

Из-за предсказанных коротких периодов полураспада команда GSI использовала новую «быструю» электронику, способную регистрировать события распада за микросекунды. Атомы унунения не идентифицированы, что предполагает предельное сечение 65 фбн. Прогнозируемое фактическое поперечное сечение составляет около 40 фб, что находится в пределах современных технологий. (Рекордно низкое сечение экспериментально успешной реакции составляет 30 фб для реакции между ²⁰⁹ Bi и ⁷⁰ Zn с образованием нихония .)

Подарок

Команда из RIKEN в Вако , Япония начала бомбардировку целей из кюрия- 248 пучком ванадия -51 в июне 2018 года для поиска элемента 119. В качестве цели был выбран кюрий, а не более тяжелый берклий или калифорний , поскольку эти более тяжелые цели трудно поддаются подготовить. Ожидается, что уменьшенная асимметрия реакции уменьшит поперечное сечение примерно вдвое, что потребует чувствительности «порядка не менее 30 фб». В ²⁴⁸ мишени Cm была предоставлена Oak Ridge National Laboratory , которая обеспечила необходимую ²⁴⁹ мишени Bk из синтеза tennessine (элемент 117) в Дубне. Эксперимент RIKEN начался с того, что он проводился на циклотроне во время модернизации линейных ускорителей; модернизация была завершена в 2020 году. Бомбардировку обеих машин можно продолжать до тех пор, пока не будет зафиксировано первое событие; в настоящее время эксперимент проводится с перерывами не менее 100 дней в году. Хидэто Эньо , директор центра RIKEN Nishina, предсказал, что элементы 119 и 120, вероятно, будут обнаружены к 2022 году. Усилия команды RIKEN финансируются Императором Японии .

²⁴⁸
₉₆См
+ ⁵¹
₂₃V
→ ²⁹⁹
₁₁₉Uue
* → ²⁹⁶
₁₁₉Uue
+ 3 ¹
₀
п

²⁴⁸
₉₆См
+ ⁵¹
₂₃V
→ ²⁹⁹
₁₁₉Uue
* → ²⁹⁵
₁₁₉Uue
+ 4 ¹
₀
п

Предполагается, что образовавшиеся изотопы унунения претерпят два альфа-распада до известных изотопов московия ( ²⁸⁸ и ²⁸⁷ мегапикселей соответственно), что привяжет их к известной последовательности из пяти дальнейших альфа-распадов и подтвердит их образование. Прогнозируемое сечение этих реакций составляет около 10 фбн.

Планируется

После заявленного синтеза ²⁹³ Og в 1999 г. в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли из ²⁰⁸ Pb и ⁸⁶ Kr были предложены аналогичные реакции ²⁰⁹ Bi + ⁸⁶ Kr и ²⁰⁸ Pb + ⁸⁷ Rb для синтеза элемента 119 и его неизвестного тогда альфа. распадаются дочери , элементы 117 , 115 и 113 . Опровержение этих результатов в 2001 г. и более поздние расчеты сечений для реакций "холодного" синтеза ставят под сомнение эту возможность; например, максимальный выход 2 фб прогнозируется для производства ²⁹⁴ Uue в первой реакции. Пучки радиоактивных ионов могут обеспечить альтернативный метод использования свинцовой или висмутовой мишени и могут позволить производить больше нейтронно-богатых изотопов, если они станут доступны при требуемой интенсивности.

Команда Объединенного института ядерных исследований в Дубне , Россия, планировала начать новые эксперименты по синтезу унунения с использованием реакции ²⁴⁹ Bk + ⁵⁰ Ti с использованием нового экспериментального комплекса. По состоянию на ноябрь 2019 года результаты ожидались не раньше середины 2021 года.

Лаборатории RIKEN в Японии и ОИЯИ в России лучше всего подходят для этих экспериментов, так как они единственные в мире, где длительное время пучка доступно для реакций с низкими прогнозируемыми сечениями.

