Россия, Германия и Япония готовятся к синтезу элементов 119 и 120
Периодическая таблица химических элементов (на начало 2018 года)
В этом году Лаборатория ядерных реакций имени Г.Н. Флерова в Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне запустят новый ускорительный комплекс — Фабрику сверхтяжёлых элементов. Этот комплекс станет базой для синтеза новых химических элементов.
«Мы готовимся к синтезу первых двух элементов восьмого периода — 119-го и 120-го. Планируем начать соответствующие эксперименты в 2019 году», — сказал «Известиям» учёный секретарь Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ Александр Карпов.
Именно в Дубне на ускорительном комплексе У-400 были открыты 113-й элемент (нихоний, Nh, получился как побочный продукт при синтезе 115-го элемента), 115-й (московий, Mc), 117-й (теннесин, Ts) и 118-й (оганесон, Og).
Последний элемент назван в честь открывшего его академика Юрия Оганесяна. Предпоследний — в честь штата Теннесси, за вклад этого штата, в том числе Национальной лаборатории Ок-Ридж, Университета Вандербильта и Университета Теннесси в Ноксвилле, в изучение сверхтяжёлых элементов.
Сейчас периодическая таблица химических элементов заканчивается как раз 118-м элементом. На сегодня единственным известным нуклидом элемента является 294 Og с периодом полураспада в 1 мс и атомной массой 294,214(5) а. е. м.
Разумеется, искусственно синтезированный радиоактивный элемент 118 не встречается в природе. Точно так же не встречаются и новые элементы 119 и 120, которые собираются синтезировать в Дубне. Вообще, в природе не встречаются элементы, атомные числа которых превышают 94. Трансурановые элементы производятся искусственно и обычно называются в честь учёных или по местонахождению лаборатории, получившей элемент.
Элемент 119 сейчас носит временное предварительное название унуннений (Uue), а элемент 120 — унбинилий (Ubn). Согласно правилам наименования новых элементов, принятым Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) в 2002 году, для обеспечения лингвистического однообразия всем новым элементам должны даваться названия, оканчивающиеся на «-ium». Название образуется из корней латинских числительных и буквально обозначает что-то наподобие «одно-одно-седьмой». В дальнейшем, после подтверждения открытия, название изменяют на постоянное.
Синтез унуннения (он же эка-франций) станет значительным событием для науки. Дело в том, что элемент с атомным номером 119 и прогнозированной атомной массой 316 а. е. м. после его синтеза станет первым элементом в восьмом периоде периодической таблицы химических элементов.
Попытка синтеза элемента 119 предпринималась в 1985 году при помощи бомбардировки мишени из эйнштейния-254 ядрами кальция-48 на ускорителе SuperHILAC в Беркли. К сожалению, не удалось идентифицировать ни одного атома.
Кроме российских физиков из ОИЯИ, опыты по синтезу элемента 119 сейчас готовятся в Центре по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца (Германия) и Институте физико-химических исследований (RIKEN, Япония). Так, для получения 119-го элемента японские учёные собираются соединить ядра 23-го элемента ванадия и 96-го элемента кюрия, а для получения 120-го элемента — ядра того же кюрия и 24-го элемента — хрома. Для синтеза используют ускоритель частиц и модернизированный специально для этого газоразрядный ионный сепаратор.
Предполагается, что унуненний будет химически активным щелочным металлом, следующим после франция в группе, и будет повторять большинство свойств более лёгких аналогов. Но ожидается, что при этом он будет проявлять некоторые специфические химические свойства, которые присущи только ему и не присущи более лёгким аналогам.
Согласно теоретическим выкладкам химиков, унуненний по химическим свойствам будет предположительно больше похож на рубидий или калий, чем на цезий или франций, игнорируя тенденцию к увеличению химической активности элемента по мере роста порядкового номера.
Новый ускорительный комплекс в Дубне позволит увеличить количество получаемых сверхтяжёлых ядер примерно в 20–50 раз по сравнению с сегодняшними возможностями: «Эти ядра нестабильны, и для их изучения очень важна статистика, то есть количество получаемых атомов. На существующей аппаратуре эксперименты, которые мы планируем делать на фабрике, проводить можно, но они займут годы, а, может быть, и десятилетия. Фабрика будет в 20–50 раз более эффективна, исследования будут укладываться в недели или месяцы», — сказал Александр Карпов.
Синтез элементов 119 и 120 поможет приблизиться к загадке «острова стабильности» — гипотетической области таблицы Менделеева, где находятся самые долгоживущие сверхтяжёлые ядра.
