Nihonium

Nihonium
←  Copernicius | Flerovium  →
113 Tl ↑ Nh [1] ↓ (Uhs) 113Nh [ 1]
Utseendet av en enkel substans
okänd
Atomegenskaper
Namn, symbol, nummer	Nihonium / Nihonium (Nh), 113
Grupp , punkt , block	13, 7, sid
Atommassa ( molmassa )	[286] ( massnummer för den mest stabila isotopen) [2]
Elektronisk konfiguration	förmodligen [ Rn ] 5f 14  6d 10  7s 2  7p 1
Atomradie	170 pm
Kemiska egenskaper
kovalent radie	172-180  pm
Joniseringsenergi	1:a: (beräknad) 704,9  kJ / mol  ( eV ) 2:a: (beräknad) 2238,5  kJ / mol  ( eV ) 3:a: (beräknat) 3203,3  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne
Densitet (vid ej )	(beräknat) 16 g/cm³
Smält temperatur	(beräknat) 700 K
Koktemperatur	(beräknat) 1430 K
Oud. fusionsvärme	(beräknat) 7,61 kJ/mol
Oud. avdunstningsvärme	(beräknat) 130 kJ/mol
Andra egenskaper
CAS-nummer	54084-70-7

Nihonium [3] ( lat.  Nihonium , Nh), som tidigare förekommit under de tillfälliga namnen ununtrium ( lat.  Ununtrium , Uut) eller eka-thallium [4] , är ett kemiskt grundämne i den 13:e gruppen (enligt den förlegade klassificeringen  , huvudundergruppen av grupp III ) av den 7:e perioden av det periodiska systemet . Atomnumret  är 113. Atommassan för den mest stabila kända isotopen , 286 Nh, med en halveringstid på 20 s [5] , är 286.182(5) a. e.m. [2] . Liksom alla supertunga grundämnen är det extremt radioaktivt .

Upptäcktshistorik

I februari 2004 publicerades resultaten av experiment utförda från 14 juli till 10 augusti 2003 , som ett resultat av vilket det 113:e elementet erhölls [6] [7] . Studierna utfördes vid Joint Institute for Nuclear Research (Dubna, Ryssland) vid cyklotronen U-400 med hjälp av Dubnas gasfyllda rekylseparator (DGFRS) i samarbete med Livermore National Laboratory (USA). I dessa experiment, genom att bombardera ett americiummål med kalciumjoner , syntetiserades isotoper av element 115 (nu kallat " moscovium ", Mc): tre 288 Mc-kärnor och en 287 Mc-kärna. Alla fyra kärnorna, som ett resultat av alfasönderfall, förvandlades till isotoper av element 113 ( 284 Nh och 283 Nh). Kärnorna i element 113 genomgick ytterligare alfa-sönderfall och blev isotoper av element 111 ( roentgenium ). En kedja av successiva alfasönderfall resulterade i de spontant klyvbara kärnorna av element 105 ( dubnium ).

Under 2004 och 2005 genomförde JINR ( i samarbete med Livermore National Laboratory) experiment på kemisk identifiering av slutprodukten av kedjans förfall 288 115 → 284 113 → 280 111 → 276 109 → 272 → 272 → 272 en långlivad (ca 28 timmar) isotop 268db . Experiment där ytterligare 20 händelser studerades bekräftade syntesen av de 115:e och 113:e elementen [8] .

I september 2004 tillkännagavs syntesen av isotopen av det 113:e elementet 278 Nh i mängden en atom av en grupp från RIKEN Institute (Japan) [9] . De använde fusionsreaktionen av zink- och vismutkärnor. Som ett resultat, över 8 år, lyckades japanska forskare registrera tre händelser av nihoniumatomers födelse: 23 juli 2004, 2 april 2005 och 12 augusti 2012 [10] .

Två atomer av en annan isotop, 282 Nh, erhölls vid JINR 2007 i reaktionen 237 Np + 48 Ca → 282 Nh+ 3 1 n [11] .

Ytterligare två isotoper - 285 Nh och 286 Nh erhölls vid JINR 2010 som produkter av två på varandra följande alfa-sönderfall av tennessine .

2013 erhölls nihoniumatomer av en grupp från Lunds universitet vid Institutet för tunga joner under experiment som bekräftade produktionen av nihonium enligt den teknik som användes av den rysk-amerikanska gruppen i Dubna [12] . 2015 upprepades samma produktionsmetod framgångsrikt vid Lawrence Berkeley National Laboratory [13] .

Att erhålla med metoden för kall fusion, som används av japanska forskare, har ännu inte ett enda laboratorium utfört på grund av dess låga effektivitet.