Именование

Используя терминологию Менделеева для безымянных и неоткрытых элементов , унуненний должно быть известно как Ека франция . Используя рекомендации IUPAC 1979 г. , элемент следует временно называть ununennium (символ Uue ) до тех пор, пока он не будет обнаружен, не будет подтверждено открытие и не будет выбрано постоянное имя. Хотя эти рекомендации широко используются в химическом сообществе на всех уровнях, от кабинетов химии до сложных учебников, они в основном игнорируются учеными, которые работают теоретически или экспериментально над сверхтяжелыми элементами, которые называют его «элементом 119» с символом E119 , (119) или 119 .

Прогнозируемые свойства

Ядерная стабильность и изотопы

Диаграмма стабильности нуклидов, использованная дубненской командой в 2010 году. Характеризованные изотопы показаны рамками. Ожидается, что за пределами элемента 118 (оганессон, последний известный элемент) линия известных нуклидов быстро войдет в область нестабильности без периодов полураспада в течение одной микросекунды после элемента 121. Эллиптическая область охватывает предсказанное местоположение острова стабильность.

Орбитали с высоким азимутальным квантовым числом увеличиваются по энергии, устраняя то, что в противном случае было бы разрывом в орбитальной энергии, соответствующей замкнутой протонной оболочке в элементе 114 , как показано на левой диаграмме, которая не учитывает этот эффект. Это поднимает следующую протонную оболочку в область вокруг элемента 120 , как показано на правой диаграмме, потенциально увеличивая период полураспада изотопов элемента 119 и 120.

Стабильность ядер значительно снижается с увеличением атомного номера после кюрия , элемента 96, период полураспада которого на четыре порядка больше, чем у любого известного в настоящее время элемента с более высоким номером. Все изотопы с атомным номером выше 101 подвергаются радиоактивному распаду с периодом полураспада менее 30 часов. Никакие элементы с атомными номерами выше 82 (после свинца ) не имеют стабильных изотопов. Тем не менее, по причинам , еще не хорошо изучен, есть небольшое повышение ядерной стабильности вокруг атомных номеров 110 - 114 , что приводит к появлению того , что известно в области ядерной физики , как « островок стабильности ». Эта концепция, предложенная профессором Калифорнийского университета Гленном Сиборгом , объясняет, почему сверхтяжелые элементы служат дольше, чем предполагалось.

Период полураспада при альфа-распаде, предсказанный для ^291–307 Uue, составляет порядка микросекунд. Самый длинный предсказанный период полураспада при альфа-распаде составляет ~ 485 микросекунд для изотопа ²⁹⁴ Uue. Если учесть все режимы распада, прогнозируемые периоды полураспада упадут до десятков микросекунд. Некоторые более тяжелые изотопы могут быть более стабильными; Фрике и Вабер предсказали, что ³¹⁵ Uue будет наиболее стабильным изотопом унунения в 1971 году. Это имеет последствия для синтеза унунения, поскольку изотопы с периодом полураспада менее одной микросекунды будут распадаться до того, как достигнут детектора, а более тяжелые изотопы не могут быть синтезированы с помощью столкновение любых известных пригодных к использованию ядер мишени и снаряда. Тем не менее, новые теоретические модели показывают, что ожидаемый энергетический разрыв между протонными орбиталями 2f _7/2 (заполнен на элементе 114) и 2f _5/2 (заполнен на элементе 120) меньше, чем ожидалось, так что элемент 114 больше не кажется будет стабильной сферической замкнутой ядерной оболочкой, и этот энергетический зазор может увеличить стабильность элементов 119 и 120. Следующее дважды магическое ядро теперь ожидается вокруг сферического ³⁰⁶ Ubb ( элемент 122 ), но с ожидаемым низким периодом полураспада и низкое сечение образования этого нуклида затрудняет его синтез.