Унуненний
Унуненний | |
---|---|
Название, символ, номер | Унуненний (Uue), 119 |
Атомная масса (молярная масса) |
[316] а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Og] 8s 1 (гипотеза основана на электронной конфигурации цезия и франция) |
Номер CAS | 54846-86-5 |
Элемент 119 после его синтеза будет первым элементом в восьмом периоде периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева.
История
Название «унуненний» используется как временное в научных статьях о поиске элемента 119. Трансурановые элементы всегда производятся искусственно и в конце концов обычно называются в честь учёных или по местонахождению лаборатории, получившей элемент. Попытка синтеза элемента 119 предпринималась в 1985 году при помощи бомбардировки мишени из эйнштейния-254 ядрами кальция-48 на ускорителе SuperHILAC в Беркли, Калифорния. Не было идентифицировано ни одного атома.
Es99 254 + Ca20 48 ⟶ Uue∗119 302 ⟶ осколки
Крайне маловероятно, что эта реакция будет полезной. Для увеличения чувствительности эксперимента до требуемого уровня необходимо сделать достаточно большую мишень из 254 Es, что является экстремально сложной задачей.
Планируют опыты по синтезу 119-го элемента российские учёные из ОИЯИ, европейские учёные из GSI, японские учёные из RIKEN.
Физические и химические свойства
Предполагается, что унуненний будет являться химически активным щелочным металлом, следующим после франция в группе, и будет повторять большинство свойств более лёгких аналогов, однако ожидается, что унуненний будет проявлять некоторые специфические химические свойства, которые присущи только ему и не присущи более лёгким аналогам. Некоторую сложность придаёт слабая изученность свойств химии франция, поскольку все его изотопы имеют малый период полураспада. Следовательно, наиболее тяжёлым хорошо изученным щелочным металлом является цезий.
Однако унуненний по химическим свойствам будет предположительно больше похож на рубидий или калий, чем на цезий или франций, игнорируя тенденцию к увеличению химической активности элемента по мере роста порядкового номера. Связано это с тем, что основной валентный электрон унуненния будет дополнительно стабилизирован релятивистским эффектом электронной оболочки 7p-подуровня, что приведёт к тому, что энергия ионизации унуненния будет выше, чем у франция (у самого франция за счёт аналогичного эффекта 6p-подуровня энергия ионизации также немного выше, чем у цезия).
Значительное увеличение энергии ионизации сделает унуненний менее химически активным, чем цезий или франций.
Расчётный атомный радиус у унуненния предполагается также существенно меньшим, чем у цезия или франция, и его значения находятся между калием и рубидием ( 240 пм для унуненния, 227 пм для калия и 248 пм для рубидия). Энергия ионизации унуненния будет почти равна энергии ионизации калия. Вместе с тем, радиус однозарядного иона унуненния будет всё же выше, чем у рубидия, за счёт дополнительных электронных оболочек.
Кроме типичной степени окисления для щелочных металлов +1, предполагается, что унуненний может стать первым щелочным металлом, для которого будет возможна степень окисления +3, что также связано с релятивистскими возможностями 7p-электронов, у которых предполагается низкая энергия ионизации.
Несмотря на ионный характер взаимодействия унуненния, к примеру, с химически активными неметаллами, в целом соединения унуненния будут иметь более ковалентный характер, чем соединения цезия. Такой эффект, в частности, в меньшей степени отмечался у франция.
Ожидается, что гидроксид UueOH является сильной щёлочью, но более слабой, чем CsOH, поскольку ковалентный характер связи будет дополнительно затруднять её диссоциацию в растворах и расплавах, и по силе она будет скорее соответствовать KOH.
Довольно интересным является то, что в отличие от предыдущих периодов, где гидроксиды щелочных металлов имели более основный характер и лучше растворялись в воде, чем щёлочноземельных металлов, UueOH будет, вероятно, более слабым основанием, чем Ubn(OH)2 — гидроксид следующего за ним элемента, унбинилия. Связано это с тем, что 2 гидроксильных иона по умолчанию сильнее одного, а большие ионы сверхтяжёлых элементов сделают лёгкость отщепления аниона настолько высокой, что стабилизирующее действие 7p-подуровня не сможет сдерживать 2 аниона.
Унуненний
Элемент 119 после его синтеза будет первым элементом в восьмом периоде периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева.
История
Название «унуненний» используется как временное в научных статьях о поиске элемента 119. Трансурановые элементы всегда производятся искусственно, и в конце концов обычно называются в честь ученых или по местонахождению лаборатории, которая работает над атомной физикой. Попытка синтеза элемента 119 предпринималась в 1985 году при помощи бомбардировки мишени из эйнштейния-254 ядрами кальция-48 на ускорителе SuperHILAC в Беркли, Калифорния. Не было идентифицировано ни одного атома.
