𬭊
𬭊(英语:Dubnium),是一种人工合成的化学元素,其化学符号为Db,原子序数为105。𬭊是一种极具放射性的超重元素及锕系后元素,其最稳定的已知同位素𬭊-268的半衰期约为16小时,这也是原子序大于101(钔)的元素中最长寿的同位素。𬭊不出现在自然界中,只能在实验室内以粒子加速器少量合成。其英文名Dubnium源自位于俄罗斯的小镇杜布纳(Dubna),也是𬭊最早被合成出的地方。
在元素周期表中,𬭊是一个位于d区块的过渡金属,为第7周期、第5族的成员。目前人们对𬭊的化学特性所知不多,但化学实验已证实了𬭊具有比钽更重的同族元素应有的属性。
在1960年代,苏联和美国加州的实验室制造了微量的𬭊元素。两国未能确定彼此的发现次序,因此双方科学家对其命名发生了争论,直到1997年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)确认了苏联的实验室最早合成该元素,并为双方妥协而取名为Dubnium。
概论[编辑]
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历史[编辑]
发现[编辑]
位于杜布纳的联合核研究所(当时在前苏联内)在1968年首次报告发现𬭊元素。研究人员以氖-22离子撞击镅-243目标。他们报告了能量为9.40 MeV和9.70 MeV的α活动,并认为这些活动指向同位素260Db或261Db:
- 243
95Am
+ 22
10Ne
→ 265−x
105Db
+ x
n
两年后,杜布纳的团队把产物与NbCl5反应后,对所得的氯化物使用温度梯度色谱法分离了两项反应产物。团队在挥发性氯化物中,辨认出一次2.2秒长的自发裂变活动,有可能来自五氯化𬭊-261(261DbCl5)。
同年,在柏克莱加州大学,由阿伯特·吉奥索领导的团队以氮-15离子撞击锎-249,肯定性地合成了𬭊-260。𬭊-260的所测得之α衰变半衰期为1.6秒,衰变能量为9.10 MeV,子衰变产物为铹-256:
- 249
98Cf
+ 15
7N
→ 260
105Db
+ 4
n
由柏克莱加州大学科学家们得出的结果并没有证实苏联科学家们的研究指出,𬭊-260的衰变能量为9.40 MeV或9.70 MeV的结论。因此余下𬭊-261为可能成功合成的同位素。在1971年,杜布纳的团队利用改善了的试验设备重复了他们的实验,并得以证实𬭊-260的衰变数据,所用反应如下:
- 243
95Am
+ 22
10Ne
→ 260
105Db
+ 5
n
1976年,杜布纳的团队继续用温度梯度色谱法研究这条反应,并辨认出产物五溴化𬭊-260(260DbBr5)。
1992年,IUPAC/IUPAP镄后元素工作小组评估了两个团队的报告,并决定双方的研究成果同时证实对𬭊元素的成功合成,因此双方应共同享有发现者的称誉。[8]
命名争议[编辑]
苏联团队建议名称Nielsbohrium(Ns),以纪念丹麦核物理学家尼尔斯·玻尔。美国团队则提出把新元素命名为Hahnium(Ha,𫒢、𨮟),以纪念德国化学家奥托·哈恩。因此,Hahnium一名在美洲及西欧广为科学家们所用,并出现于许多当时的文献中;而Nielsbohrium用于前苏联和东方集团国家。
两个团队就此对元素的命名产生了争议。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)就采用了临时的系统命名Unnilpentium(Unp)。为了解决争议,IUPAC于1994年提出名称Joliotium(Jl,鐈[来源请求]),纪念法国物理学家弗雷德里克·约里奥-居里。此名原先由苏联团队提议为元素102的名称,而该元素最后名为锘(Nobelium)。双方仍在元素104至106的命名问题上达不到共识。
鉴于国际上对104至107号元素名均存在较大分歧,全国科学技术名词化学名词审定委员会根据1997年8月27日IUPAC正式对101至109号元素的重新英文定名,于1998年7月8日重新审定、公布101至109号元素的中文命名,其中105号元素中文名在《无机化学命名原则》(1980)中曾定为“𰾉”(hǎn,繁体为𫒢,图:File:Hahnium-hant.png)[9],现根据IUPAC决定的英文名Dubnium(Db),改定为“𬭊”(音同“杜”)。名称源自为获得该元素作过重要贡献的前苏联杜布纳联合核子研究所的所在地俄罗斯小镇杜布纳。[10][11]
IUPAC表示,位于柏克莱的实验室已经在多个元素的名称中得到了承认(如锫、锎、镅),且元素104和106已命名为𬬻(以卢瑟福命名)和𬭳(以西博格命名),因此应在元素105的命名上承认俄罗斯团队对发现元素104、105及106所作出的贡献。[12][13]
化学特性[编辑]
推算的属性[编辑]
在元素周期表中,元素105预测为6d系中第二个过渡金属,以及为5族最重的元素,位于钒、铌、钽之下。因为𬭊直接位于钽以下,所以也能称为eka-钽。5族元素有着明显的+5氧化态,而该特性在重5族元素中更为稳定。因此𬭊预计会形成稳定的+5态。较重的5族元素也具有+4和+3态,所以𬭊也有可能形成这些具还原性的氧化态。
从铌和钽的化学特性推算,𬭊会与氧反应形成惰性的五氧化物Db2O5。在碱性环境中,预计会形成邻𬭊配合物DbO3−
4。与卤素反应后,应形成五卤化物DbX5。铌和钽的五卤化物呈挥发性固态或呈气态的三角双锥形单体分子。因此,DbCl5预计将会是一种挥发性固体。同样,DbF5挥发性将更强。其卤化物经水解后,即形成卤氧化物MOX3。因此𬭊的卤化物DbX5应会和水反应形成DbOX3。根据已知较轻的5族元素与氟离子的反应,预计𬭊在和氟离子反应后会形成一系列氟配合物。其中五氟化物和氟化氢反应后会形成六氟𬭊酸离子DbF−
6。若氟化物过剩,则会形成DbF2−
7和DbOF2−
5。如果𬭊的特性是钽的延续,则更高的氟化物浓度会产生DbF3−
8,因为NbF3−
8目前是未知的。
实验化学[编辑]
通过气态热色谱法,对𬭊的化学特性的研究已进行了几年的时间。这些实验研究了铌、钽和𬭊放射性同位素的相对吸收属性。结果产生了典型的5族卤化物及卤氧化物:DbCl5、DbBr5、DbOCl3及DbOBr3。这些初期实验的报告通常称𬭊为Hahnium(中文对应译为“𫒢”)。
| 公式 | 名称 |
|---|---|
| DbCl5 | 五氯化𬭊 |
| DbBr5 | 五溴化𬭊 |
| DbOCl3 | 氯氧化𬭊 |
| DbOBr3 | 溴氧化𬭊 |
同位素[编辑]
如同其他高原子序的超重元素,𬭊的所有同位素都具有高度放射性,半衰期很短,非常不稳定。目前已知寿命最长的同位素为𬭊-268,半衰期约为16小时[6],这也是原子序大于101(钔)的元素中最长寿的同位素,但这种同位素难以被制成。[14]杜布纳联合原子核研究所于2012年的计算显示,预计𬭊所有同位素的最长半衰期不会显著超过一天。[15]
注释[编辑]
参考文献[编辑]