Атомный и физический

Будучи элементом первого периода 8 , унунений, по прогнозам, будет щелочным металлом, заняв свое место в периодической таблице ниже лития , натрия , калия , рубидия , цезия и франция . Каждый из этих элементов имеет один валентный электрон на внешней s-орбитали (конфигурация валентных электронов n s ¹ ), который легко теряется в химических реакциях с образованием степени окисления +1 : таким образом, щелочные металлы являются очень реактивными элементами. Прогнозируется, что унунениум продолжит тенденцию и будет иметь конфигурацию валентных электронов 8s ¹ . Поэтому ожидается, что он будет вести себя так же, как и его более легкие сородичи ; однако предполагается, что он также будет отличаться от более легких щелочных металлов по некоторым свойствам.

Основной причиной предсказанных различий между унунением и другими щелочными металлами является спин-орбитальное (SO) взаимодействие - взаимодействие между движением электронов и спином . Взаимодействие SO особенно сильно для сверхтяжелых элементов, потому что их электроны движутся быстрее - со скоростью, сравнимой со скоростью света, - чем в более легких атомах. В атомах унунения он понижает уровни энергии электронов 7p и 8s, стабилизируя соответствующие электроны, но два из уровней энергии электронов 7p более стабилизированы, чем четыре других. Эффект называется расщеплением подоболочки, поскольку он разделяет подоболочку 7p на более стабилизированные и менее стабилизированные части. Вычислительные химики понимают расщепление как изменение второго ( азимутального ) квантового числа l от 1 до 1/2 и 3/2 для более стабилизированной и менее стабилизированной частей подоболочки 7p соответственно. Таким образом, внешний 8s-электрон унунения стабилизируется, и его становится труднее удалить, чем ожидалось, в то время как 7p _3/2 электроны соответственно дестабилизируются, что, возможно, позволяет им участвовать в химических реакциях. Эта стабилизация внешней s-орбитали (уже значимая для франция) является ключевым фактором, влияющим на химию ununennium, и заставляет все тенденции атомных и молекулярных свойств щелочных металлов менять направление после цезия.

Эмпирические (Na – Cs, Mg – Ra) и предсказанные (Fr – Uhp, Ubn – Uhh) атомные радиусы щелочных и щелочноземельных металлов с третьего по девятый период , измеренные в ангстремах.

Эмпирическое (Na – Cs), полуэмпирическое (Fr) и предсказанное (Uue) сродство к электрону щелочных металлов с третьего по восьмой период , измеренное в электрон-вольтах . Они уменьшаются от Li до Cs, но значение Fr492 ± 10 мэВ , что на 20 мэВ выше, чем у Cs, а у Uue намного выше - 662 мэВ.

Эмпирическая (Na – Fr, Mg – Ra) и прогнозируемая (Uue – Uhp, Ubn – Uhh) энергия ионизации щелочных и щелочноземельных металлов с третьего по девятый период, измеренная в электронвольтах.

Из-за стабилизации его внешнего 8s-электрона первая энергия ионизации унунения - энергия, необходимая для удаления электрона из нейтрального атома - по прогнозам будет на 4,53 эВ выше, чем у известных щелочных металлов, начиная с калия. Этот эффект настолько велик, что, по прогнозам, унбиуний (элемент 121) будет иметь более низкую энергию ионизации 4,45 эВ, так что щелочной металл в периоде 8 не будет иметь самую низкую энергию ионизации в периоде, как это верно для всех предыдущих периодов. Ожидается, что сродство к электрону унунениума будет намного больше, чем у цезия и франция; действительно, ожидается, что унунений будет иметь сродство к электрону выше, чем все щелочные металлы, более легкие, чем он, примерно на 0,662 эВ, близко к сродству кобальта (0,662 эВ) и хрома (0,676 эВ). Релятивистские эффекты также вызывает очень большая каплю в поляризуемости от унуненнего до 169.7  а.е. Действительно, статические дипольной поляризуемость (& alpha ; _D ) от унуненнего, величины , для которых воздействие относительности пропорциональны квадратом атомного номера элемента, были рассчитано, чтобы быть маленьким и похожим на натрий.