Крайне маловероятно, что эта реакция будет полезной. Для увеличения чувствительности эксперимента до требуемого уровня необходимо сделать достаточно большую мишень из Es-254, что является экстремально сложной задачей.
Химия
Допонительная информация
Периодическая система химических элементов Менделеева
Классификация хим. элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона/
IA | IIA | IIIB | IVB | VB | VIB | VIIB | —- | VIIIB | —- | IB | IIB | IIIA | IVA | VA | VIA | VIIA | VIIIA | |
Период | ||||||||||||||||||
1 | 1 H Водород |
2 He Гелий |
||||||||||||||||
2 | 3 Li Литий |
4 Be Бериллий |
5 B Бор |
6 C Углерод |
7 N Азот |
8 O Кислород |
9 F Фтор |
10 Ne Неон |
||||||||||
3 | 11 Na Натрий |
12 Mg Магний |
13 Al Алюминий |
14 Si Кремний |
15 P Фосфор |
16 S Сера |
17 Cl Хлор |
18 Ar Аргон |
||||||||||
4 | 19 K Калий |
20 Ca Кальций |
21 Sc Скандий |
22 Ti Титан |
23 V Ванадий |
24 Cr Хром |
25 Mn Марганец |
26 Fe Железо |
27 Co Кобальт |
28 Ni Никель |
29 Cu Медь |
30 Zn Цинк |
31 Ga Галлий |
32 Ge Германий |
33 As Мышьяк |
34 Se Селен |
35 Br Бром |
36 Kr Криптон |
5 | 37 Rb Рубидий |
38 Sr Стронций |
39 Y Иттрий |
40 Zr Цирконий |
41 Nb Ниобий |
42 Mo Молибден |
(43) Tc Технеций |
44 Ru Рутений |
45 Rh Родий |
46 Pd Палладий |
47 Ag Серебро |
48 Cd Кадмий |
49 In Индий |
50 Sn Олово |
51 Sb Сурьма |
52 Te Теллур |
53 I Иод |
54 Xe Ксенон |
6 | 55 Cs Цезий |
56 Ba Барий |
* | 72 Hf Гафний |
73 Ta Тантал |
74 W Вольфрам |
75 Re Рений |
76 Os Осмий |
77 Ir Иридий |
78 Pt Платина |
79 Au Золото |
80 Hg Ртуть |
81 Tl Таллий |
82 Pb Свинец |
83 Bi Висмут |
(84) Po Полоний |
(85) At Астат |
86 Rn Радон |
7 | 87 Fr Франций |
88 Ra Радий |
** | (104) Rf Резерфордий |
(105) Db Дубний |
(106) Sg Сиборгий |
(107) Bh Борий |
(108) Hs Хассий |
(109) Mt Мейтнерий |
(110) Ds Дармштадтий |
(111) Rg Рентгений |
(112) Cp Коперниций |
(113) Uut Унунтрий |
(114) Uuq Унунквадий |
(115) Uup Унунпентий |
(116) Uuh Унунгексий |
(117) Uus Унунсептий |
(118) Uuo Унуноктий |
8 | (119) Uue Унуненний |
(120) Ubn Унбинилий |
||||||||||||||||
Лантаноиды * | 57 La Лантан |
58 Ce Церий |
59 Pr Празеодим |
60 Nd Неодим |
(61) Pm Прометий |
62 Sm Самарий |
63 Eu Европий |
64 Gd Гадолиний |
65 Tb Тербий |
66 Dy Диспрозий |
67 Ho Гольмй |
68 Er Эрбий |
69 Tm Тулий |
70 Yb Иттербий |
71 Lu Лютеций |
|||
Актиноиды ** | 89 Ac Актиний |
90 Th Торий |
91 Pa Протактиний |
92 U Уран |
(93) Np Нептуний |
(94) Pu Плутоний |
(95) Am Америций |
(96) Cm Кюрий |
(97) Bk Берклий |
(98) Cf Калифорний |
(99) Es Эйнштейний |
(100) Fm Фермий |
(101) Md Менделевий |
(102) No Нобелей |
(103) Lr Лоуренсий |
Щелочные металлы | Щёлочноземельные металлы | Лантаноиды | Актиноиды | Переходные металлы |
Лёгкие металлы | Полуметаллы | Неметаллы | Галогены | Инертные газы |
198095, г.Санкт-Петербург, ул.Швецова, д.23, лит.Б, пом.7-Н, схема проезда
119-й и 120-й элементы предложили назвать московием и оганесием
Зависимость стабильности изотопа от количества в нем протонов и нейтронов. В правом углу виден «островок стабильности» сверхтяжелых элементов.