I augusti 2015, vid IUPAC- kongressen i Busan , tillkännagavs att rapporten om element numrerade 113, 115, 117 och 118 redan hade utarbetats [14] . Ingen detaljerad information har dock offentliggjorts. I december 2015 tillkännagavs att det slutliga beslutet om upptäcktsprioritet och namnet på kemiskt element nr 113 skulle fattas i januari 2016 vid ett möte i International Union of Pure and Applied Chemistry. Samtidigt har det redan rapporterats att RIKENs forskargrupp skulle prioriteras [15] . Den 30 december 2015 erkände IUPAC officiellt upptäckten av det 113:e elementet och prioriteringen av forskare från RIKEN i detta [16] . Således blev den 113:e det första elementet som upptäcktes i Japan och i allmänhet i ett asiatiskt land [17] .

Den heta fusionsmetoden som JINR-forskarna använde visade sig vara mycket effektivare än den kalla fusionsmetoden som användes av RIKEN-forskarna, vilket gjorde det möjligt att få flera tiotals nihoniumatomer mot tre från japanerna. Dessutom replikerades rysk-amerikanska experiment framgångsrikt i Darmstadt och Berkeley. Icke desto mindre erkände IUPAC / IUPAP-arbetsgruppen japanska forskares prioritet i upptäckten, eftersom de lätta isotoper av nihonium som erhållits av dem förvandlades till väl studerade isotoper under deras förfall, i synnerhet266
107Bh, och sönderfallen av tunga isotoper av nihonium som erhålls genom varmfusionsmetoden sker genom nya, aldrig tidigare observerade isotoper. Arbetsgruppen hade också tvivel om möjligheten att kemiskt skilja dubnium från rutherfordium med den metod som används av JINR-forskare i analysen av sönderfallsprodukter av nihonium- och moscoviumisotoper [18] .

Titel

Till en början användes det systematiska namnet ununtrium ( lat.  Ununtrium ) för det 113:e elementet , sammansatt av rötterna av latinska siffror som motsvarar ordningsnumret: Ununtrium - bokstavligen "en-en-tredjedel").

Forskarna som syntetiserade grundämnet från den ryska vetenskapsstaden Dubna föreslog att de skulle kalla det becquerelium ( Becquerelium , Bq) för att hedra upptäckaren av radioaktivitet, Henri Becquerel (tidigare föreslogs samma namn för att namnge det 110:e grundämnet, som blev darmstadtium [ 19] ). Forskare från Japan föreslog att man skulle döpa grundämnet japonium ( Japonium , Jp), nishinaniye ( Nishinanium , Nh) - för att hedra fysikern Yoshio Nishin ), eller rikenium ( Rikenium , Rk) - för att hedra RIKEN- institutet [20] [21 ] .

Den 8 juni 2016 rekommenderade IUPAC att grundämnet skulle få namnet "nihonium" ( Nihonium , Nh) enligt en av de två varianterna av Japans självnamn - Nihon, som översätts som " Land of the Rising Sun ". Namnet "nihonium" presenterades för det vetenskapliga samfundet för en fem månader lång diskussion från 8 juni till 8 november 2016, varefter det formellt skulle godkännas vid nästa IUPAC-kongress [22] planerad till juli 2017 [23] .

Den 28 november 2016 godkände IUPAC namnet "nihonium" för grundämnet 113 [24] [25] .

Får

Nihoniumisotoper erhölls som ett resultat av α-sönderfall av moscoviumisotoper [7] :

och även som ett resultat av kärnreaktioner

Kända isotoper

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Nihonium tillhör undergruppen bor , efter tallium i den . Nihonium är förmodligen en tung (med en uppskattad densitet på 16 g/cm 3 ) icke-övergångsmetall.

Liksom alla metaller i borundergruppen (som börjar med aluminium ) måste den vara mycket smältbar. Den beräknade smältpunkten för nihonium är 430 °C (något högre än tallium, som smälter vid 304 °C).

Nihoniums beräknade kemiska egenskaper antas vara mycket intressanta. Det förväntas att nihonium kommer att vara betydligt mindre reaktivt än tallium (vars egenskaper är närmare alkalimetaller ), och kommer att likna mer inte det, utan metallerna i den sekundära undergruppen av grupp I  - koppar eller silver [27] . Anledningen till detta är de relativistiska effekterna av interaktionen av en 7p elektron med två 7s 2 elektroner, vilket ökar joniseringsenergin för nihonium till 704,9 kJ/mol , vilket är mycket högre än joniseringsenergin för tallium ( 589,4 kJ/mol ) [28] .