Электрон водородоподобного атома унунения - окисленный, так что у него есть только один электрон, Uue ^118+, - согласно предсказаниям, будет двигаться так быстро, что его масса в 1,99 раза больше массы неподвижного электрона, что является следствием релятивистских эффектов . Для сравнения: водородоподобный франций - 1,29, водородоподобный цезий - 1,091. Согласно простым экстраполяциям законов относительности, это косвенно указывает на сокращение атомного радиуса примерно до 240  пм , что очень близко к радиусу рубидия (247 пм); металлический радиус также соответственно снижен до 260 часов. Ожидается, что ионный радиус Uue ⁺ составит 180 пм.

Предполагается, что унуненний будет иметь температуру плавления от 0 ° C до 30 ° C: таким образом, он может быть жидкостью при комнатной температуре. Неизвестно, продолжает ли это тенденция к снижению точек плавления в группе, поскольку температура плавления цезия составляет 28,5 ° C, а температура франция оценивается примерно в 8,0 ° C. Температура кипения унунения ожидается около 630 ° C, что аналогично температуре кипения франция, которая, по оценкам, составляет около 620 ° C; это ниже, чем температура кипения цезия 671 ° C. Плотность унунения по разным прогнозам составляет от 3 до 4 г / см ³ , продолжая тенденцию к увеличению плотности вниз по группе: плотность франция оценивается в 2,48 г / см ³ , а плотность цезия, как известно, составляет 1,93 г / см ³ .

Химическая

Предполагается, что химический состав унунения аналогичен химическому составу щелочных металлов, но, вероятно, он будет вести себя больше как калий или рубидий, чем цезий или франций. Это связано с релятивистскими эффектами, поскольку в их отсутствие периодические тенденции предсказывают, что унунениум будет даже более реактивным, чем цезий и франций. Эта пониженная реакционная способность происходит из-за релятивистской стабилизации валентного электрона унунения, увеличения первой энергии ионизации унунения и уменьшения металлического и ионного радиусов ; этот эффект уже наблюдается для франция.

Химический состав унунения в степени окисления +1 должен быть больше похож на химию рубидия, чем на химию франция. С другой стороны, ионный радиус иона Uue ⁺ прогнозируется больше, чем радиус Rb ⁺ , потому что 7p-орбитали дестабилизированы и, таким образом, больше, чем p-орбитали нижних оболочек. Унуненний может также демонстрировать степень окисления +3 , которая не наблюдается ни в одном другом щелочном металле, в дополнение к степени окисления +1, которая характерна для других щелочных металлов, а также является основной степенью окисления всех известных щелочных металлов: это происходит из-за дестабилизации и расширения спинора 7p _3/2 , в результате чего его внешние электроны имеют более низкую энергию ионизации, чем можно было бы ожидать в противном случае. Ожидается, что многие соединения унунения будут иметь большой ковалентный характер из-за участия в связывании электронов 7p _3/2 : этот эффект также в меньшей степени проявляется во франции, который показывает некоторый вклад 6p _3/2 в связывание. в супероксиде франция (FrO ₂ ). Таким образом, вместо того , чтобы унуненний является наиболее электроположительным элементом, как простая экстраполяция , казалось бы, указует, цезий , а не сохраняет эту позицию, с унуненней в электроотрицательности , скорее всего , быть близко к натрию «с (0,93 по шкале Полинг). Стандартный восстановительный потенциал в Ууэ ⁺ пара / Ууэ прогнозируется на -2,9 В, то же самое, что и Fr ⁺ / Fr пара и чуть более , что из K ⁺ / K пара на -2.931 В.

Длины связей и энергии диссоциации связей MAu (M = щелочной металл). Все данные предсказаны, за исключением энергий диссоциации связей KAu, RbAu и CsAu.