Объединенный Институт Ядерных Исследований предложил названия для 119 и 120 элементов таблицы Менделеева. Согласно пресс-релизу Министерства Образования и Науки Российской Федерации, ОИЯИ предложит Международному Союзу по теоретической и прикладной химии (IUPAC) назвать их московий, в честь Московской области и оганесий, в честь Юрия Цолаковича Оганесяна, научного руководителя лаборатории ядерных реакций ОИЯИ, соавтора открытий 104-107 элементов периодической системы. Получить комментарий пресс-службы ОИЯИ не удалось.
Ранее Виктор Матвеев, директор ОИЯИ, рассказал о том, что название московий может получить 115-й элемент таблицы Менделеева. Об этом физик заявил на встрече с губернатором Московской области Андреем Воробьевым. Название связано с расположением города Дубны и ОИЯИ, где впервые и был синтезирован новый элемент.
Попытки синтеза унуненния (119) и унбинилия (120) предпринимались ранее. Так, в 1985 году 119-й элемент пыталась получить группа из Беркли на ускорителе superHILAC. Однако в реакции между мишенью из эйнштейния и ионами кальция ни одного атома нового элемента обнаружено не было. Косвенные свидетельства о синтезе 120-го элемента были получены в 2006-2008 году европейскими учеными, при попытках синтеза унбиквадия на Большом национальном ускорителе тяжелых ионов.
Физики из ОИЯИ сообщали о планах синтеза 119 элемента ранее, однако результаты опубликованы не были. Попытка синтеза 120-го элемента предпринималась российскими учеными в 2007 году, но ни одного рожденного атома зафиксировано не было. На 20 января 2016 года 119 и 120 элемент считались IUPAC не открытыми, сообщений об изменении их статуса Международная организация не публиковала.
Ранее, 30 декабря 2015 года, IUPAC подтвердил открытие элементов с номерами 113, 115, 117 и 118. На данный момент их названия — производные от числительных, соответствующих номерам. IUPAC отдал приоритет открытия 115, 117 и 118 элементов ОИЯИ, Ливерморской и Окриджской национальным лабораториям. Приоритет открытия 113 элемента отдан японским физикам из RIKEN, однако это решение оспаривается российской стороной.
Какой элемент таблицы Менделеева стоит под номером 119?
Как называется 119 элемент таблица Менделеева?
Под 119 номером в периодической таблице Менделеева располагается еще не открытый элемент. И название у него временное, и обозначение. После его синтеза, этот элемент будет первым в восьмом периоде.
Унуненний или Эка-франций. Все его свойства и особенности на данный момент только предполагаемы.
Согласно школьному определению валентность — это способность химического элемента образовывать то или иное количество химических связей с другими атомами.
Как известно, валентность бывает постоянной (когда химический элемент образует всегда одно и то же количество связей с другими атомами) и переменной (когда в зависимости от того или иного вещества валентность одного и того же элемента изменяется).
Определить валентность нам поможет периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева.
Действуют такие правила:
1) Максимальная валентность химического элемента равняется номеру группы. Например, хлор находится в 7-й группе, а значит, у него максимальная валентность равна 7. Сера: она в 6-й группе, значит, у неё максимальная валентность равна 6.
2) Минимальная валентность для неметаллов равна 8 минус номер группы. Например, минимальная валентность того же хлора равна 8 – 7, то есть 1.
Увы, из обоих правил имеются исключения.
Например, медь находится в 1-й группе, однако максимальная валентность меди равна не 1, а 2.
Кислород находится в 6-й группе, но у него валентность почти всегда 2, а вовсе не 6.
Полезно помнить ещё следующие правила:
3) Все щелочные металлы (металлы I группы, главной подгруппы) всегда имеют валентность 1. Например, валентность натрия всегда равна 1, потому что это щелочной металл.
4) Все щёлочно-земельные металлы (металлы II группы, главной подгруппы) всегда имеют валентность 2. Например, валентность магния всегда равна 2, потому что это щёлочно-земельный металл.
5) Алюминий всегда имеет валентность 3.
6) Водород всегда имеет валентность 1.
7) Кислород практически всегда имеет валентность 2.
8) Углерод практически всегда имеет валентность 4.
Следует помнить, что в разных источниках определения валентности могут отличаться.
Более или менее точно валентность можно определить как количество общих электронных пар, посредством которых данный атом связан с другими.
Согласно такому определению, валентность азота в HNO3 равна 4, а не 5. Пятивалентным азот быть не может, потому что в таком случае вокруг атома азота кружилось бы 10 электронов. А такого не может быть, потому что максимум электронов составляет 8.