鏌
鏌(英語:Moscovium),是一種人工合成的化學元素,其化學符號為Mc,原子序數為115。鏌是一種放射性極強的超重元素,所有同位素的半衰期都極短,極為不穩定,其最長壽的已知同位素為鏌-290,半衰期僅0.65秒。[6]鏌不出現在自然界中,只能在實驗室內以粒子加速器人工合成,於2003年用鈣-48離子撞擊鎇而發現。至今約有100個鏌原子被探測到[來源請求],所發現原子的質量數介於286至290間。
俄羅斯及美國科學家組成的團隊發現鈇後,於2003年在俄羅斯杜布納聯合原子核研究所(JINR)所合成。2015年12月,其被國際純化學和應用化學聯合會(IUPAC)和國際純粹與應用物理學聯合會(IUPAP)的聯合工作團隊認定為四個新元素之一,於2016年11月28日,正式以莫斯科州之名,將此元素命名為鏌,而莫斯科州正是杜布納聯合原子核研究所的所在地[7][8][9]。
在元素週期表中,鏌是位於p區的錒系後元素,屬於第7週期、第15族(氮族),是已知最重的氮族成員。由於沒有足夠穩定的同位素,因此目前未能通過化學實驗來驗證鏌是否與同族中第二重的元素鉍有着相似的化學特性。根據計算,鏌可能與同族中較輕的元素(氮、磷、砷、銻)有類似的化學性質,且屬於後過渡金屬,儘管計算也顯示鏌的某些性質可能和同族元素有較大差異。此外,鏌的性質可能也與鉈有顯著的相似之處,因為兩者在準閉合殼層之外,皆具有一個不太被束縛的電子。
概論[編輯]
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歷史[編輯]
發現[編輯]
2004年2月2日,由俄羅斯杜布納聯合核研究所和美國勞倫斯利福摩爾國家實驗室聯合組成的科學團隊在《物理評論快報》上表示成功合成了鏌。[10][11]他們使用48Ca離子撞擊243Am目標原子,產生了4個鏌原子。這些原子通過發射α粒子,衰變為284Nh,需時約100毫秒。
- <math>\,^{48}_{20}\mathrm{Ca} + \,^{243}_{95}\mathrm{Am} \to \,^{291}_{115}\mathrm{Mc} ^{*} \to \,^{288}_{115}\mathrm{Mc} + 3\,^{1}_{0}\mathrm{n}\to \,^{284}_{113}\mathrm{Nh} + \,^{4}_{2}\mathrm{He}</math>
美俄科學家的這次合作計劃也對衰變產物268Db進行了化學實驗,並證實發現了Uut。科學家在2004年6月和2005年12月的實驗中,通過量度自發裂變成功確認了𨧀同位素。[12][13]數據中的半衰期和衰變模式都符合理論中的268Db,證實了衰變來自於原子序為115的主原子核。但是在2011年,IUPAC認為該結果只是初步的,不足以稱得上是一項發現[14]。
2013年,由瑞典隆德大學核物理學家Dirk Rudolph領導的團隊在德國達姆施塔特GSI亥姆霍茲重離子研究中心,通過將鈣同位素撞擊鎇的方法再次合成了鏌[14]。
命名[編輯]
鏌最先被稱為「eka-鉍」。Ununpentium(Uup)是該元素獲得正式命名之前,IUPAC元素系統命名法所賦予的臨時名稱。研究人員一般稱之為「元素115」。
命名提議[編輯]
115號元素主要有兩個命名提議,一個是根據法國物理學家保羅·朗之萬命名為langevinium[15],另一個提議是根據Dubna研究所所在地莫斯科州命名為moscovium[16][17]。IUPAC於2016年11月28日正式採用後者。[18]
中文名稱[編輯]
2017年1月15日,中華人民共和國全國科學技術名詞審定委員會聯合國家語言文字工作委員會組織化學、物理學、語言學界專家召開了113號、115號、117號、118號元素中文定名會,將此元素命名為镆(讀音同「漠」)。[19]
2017年4月5日,中華民國國家教育研究院的化學名詞審譯委員會審譯修正通過之「化學元素一覽表」將此元素命名為「鏌」,音同「莫」。[20]
未來實驗[編輯]
Flerov核反應實驗室有計劃研究較輕的鏌同位素,所用反應為:241Am + 48Ca。[21]
同位素與核特性[編輯]
目前已知的鏌同位素共有5個,質量數介於286-290之間,全部都具有極高的放射性,半衰期極短,極為不穩定,且愈重的同位素穩定性愈高,因為它們更接近穩定島的中心,其中最長壽的同位素為鏌-290,半衰期約0.65秒,也是目前發現最重的鏌同位素。
化學屬性[編輯]
由於鏌的生產極為昂貴且每次的產量皆極少[22],產出的鏌又會在極短時間內發生衰變,因此目前除了核特性外,尚未利用實驗測量過任何鏌或其化合物的化學屬性,只能通過理論來預測。
推算的化學屬性[編輯]
鏌預計為7p系的第3個元素,是元素週期表中15 (VA)族最重的成員,位於鉍之下。這一族的氧化態為+V,但穩定性各異。氮的+V態大多是像N2O5這樣的分子的形式氧化態,實際上極難形成,因為它有較低的d軌態,而且氮原子容納不下5個配體。磷、砷和銻能夠表現出明顯的+V態特性,但鉍卻很難達到該氧化態,因為其6s2電子不易參與形成化學鍵。這個現象稱為「惰性電子對效應」,一般與6s電子軌態的相對論性穩定性相關。鏌預計會延續這個趨勢,並只會具有+III和+I氧化態。氮(I)和鉍(I)也存在,但較罕見,而鏌(I)很可能會有一些獨特的屬性,[23]可能比起鉍(I)更像鉈(I)。[24]由於自旋軌道耦合作用,鈇可能會有完整的軌態,並具有類似貴氣體的屬性。這樣的話,鏌可能只有一顆價電子,因為Mc+離子會和鈇有相同的電子排布,這可能使鏌具有類似於鹼金屬的性質。理論預測McF和McCl是離子化合物, Mc+離子半徑約為109–114 pm 。
註釋[編輯]
參考資料[編輯]
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Haire, Richard G. Transactinides and the future elements. Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (編). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 1-4020-3555-1.
- ↑ Chemical Data. Ununpentium - Uup (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館), Royal Chemical Society
- ↑ Kovrizhnykh, N. Update on the experiments at the SHE Factory. Flerov Laboratory of Nuclear Reactions. 27 January 2022 [28 February 2022].
- ↑ 4.0 4.1 Oganessian, Yuri Ts.; Abdullin, F. Sh.; Bailey, P. D.; et al. Synthesis of a New Element with Atomic Number Z=117. Physical Review Letters (American Physical Society). 2010-04-09, 104 (142502): 142502. Bibcode:2010PhRvL.104n2502O. PMID 20481935. doi:10.1103/PhysRevLett.104.142502.
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參考書目[編輯]
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- Kragh, H. From Transuranic to Superheavy Elements: A Story of Dispute and Creation. Springer. 2018. ISBN 978-3-319-75813-8.
外部連結[編輯]
- 元素鏌在洛斯阿拉莫斯國家實驗室的介紹(英文)
- EnvironmentalChemistry.com —— 鏌(英文)
- 元素鏌在The Periodic Table of Videos(諾丁漢大學)的介紹(英文)
- 元素鏌在Peter van der Krogt elements site的介紹(英文)
- WebElements.com – 鏌(英文)
- Uut and Uup Add Their Atomic Mass to Periodic Table(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)
- Superheavy elements(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)
- History and etymology (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)