Nihonium har den starkaste elektronaffiniteten av hela borundergruppen ( 0,64 eV ). Därför kan det också vara ett oxidationsmedel, till skillnad från alla tidigare grundämnen. Genom att fästa en elektron får nihonium en stabil elektronisk konfiguration av flerovium , så det kan visa viss likhet med halogener , vilket ger nihonider - salter där det finns en anjon Nh- . Sådana salter kommer dock att uppvisa ganska starka reducerande egenskaper, men den hypotetiska kombinationen av NhTs med tennessine kommer faktiskt att ha formen TsNh-nihonium kommer att vara oxidationsmedlet och tennessine reduktionsmedlet [29] .

Oxidationstillståndet +1 för nihonium är möjligt och kommer, liksom tallium, att vara det mest stabila oxidationstillståndet; dock är skillnaderna från talliums kemi ganska betydande. Så det förväntas att nihoniumhydroxid, till skillnad från talliumhydroxid , kommer att vara en svag bas som lätt sönderdelas till Nh 2 O (kanske kommer den inte att existera alls, som silverhydroxid ). Nihonium(I)-monohalider, som tallium(I)- och silver(I)-halogenider (förutom fluorider), kommer att vara svagt lösliga eller helt olösliga i vatten.

Förutom oxidationstillstånd −1 och +1 kommer nihonium att kunna uppvisa oxidationstillstånd +2, +3 och till och med +5, vilket motsäger gruppordningen. Ytterligare oxidation av nihonium utförs dock inte med hjälp av 7s 2 elektroner, vars splittring av ett par kräver för mycket energi, utan på grund av 6d elektronskalet. Därför kommer nihoniumföreningar i +3-oxidationstillståndet inte att likna föreningar av lättare analoger i detta oxidationstillstånd. Med tanke på trenden kommer detta oxidationstillstånd för nihonium att vara relativt instabilt, och nihonium kommer som regel att kunna bilda det med starka elektronegativa element ( fluor , klor , syre ). Formen på molekylen kommer att vara T-formad, och inte triangulär, som salter av andra element i borundergruppen i +3-oxidationstillståndet.

Det högsta oxidationstillståndet på +5 är teoretiskt möjligt, men endast med fluor och under svåra förhållanden, som guld(V)fluorid , och är sannolikt instabilt. Förekomsten av en NhF 6 - anjon antas dock vara stabil i sammansättningen av hypotetiska salter av fluoronikonsyra.

