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概況 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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名稱·符號·序數 | 鉝(Livermorium)·Lv·116 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
元素類別 |
未知 可能為貧金屬 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
族·週期·區 | 16·7·p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
標準原子質量 | [293] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
電子排布 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
歷史 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
發現 | 聯合核研究所及勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(2000年) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
物理性質 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
物態 | 固體(預測) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
密度 |
(接近室温) 12.9(預測)[1] g·cm−3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
蒸汽壓 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子性質 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
氧化態 | 2, 4(預測)[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
電離能 | 第一:723.6(預測)[1] kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
共價半徑 | 175(預測)[2] pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
雜項 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS號 | 54100-71-9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
最穩定同位素 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
主条目:鉝的同位素
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鉝[3][4](英语:Livermorium,Lv)是原子序為116的人造元素。其被正式命名前的臨時名稱為Ununhexium(Uuh),現名於2012年5月30日經國際純粹與應用化學聯合會同意後正式使用。[5]
它是元素週期表16族最重的元素,位於釙之下,但由於沒有足夠穩定的同位素,因此目前無法用實驗來研究它的特性。
科學家於2000年發現鉝,至今成功合成約30個原子。這些原子都是直接合成或是Uuo衰變的產物。已合成的鉝同位素質量數介乎290至293,其中293Lv是最穩定的,半衰期約為60毫秒。
2000年7月19日,位於俄羅斯杜布納聯合核研究所(JINR)的科學家使用48Ca離子撞擊248Cm目標,探測到鉝原子的一次α衰變,能量為10.54 MeV。結果於2000年12月發佈。[6]由於292Lv的衰變產物和已知的288Fl關聯,因此這次衰變起初被認為源自292Lv。然而其後科學家把288Fl更正為289Fl,所以衰變來源292Lv也順應更改到293Lv。他們於2001年4至5月進行了第二次實驗,再發現兩個鉝原子。[7]
在同樣的實驗裏,研究人員探測到鈇的衰變,並將此次衰變活動指定到289Fl。[7]在重複進行相同的實驗後,他們並沒有觀測到該衰變反應。這可能是來自鉝的同核異能素293bLv的衰變,或是293aLv的一條較罕見的衰變支鏈。這須進行進一步研究才能確認。
研究團隊在2005年4月至5月重複進行實驗,並探測到8個鉝原子。衰變數據證實所發現的同位素是293Lv。同時他們也通過4n通道第一次觀測到292Lv。[8]
2009年5月,聯合工作組在報告中指明,發現了的鎶同位素包括283Cn。[9]283Cn是291Lv的衰變產物,因此該報告意味著291Lv也被正式發現(見下)。
鉝的原文名稱Livermorium(Lv),是IUPAC在2012年5月30日正式命名的[11]。之前IUPAC根据系統命名法将之命名为Ununhexium(Uuh)[12]。科學家通常稱之為“元素116”(或E116)。
此前鉝被提議以俄羅斯莫斯科州(Moscow Oblast)名为Moscovium,但由于元素114和116是俄罗斯和美国劳伦斯利福摩尔国家实验室研究人员合作的产物,而元素114已经根据俄罗斯的要求命名,因此元素116最后以实验室所在地美国利弗莫尔市(Livermore)命名为Livermorium(Lv)[13][14]。
2012年6月2日,中华民国國家教育研究院的化學名詞審譯委員會將此元素暫譯為鉝。[3][4]2013年7月,中華人民共和國全國科學技術名詞審定委員會通過以鉝為中文定名。[4]
位於杜布納的團隊表示有意利用244Pu和50Ti的核反應合成鉝。通過這項實驗,他們可以研究是否可能以原子序大於20的發射體來合成原子序大於118的超重元素。雖然原定計劃在2008年進行,但這項實驗至今仍未開始。[15]
研究團隊也有計劃使用不同發射體能量來重複248Cm反應,以進一步了解2n通道,從而發現新的同位素294Lv。另外,他們計劃在未來完成4n通道產物292Lv的激發函數,並估量N=184核殼層對產生蒸發殘留物的穩定效應。
下表列出各種可用以產生116號元素的目標、發射體組合。
目標 | 發射體 | CN | 結果 |
---|---|---|---|
208Pb | 82Se | 290Lv | 至今失敗 |
232Th | 58Fe | 290Lv | 尚未嘗試 |
238U | 54Cr | 292Lv | 至今失敗 |
244Pu | 50Ti | 294Lv | 尚未嘗試 |
250Cm | 48Ca | 298Lv | 尚未嘗試 |
248Cm | 48Ca | 296Lv | 反應成功 |
