鎶

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鎶 ₁₁₂Cn

氫（非金屬） 氦（惰性氣體） 鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體） 鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體） 鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體） 銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體） 銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體） 鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體） 汞 ↑ 鎶 ↓ (Uhb) 錀 ← 鎶 → 鉨
概況
名稱·符號·序數	鎶（Copernicium）·Cn·112
元素類別	過渡金屬
族·週期·區	12·7·d
標準原子質量	[285]
电子排布	[Rn] 5f14 6d10 7s2 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2
歷史
發現	重離子研究所（1996年）
物理性質
物態	液體（（預測））
密度	（接近室温） 23.7 g·cm−3
沸點	357+112 −108 K，84+112 −108 °C，183+202 −194 °F
原子性質
氧化态 （粗体为常见氧化态）	0、+1、+2、+4 （預測）
电离能	第一：1154.9 kJ·mol−1 第二：2170.0 kJ·mol−1 第三：3164.7 kJ·mol−1 （更多） （全為估值）
原子半径	147 pm
共价半径	122 pm （預測）
雜項
晶体结构	六方密堆积（預測）
CAS号	54084-26-3
同位素
主条目：鎶的同位素 同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰變 方式 能量​（MeV） 產物 283Cn 人造 3.81 秒 α 9.520 279Ds SF – 285Cn 人造 30 秒 α 9.15, 9.03? 281Ds

鎶（ɡē）（英語：Copernicium），是一種人工合成的化學元素，其化學符號为Cn，原子序數为112。鎶是一種放射性極強的超重元素及錒系後元素，所有同位素的半衰期都很短，非常不穩定，其最長壽的已知同位素为²⁸⁵Cn，半衰期為28秒。鎶不出現在自然界中，只能在實驗室內以粒子加速器人工合成。截至目前，科学家用不同的核反应共合成出了75个鎶原子。在元素周期表第七周期的超重元素中，除了114号元素鈇以外，112号元素鎶也是稳定岛中心的另一候选元素，例如²⁸²Cn的激发态有可能具有较长的半衰期。

在元素周期表中，鎶位於d區，是第7週期、第12族的成員。鎶和金的化学反应显示，它是一种極易挥发的金属，在標準狀況下可能是揮發性液體甚至氣體，並似乎具有惰性氣體的屬性，和同族的汞相似，完全具有12族中的最重元素的應有屬性。

计算显示，鎶的某些性質和第12族中較輕的同族元素鋅、鎘和汞有较大的差异。最显著的不同就是鎶會在失去7s電子層前先失去两个6d层的电子。因此，根据相对论效应，鎶會是一种过渡金属。通过计算，科学家还发现鎶能呈稳定的+4氧化态，而汞則仅能在极端条件下呈+4态，锌和镉则不能呈+4态。科學家也精確地預測了鎶从游离态到化合态所需的能量。

位於德国达姆施塔特重离子研究所（GSI），由西格･霍夫曼和维克托·尼诺夫领导的研究团队在1996年首次合成出鎶。其名稱得自提出日心说的波蘭天文学家尼古拉·哥白尼。

历史

发现

位於德国达姆施塔特重离子研究所（GSI），由西格·霍夫曼和维克托·尼诺夫领导的研究团队在1996年首次合成出鎶元素。他们在重离子加速器中用高速运行的⁷⁰锌原子束轰击²⁰⁸铅目標體，获得一颗半衰期仅为0.24毫秒的²⁷⁷Cn原子（另一颗被击散）。制取该元素的核反应方程式为：

<math>\,^{70}_{30}\mathrm{Zn} + \,^{208}_{82}\mathrm{Pb} \, \to \,^{277}_{112}\mathrm{Cn} + \; ^1_0\mathrm{n} \; </math>

2002年重离子研究所重复相同的实验，再次得到一个鎶原子。2004年，日本一家研究机构也合成出了两个鎶原子。

名称

国际纯化学与应用化学联盟（IUPAC）在经过长期验证后，于2009年6月正式承认第112号元素的合成，并随后邀请霍夫曼領導的团队为112号元素提出一个永久名称。2009年7月17日，该团队提议将112号元素命名为Copernicium，缩写Cp，以纪念著名天文学家哥白尼（Copernicus）。他们称，将其命名为Cp的原因，是由哥白尼所提出的日心说与化学中的原子结构（卢瑟福模型）有很多相似之处。

Cp这个名称當時未获得IUPAC的正式承认。IUPAC在此后6个月的时间内进行审议，听取科学界的意见，并于2010年1月公布审议的结果。2009年9月，《自然》雜誌上的一篇文章指出符号Cp曾用於镥元素（Lutetium）的旧称（Cassiopeium），现在在配位化学中亦用于指环戊二烯（茂，Cyclopentadiene）配位体。根据目前IUPAC对元素的命名规则，新元素的提议名称是不得与其他元素名称或符号重复的。考虑到上述情况，为了避免歧义，IUPAC已把提议中的符号Cp改为Cn（Copernicium）。

2010年2月19日，德国重离子研究所正式宣布，经国际纯粹与应用化学联合会确认，由该所人工合成的第112号化学元素从即日起获正式名称“Copernicium”，相应的元素符号为“Cn”。