Anteckningar

1. ↑ 1 2 https://iupac.org/iupac-announces-the-names-of-the-elements-113-115-117-and-118/
2. ↑ 1 2 Meija J. et al. Grundämnenas atomvikter 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Vol. 88 , nr. 3 . — S. 265–291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 .
3. ↑ Namn på nya kemiska grundämnen 113, 115, 117 och 118 . JINR (8 juni 2016). Hämtad 8 juni 2016. Arkiverad från originalet 11 juni 2016. (ryska)
4. ↑ Eliav Ephraim , Kaldor Uzi , Ishikawa Yasuyuki , Seth Michael , Pyykkö Pekka. Beräknade energinivåer av tallium och eka-thallium (element 113)  // Physical Review A. - 1996. - 1 juni ( vol. 53 , nr 6 ). - S. 3926-3933 . — ISSN 1050-2947 . - doi : 10.1103/PhysRevA.53.3926 .
5. ↑ Grushina A. Biografier om nya element  // Vetenskap och liv . - 2017. - Utgåva. 1 . - S. 24-25 .
6. ↑ Oganessian Yu. Ts. et al. Experiment på syntesen av element 115 i reaktionen 243 Am( 48 Ca, xn) 291–x 115  // Physical Review C. - 2004. - Vol. 69. - P. 021601.
7. ↑ 12 Yu . Ts. Oganessian et al. Syntes av element 115 och 113 i reaktionen 243 Am+ 48 Ca  // Physical Review C. - 2005. - Vol. 72. - P. 034611.
8. ↑ NJ Stoyer et al. Kemisk identifiering av en långlivad isotop av Dubnium, en avkomling av element 115  // Kärnfysik A. - 2007. - Vol. 787, nr 1-4 . - s. 388-395.
9. ↑ 1 2 Kosuke Morita et al. Experiment på syntesen av element 113 i reaktionen 209 Bi( 70 Zn, n) 278 113  (engelska)  // Journal of the Physical Society of Japan. - 2004. - Vol. 73 , nr. 10 . - P. 2593-2596 .
10. ↑ Kosuke Morita et al. Nytt resultat i produktionen och förfallet av en isotop, 278 113, av det 113:e elementet  //  Journal of the Physical Society of Japan. - 2012. - Vol. 81 , nr. 103201 . - S. 1-4 .
11. ↑ 1 2 3 Oganessian Yu. Ts. et al. Syntes av isotopen 282 113 i 237 Np+ 48 Ca-fusionsreaktionen  (engelska)  // Physical Review C. - 2007. - Vol. 76. - P. 011601.
12. ↑ Rudolph D. et al. Spektroskopi av element 115 sönderfallskedjor   // Phys . Varv. Lett.. - 2013. - Vol. 111 , nr. 11 . — S. 112502 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.111.112502 .
13. ↑ Gates JM et al. Sönderfallsspektroskopi av element 115 döttrar: 280 Rg→ 276 Mt och 276 Mt→ 272 Bh   // Phys . Varv. C. - 2015. - Vol. 92 , nr. 2 . — S. 021301 . - doi : 10.1103/PhysRevC.92.021301 .
14. ↑ Hiroko Saito. Vem kommer att tilldelas upptäckten av det 113:e grundämnet i det periodiska systemet?  = ? _ - 2015. - September.
15. ↑ Japan kommer att vara det 113:e elementet i det periodiska systemet . Datum för åtkomst: 26 december 2015. Arkiverad från originalet 27 december 2015. (obestämd)
16. ↑ Upptäckt och tilldelning av element med atomnummer 113, 115, 117 och 118  . IUPAC (30 december 2015). Datum för åtkomst: 31 december 2015. Arkiverad från originalet 31 december 2015.
17. ↑ Japanerna erkändes som upptäckarna av det 113:e kemiska elementet , Vesti.ru  (31 december 2015). Arkiverad från originalet den 1 januari 2016. Hämtad 31 december 2015.
18. ↑ Barber RC, Karol PJ, Nakahara H., Vardaci E., Vogt EW Upptäckt av grundämnen med atomnummer större än eller lika med 113 (IUPAC Technical Report  )  // Pure Appl. Chem.. - 2011. - Vol. 83 , nr. 7 . - S. 1485 . - doi : 10.1351/PAC-REP-10-05-01 .
19. ↑ Kemi: Periodiska systemet: darmstadtium: historisk information (nedlänk) . Datum för åtkomst: 17 januari 2005. Arkiverad från originalet 17 januari 2005. (obestämd) 
20. ↑ Upptäcker element 113  (eng.)  (otillgänglig länk) . RIKEN News - november 2004. - Nr 281 . Hämtad 24 juli 2007. Arkiverad från originalet 26 augusti 2011.
21. ↑ Recensionsartikel "Diskusioner om prioritet vid upptäckten av transuranelement" (otillgänglig länk) . Hämtad 5 september 2004. Arkiverad från originalet 5 september 2004. (obestämd) 
22. ↑ IUPAC namnger de fyra nya elementen Nihonium, Moscovium, Tennessine och Oganesson  . IUPAC (8 juni 2016). Hämtad 8 juni 2016. Arkiverad från originalet 8 juni 2016.
23. ↑ 48:e IUPAC-RÅDSMÖTE. Busan, Korea 12-13 augusti 2015. Utkast till protokoll arkiverat 16 november 2016 på Wayback Machine .
24. ↑ IUPAC tillkännager namnen på elementen 113, 115, 117 och  118 . IUPAC (30 november 2016). Hämtad 30 november 2016. Arkiverad från originalet 23 september 2018.
25. ↑ Obraztsov P. Ununocty blev en oganesson  // Vetenskap och liv. - 2017. - Utgåva. 1 . - S. 22-25 .
26. ↑ 1 2 3 4 5 Nudat 2.3 . Hämtad 24 juli 2007. Arkiverad från originalet 13 maj 2019. (obestämd)
27. ↑ Fægri Knut , Saue Trond. Diatomiska molekyler mellan mycket tunga grundämnen i grupp 13 och grupp 17: En studie av relativistiska effekter på bindning  (engelska)  // The Journal of Chemical Physics. - 2001. - 8 augusti ( vol. 115 , nr 6 ). - P. 2456-2464 . — ISSN 0021-9606 . - doi : 10.1063/1.1385366 .
28. ↑ Haire RG Transactinides and the future elements // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements  (engelska) / Utg.: LR Morss, NM Edelstein, J. Fuger. — 3:e uppl. — Dordrecht, Nederländerna: Springer Science+Business Media , 2006. — ISBN 1-4020-3555-1 .
29. ↑ Stysziński J. Varför behöver vi relativistiska beräkningsmetoder? // Relativistiska metoder för kemister  (engelska) / Utg.: Maria Barysz, Yasuyuki Ishikawa. - 2010. - S. 99-164. —xiv, 613 sid. - (Challenges and Advances in Computational Chemistry and Physics, volym 10). - ISBN 978-1-4020-9975-5 .

Länkar

• Nihonium på Webelements
• Om elementsyntes på JINR-webbplatsen

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor norsk Stor ryss Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	J9U : 987007593035105171 LCCN : sh2012003544