246Cm | 48Ca | 294Lv | 尚未嘗試 |
245Cm | 48Ca | 293Lv | 反應成功 |
249Cf | 40Ar | 289Lv | 尚未嘗試 |
1998年,重離子研究所嘗試了輻射俘獲產物(x=0)以合成290Lv。他們限制截面為4.8 pb,並未發現任何原子。
有粗略的證據顯示重離子研究所在2006年曾經嘗試過這個反應。他們沒有發布實驗結果,表示很可能並沒有發現任何原子。[16]
1977年Ken Hulet和他的團隊在勞倫斯利福摩爾國家實驗室首次進行合成鉝的實驗。他們並未發現任何鉝原子。[17]尤里·奥加涅相和他的團隊在Flerov核反應實驗室之後在1978年嘗試了這個反應,但最終失敗。1985年,伯克利實驗室和在重離子研究所的Peter Armbruster(英语:Peter Armbruster)團隊進行了實驗,結果依然是失敗的,計算出來的截面限度為10至100 pb。[18]
2000年,杜布納的俄羅斯科學家終於成功探測到一個鉝原子,指向到同位素292Lv。[6]2001年,他們重複了這一個反應,再次合成了2個原子,驗證了此前的實驗結果。另外也不確定地探測到一個293Lv原子,因為其首次α衰變違背探測到。[7]2004年4月,團隊又再使用較高能量重複實驗,並發現了一條新的衰變鏈,指向到292Lv。根據這個發現,原先的數據就被重新指向到293Lv。不確定的衰變鏈因此可能是這個同位素的稀有的一條分支。這個反應另外有產生了2個293Lv原子。[8]
為了找出合成出的鉝同位素的原子量,在2003年3月至5月期間杜布納的團隊用48Ca離子撞擊245Cm目標。他們觀察到了兩個新的同位素:291Lv和290Lv。[19]這個實驗在2005年2月至3月成功重複進行,其中合成了10個原子,其衰變數據與2003年實驗報告中的相符。[20]
鉝也在Og的衰變中被探測到。2006年10月,在一個用48Ca離子撞擊249Cf的實驗中,3個Og原子被發現,並迅速衰變成鉝。[20]
觀察到290Lv,意味著成功合成了294Og,也證明了成功合成元素Og。
位於杜布納的Flerov核反應實驗室在2000至2006年進行了一系列的實驗,研究296,294,290Lv复核的裂變特性。實驗使用了4條核反應:248Cm+48Ca、246Cm+48Ca、244Pu+50Ti和232Th+58Fe。結果反映了這種原子核裂變的方式主要為放出閉殼原子核,如132Sn (Z=50, N=82)。另一發現為,使用48Ca和58Fe發射體的聚變裂變路徑產量相似,說明在未來合成超重元素時,可以使用58Fe發射體。另外,比較使用48Ca和50Ti發射體合成294Lv的實驗,如果用50Ti,聚變裂變產量約少3倍,表示未來能用於合成超重元素。[21]
1999年,勞倫斯伯克利國家實驗室在《物理評論快報》中宣布成功合成293Og(見Og)。[22]所指的同位素289Lv經過了11.63 MeV能量的α衰變,半衰期為0.64 ms。翌年,他們宣布撤回此前的發現,因為其他研究人員未能複製實驗結果。[23]2002年6月,實驗室主任公佈,原先這兩個元素的發現結果是建立在维克托・尼诺夫(英语:Victor Ninov)編造的實驗數據上的。
同位素 | 發現年份 | 核反應 |
---|---|---|
290Lv | 2002年 | 249Cf(48Ca,3n)[24] |
291Lv | 2003年 | 245Cm(48Ca,2n)[19] |
292Lv | 2004年 | 248Cm(48Ca,4n)[8] |
293Lv | 2000年 | 248Cm(48Ca,3n)[6] |
下表列出直接合成鉝的熱聚變核反應的截面和激發能量。粗體數據代表從激發函數算出的最大值。+代表觀測到的出口通道。
發射體 | 目標 | CN | 2n | 3n | 4n | 5n |
---|---|---|---|---|---|---|
48Ca | 248Cm | 296Lv | 1.1 pb, 38.9 MeV[8] | 3.3 pb, 38.9 MeV [8] | ||
48Ca | 245Cm | 293Lv | 0.9 pb, 33.0 MeV[19] | 3.7 pb, 37.9 MeV [19] |
利用量子穿隧模型的理論計算支持合成293,292Lv的實驗數據。[25][26]
下表列出各種目標-發射體組合,並給出最高的預計產量。
DNS = 雙核系統; σ = 截面
目標 | 發射體 | CN | 通道(產物) | σmax | 模型 | 參考資料 |
---|---|---|---|---|---|---|
208Pb | 82Se | 290Lv | 1n (289Lv) | 0.1 pb | DNS | [27] |
208Pb | 79Se | 287Lv | 1n (286Lv) | 0.5 pb | DNS | [27] |
238U | 54Cr | 292Lv | 2n (290Lv) | 0.1 pb | DNS | [28] |
250Cm | 48Ca | 298Lv | 4n (294Lv) | 5 pb | DNS | [28] |
248Cm | 48Ca | 296Lv | 4n (292Lv) | 2 pb | DNS | [28] |
247Cm | 48Ca | 295Lv | 3n (292Lv) | 3 pb | DNS | [28] |
245Cm | 48Ca | 293Lv | 3n (290Lv) | 1.5 pb | DNS | [28] |
鉝預計為7p系非金屬的第4個元素,並是元素週期表中16族(VIA)最重的成員,位於釙之下。這一族的氧化態為+VI,除了缺少d-軌域的氧外。硫、硒、碲及釙的氧化態都是+IV,穩定性由S(IV)和Se(IV)的還原性到Po(IV)的氧化性。Te(IV)是碲最穩定的氧化態。這表示較高氧化態穩定性較低,因此鉝應有氧化性的+IV態,以及更穩定的+II態。同族其他元素亦能產生−II態,如氧化物、硫化物、硒化物、碲化物和釙化物。
鉝的化學特性能從釙的特性推算出來。因此,它應在氧化後產生二氧化鉝(LvO2)。三氧化鉝(LvO3)也有可能產生,但可能性較低。在氧化鉝(LvO)中,鉝會展現出+II氧化態的穩定性。氟化後它可能會產生四氟化鉝(LvF4)和/或二氟化鉝(LvF2)。氯化和溴化後會產生二氯化鉝(LvCl2)和二溴化鉝(LvBr2)。碘對其氧化後一定不會產生比二碘化鉝(LvI2)更重的化合物,甚至可能完全不發生反應。[來源請求]
元素週期表 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||||||||||||
1 | H | He | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |||||||||||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |||||||||||
↓ |
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