Сложный	Длина связи (Å)	Энергия диссоциации связи (кДж / моль)
KAu	2,856	2,75
RbAu	2,967	2,48
CsAu	3,050	2,53
Фрау	3,097	2,75
UueAu	3,074	2,44

В газовой фазе и при очень низких температурах в конденсированной фазе щелочные металлы образуют ковалентно связанные двухатомные молекулы. Длины связи металл-металл в этих молекулах M ₂ увеличиваются по группе от Li ₂ до Cs ₂ , но затем уменьшаются после этого до Uue ₂ из-за вышеупомянутых релятивистских эффектов, которые стабилизируют 8s-орбиталь. Противоположная тенденция наблюдается для энергий диссоциации связи металл – металл . Связь Uue – Uue должна быть немного прочнее, чем связь K – K. Исходя из этих энергий диссоциации M ₂ , энтальпия сублимации (Δ H _sub ) унунения прогнозируется на уровне 94 кДж / моль (значение для франция должно быть около 77 кДж / моль).

Ожидается, что молекула UueF будет иметь значительный ковалентный характер из-за высокого сродства к электрону унунения. Связь в UueF находится преимущественно между орбиталью 7p на унуненнии и 2p-орбиталью фтора, с меньшим вкладом от 2s-орбитали фтора и 8s, 6d _{z ²} и двух других 7p-орбиталей унунния. Это сильно отличается от поведения элементов s-блока, а также золота и ртути , в которых s-орбитали (иногда смешанные с d-орбиталями) участвуют в связывании. Связь Uue – F релятивистски расширяется из-за расщепления 7p-орбитали на спиноры 7p _1/2 и 7p _3/2 , заставляя связывающие электроны попадать на самую большую орбиталь, измеряемую по радиусу: аналогичное расширение длины связи обнаруживается в гидриды At H и TsH. Связь Uue – Au должна быть самой слабой из всех связей между золотом и щелочным металлом, но при этом должна быть стабильной. Это дает экстраполированы средних адсорбции энтальпий (-Δ H _{объявления} ) 106 кДж / моль на золото (значение франций должно быть 136 кДж / моль), 76 кДж / моль на платину , и 63 кДж / моль на серебро , наименьшее всех щелочных металлов, которые демонстрируют возможность изучения хроматографической адсорбции унунения на поверхностях из благородных металлов . Энтальпия из адсорбции из унуненних на тефлоновую поверхности, по прогнозам, 17,6 кДж / моль, что было бы самым низким среди щелочных металлов: эта информация будет очень полезной для химии будущих экспериментов по унуненнему. Δ Н к _югу и -Δ H _{объявления} значения не пропорционально связаны для щелочных металлов, так как они изменяются в противоположных направлениях , как увеличивается число атомов.

Смотрите также

• Расширенная таблица Менделеева

Примечания

использованная литература

Библиография

• Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Wang, M .; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 .
• Байзер, А. (2003). Концепции современной физики (6-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC  48965418 .
• Хоффман, округ Колумбия ; Гиорсо, А .; Сиборг, GT (2000). Трансурановые люди: внутренняя история . World Scientific . ISBN 978-1-78-326244-1.
• Краг, Х. (2018). От трансурановых к сверхтяжелым элементам: история споров и создания . Springer . ISBN 978-3-319-75813-8.
• Загребаев, В .; Карпов, А .; Грейнер, В. (2013). «Будущее исследований сверхтяжелых элементов: какие ядра могут быть синтезированы в ближайшие несколько лет?». Журнал физики: Серия конференций . 420 (1). 012001. arXiv : 1207.5700 . Bibcode : 2013JPhCS.420a2001Z . DOI : 10.1088 / 1742-6596 / 420/1/012001 . ISSN  1742-6588 . S2CID  55434734 .

внешние ссылки

• Словарное определение ununennium в Викисловаре