- ↑ 1.0 1.1 Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria. Transactinides and the future elements. Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (编). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 978-1-4020-3555-5.
- ↑ Chemical Data. Dubnium - Db (页面存档备份,存于互联网档案馆), Royal Chemical Society
- ↑ Östlin, A.; Vitos, L. First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals. Physical Review B. 2011, 84 (11). Bibcode:2011PhRvB..84k3104O. doi:10.1103/PhysRevB.84.113104.
- ↑ Haba, H.; Huang, M.; Kaji, D.; Kanaya, J.; Kudou, Y.; Morimoto, K.; Morita, K.; Murakami, M.; Ozeki, K.; Sakai, R.; Sumita, T.; Wakabayashi, Y.; Yoneda, A.; Kasamatsu, Y.; Kikutani, Y.; Komori, Y.; Nakamura, K.; Shinohara, A.; Kikunaga, H.; Kudo, H.; Nishio, K.; Toyoshima, A.; Tsukada, K. Production of 262Db in the 248Cm(19F,5n)262Db reaction and decay properties of 262Db and 258Lr. Physical Review C. 28 February 2014, 89 (2): 024618 [2 July 2023]. doi:10.1103/PhysRevC.89.024618.
- ↑ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K.; Kovrizhnykh, N. D.; et al. New isotope 286Mc produced in the 243Am+48Ca reaction. Physical Review C. 2022, 106 (064306). doi:10.1103/PhysRevC.106.064306.
- ↑ 6.0 6.1 Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K.; Kovrizhnykh, N. D.; et al. First experiment at the Super Heavy Element Factory: High cross section of 288Mc in the243Am+48Ca reaction and identification of the new isotope 264Lr. Physical Review C. 29 September 2022, 106 (3): L031301. Bibcode:2022PhRvC.106c1301O. S2CID 252628992. doi:10.1103/PhysRevC.106.L031301.
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- ↑ Barber, R. C.; Greenwood, N. N.; Hrynkiewicz, A. Z.; Jeannin, Y. P.; Lefort, M.; Sakai, M.; Ulehla, I.; Wapstra, A. P.; Wilkinson, D. H. Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements (Note: for Part I see Pure Appl. Chem., Vol. 63, No. 6, pp. 879–886, 1991). Pure and Applied Chemistry. 1993, 65 (8): 1757. doi:10.1351/pac199365081757.
- ↑ 中国化学会无机化学名词小组修订. 无机化学命名原则 : 1980, 统一书号:13031·2078. 1982-12: 4-5 [2020-11-10]. (原始内容存档于2021-09-22).
- ↑ 刘路沙. 101—109号元素有了中文定名. 光明网. 光明日报. [2020-11-10]. (原始内容存档于2020-11-10).
- ↑ 贵州地勘局情报室摘于《中国地质矿产报》(1998年8月13日). 101~109号化学元素正式定名. 贵州地质. 1998, 15: 298–298 [2020-11-10]. (原始内容存档于2020-12-03).
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- ↑ Karpov, A. V.; Zagrebaev, V. I.; Palenzuela, Y. M.; Greiner, W. Greiner, W. , 编. Exciting Interdisciplinary Physics. FIAS Interdisciplinary Science Series. Springer International Publishing. 2013: 69–79. ISBN 978-3-319-00046-6. doi:10.1007/978-3-319-00047-3_6 (English).
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参考书目[编辑]
- 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.
外部链接[编辑]
- 元素𬭊在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介绍(英文)
- EnvironmentalChemistry.com —— 𬭊(英文)
- 元素𬭊在The Periodic Table of Videos(诺丁汉大学)的介绍(英文)
- 元素𬭊在Peter van der Krogt elements site的介绍(英文)
- WebElements.com – 𬭊(英文)