在台湾，此元素之中文名稱由國立編譯館化學名詞審議委員會和中國化學會名詞委員會開會討論後決定命名為鎶。

中华人民共和国全国科学技术名词审定委员会于2012年1月确定了鎶（读音同“哥”）的简体中文名称，获国家语言文字工作委员会批准后进入国家规范用字。

同位素與核特性

主条目：鎶的同位素

鿔的同位素列表

同位素	半衰期		衰变方式	发现年份	发现方法
	数值	来源
277Cn	0.79 !0.79 ms		α	1996年	208Pb(70Zn,n)
281Cn	180 !0.18 s		α	2010年	285Fl(—,α)
282Cn	0.83 !0.83 ms		SF	2003年	290Lv(—,2α)
283Cn	3810 !3.81 s		α, SF, EC?	2003年	287Fl(—,α)
284Cn	121 !121 ms		α, SF	2004年	288Fl(—,α)
285Cn	30000 !30 s		α	1999年	289Fl(—,α)
285mCn	15000 !15 s		α	2012年	293mLv(—,2α)
286Cn	8450 !8.45 s		SF	2016年	294Lv(—,2α)

目前已知的鎶同位素共有7個，質量數分別為277和281-286，此外鎶-285還有已知但未確認的亞穩態。鎶的同位素全部都具有極高的放射性，半衰期極短，非常不穩定，且較重的同位素大多比較輕的同位素來的穩定，其中最長壽的同位素為鎶-285，半衰期為28秒。除了鎶-285外，其他壽命較長的同位素有鎶-283（半衰期4秒）和未經證實的鎶-285m（15秒）及鎶-286（8.45秒），剩下的同位素半衰期皆短於1秒。大多數鎶同位素主要發生α衰變，有些則會發生自發裂變，此外鎶-283也有機率發生電子捕獲。

根據預測，更重的未發現同位素鎶-291和鎶-293可能具有相對極長的半衰期，長達數十年以上，因為理論上它們預計位於穩定島的中心附近，並且有機會在超新星的R-過程中生成，並在宇宙射線中檢測到，儘管它們的含量大約僅為鉛的10^-12倍。

化學屬性

推算的化學屬性

氧化態

鎶是6d系的最後一個過渡金屬，是元素週期表中12族最重的元素，位於鋅、鎘和汞下面。科學家預測，鎶與其他較輕的12族元素在屬性上有顯著差異。由於7s電子軌域的穩定加上相對論效應，6d軌域較不穩定性，因此Cn²⁺離子的電子排布很可能是[Rn]5f¹⁴6d⁸7s²，這和同族元素是不同的。在水溶液中，鎶很可能形成+2和+4氧化態，後者更穩定。在較輕的12族元素中，+2氧化態是最常見的，而只有汞能呈+4氧化態，但極少見。唯一一個已知的四價汞化合物（四氟化汞，HgF₄）也只能在極端條件下存在。 類似的鎶化合物CnF₄、CnO₂預計將更加穩定。雙原子離子Hg2+
2中汞具有+1態，但是Cn2+
2離子預計將不穩定，甚至不存在。

實驗化學

原子氣態

鎶有基態電子排布為[Rn]5f¹⁴6d¹⁰7s²，所以根據構造原理，鎶應該屬於週期表的12族。因此，它的屬性應表現為汞的較重同族元素，可與金等貴金屬形成二元化合物。鎶的化學實驗主要研究鎶在不同溫度下在金箔表面的吸附作用，從而計算出吸附焓值。由於7s軌域電子相對穩定，鎶表現出類似氡的屬性。實驗同時形成了汞和氡的放射性同位素，這使科學家能夠比較這些元素的吸附特性。

最初的化學實驗使用了²³⁸U(⁴⁸Ca,3n)²⁸³Cn反應。實驗檢測到目標同位素的自發裂變，半衰期為5分鐘。分析數據表明，鎶的揮發性比汞高，並似乎具有惰性氣體的屬性。然而，由於未能確定²⁸³Cn同位素的發現，因此科學家對這些化學實驗結果是持著疑問的。2006年4月至5月，Flerov核研究實驗室和保羅謝爾研究所的聯合團隊在聯合核研究所進行了鈇的合成實驗：²⁴²Pu(⁴⁸Ca,3n)²⁸⁷Fl，並在衰變產物中對²⁸³Cn進行研究。該實驗明確探測到兩個²⁸³Cn原子，並發現鎶和金會產生弱金屬-金屬鍵。這意味著鎶是具高揮發性的汞同類物，明確屬於12族。

2007年4月，科學家重復進行了這條反應，又合成了三個²⁸³Cn原子。該實驗證實了鎶的吸附特性，結果表示鎶完全具有12族中的最重元素的應有屬性。

参考书目

• Beiser, A. Concepts of modern physics 6th. McGraw-Hill. 2003. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC 48965418. 
• Hoffman, D. C.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T. The Transuranium People: The Inside Story. World Scientific. 2000. ISBN 978-1-78-326244-1. 
• 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

• 元素鎶在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹（英文）
• EnvironmentalChemistry.com —— 鎶（英文）
• 元素鎶在The Periodic Table of Videos（諾丁漢大學）的介紹（英文）
• 元素鎶在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
• WebElements.com – 鎶（英文）