錀
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Template:Zy（Template:Langx），是一種人工合成的化學元素，其化學符號為Template:化學式，原子序數為111。錀是一種放射性極強的超重元素及錒系後元素，不出現在自然界中，只能在實驗室內以粒子加速器少量合成。所有錀同位素的半衰期都很短，非常不穩定，其最重也最長壽的已知同位素為錀-282，其半衰期約為130秒。Template:NUBASE2020未經證實的同位素錀-286可能具有更長的半衰期，約為10.7分鐘。[1]目前科學家僅成功合成出極少量錀原子，德國達姆施塔特重離子研究所的研究團隊在1994年首次合成出錀元素，其名稱得自發現X射線的德國物理學家威廉·倫琴。除了基礎科學研究之外，錀沒有任何實際應用。
錀是元素週期表中11族的成員，所以其性質預計和同族元素金、銀、銅類似，但也可能與它們有一定差異。由於錀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其是否具有金的更重同族元素的性質。
概論[編輯]
歷史[編輯]
發現[編輯]
111號元素錀是由德國達姆施塔特的重離子研究所（GSI）於1994年12月8日，在粒子加速器內利用鎳-64轟擊鉍-209合成的。這次實驗成功產生了三粒272111原子：[2]
- <math>\,^{209}_{83}\mathrm{Bi} + \,^{64}_{28}\mathrm{Ni} \to \,^{272}\mathrm{111}\ + \,^{1}_{0}\mathrm{n}</math>
早在1986年，蘇聯的杜布納聯合原子核研究所就已經嘗試過這個反應，但沒有合成到272111原子。[3]IUPAC/IUPAP聯合工作小組（JWP）在2001年時認為沒有足夠證據證明當時確實發現了111號元素。[4]GSI的小組在2002年重複實驗，並再檢測到三粒原子。[5][6]在他們2003年的報告當中，JWP決定承認GSI團隊對此新元素的發現。[7]
命名[編輯]
依照門捷列夫對有待命名或尚未發現的元素的命名法，111號元素應名為類金（Template:Langx）。1979年，IUPAC推出用於提供臨時名稱及代用元素符號的元素系統命名法。根據這套命名法，111號元素應稱為腳本錯誤：沒有「Lang」這個模塊。，化學符號Uuu。[8]儘管各級化學教科書都廣泛使用IUPAC的命名，但行內的科學家卻一般直接稱它為「111號元素」，化學符號E111、(111)或111。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。
GSI於2004年提議把111號元素命名為腳本錯誤：沒有「Lang」這個模塊。，化學符號Rg[9]，以紀念發現X射線的科學家威廉·倫琴。[9]IUPAC於同年11月1日接受該提議。[9]2005年，全國科學技術名詞審定委員會提出第111號元素中文定名草案。2006年1月20日下午由全國科學技術名詞審定委員會、國家語言文字工作委員會組織召開的第111號元素中文定名研討會上，確定使用類推簡化字「𬬭」（讀音同「倫」），對應繁體字「錀」字，古意為一種金屬。[10][11]2007年3月21日，全國科學技術名詞審定委員會公佈這一結果，同時也宣佈該命名已經得到國家語言文字工作委員會同意。[12]
同位素與核特性[編輯]
腳本錯誤：沒有「main」這個模塊。
目前已知的錀同位素共有7個，質量數分別為272、274和278-282。Template:NUBASE2020此外，錀還有2個未被確認的同位素，質量數分別為283及286。[1]
錀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錀-282，半衰期約130秒，也是目前發現最重的錀同位素。更重但未經證實的同位素錀-283和錀-286可能具有更長的半衰期，分別為5.1分鐘和10.7分鐘。除了錀-282外，其他壽命較長的同位素有錀-280和錀-281，半衰期分別為3.9秒和11秒[13]，剩下4種較輕同位素的半衰期均以毫秒計。Template:NUBASE2020[13]大多數錀同位素主要發生α衰變或自發裂變Template:NUBASE2020，但錀-280也有機率發生電子捕獲。[14]
預測性質[編輯]
合成錀的成本高昂，產量極小[15]，且錀很不穩定，會迅速衰變。因此除了核性質以外，目前人們對錀元素的性質一無所知，只有理論預測。
物理性質[編輯]
由於電子電荷密度的差異，雖然較輕的同族元素金、銀、銅會形成面心立方晶系的晶體，但錀在室溫下預測會形成體心立方晶系的晶體。[16]錀的密度預測很高，達22.4–24.4 g/cm3；[17][18]作為比較，目前已知密度最高的元素鋨的密度為22.587 g/cm3。[19]錀的原子半徑預測約為114 pm。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。
化學性質[編輯]
錀預計將是第7周期的第9個過渡金屬，屬於週期表中最重的11族元素，位於銅、銀、金的下面。[20]錀的電離能、原子半徑、離子半徑預測與較輕的同族元素金相似，因此錀應該有11族元素的基本性質。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。不過，錀預測也有與其它11族元素不同的地方。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。
錀預測是惰性金屬。Rg3+/Rg的標準電極電勢為1.9 V，大於Au3+/Au的1.5 V。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。錀的第一電離能預測是1020 kJ/mol，與惰性氣體氡的1037 kJ/mol相近；錀的第二電離能的預測值2070 kJ/mol則與銀的第二電離能相同。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。從更輕的11族元素的最穩定氧化態推測，錀會有最穩定的+3氧化態，穩定的+5氧化態，以及不穩定的+1氧化態。錀(III)的性質預測與金(III)相似，但更穩定，且可以形成更多樣的化合物。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。由於相對論效應，金能夠在金化物，如金化銫中形成較穩定的−1氧化態，錀可能也能這樣做。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。不過，由於錀的電子親和能預測只有1.57 eV（151 kJ/mol）[21]，明顯低於金的2.31 eV（223 kJ/mol）[22]，因此含有錀(−1)的錀化物可能不穩定，甚至不存在。Template:Fricke1975
| File:AuF5-F2-calculated-B3LYP-2007-3D-balls.png | File:Rhenium-heptafluoride-3D-balls.png |
| 七氟化金實際上是五氟化金與氟分子形成的配合物，其中金的氧化態為+5[23] | 七氟化錀則預測含有真正達到+7氧化態的錀[24] |
第7周期的最後幾個過渡金屬的6d軌道因相對論效應和自旋-軌道作用而變得不穩定，導致6d軌道的電子能更好地參與成鍵，更易生成高氧化態。因此，錀的+5氧化態預測比金穩定。自旋-軌道作用使得有更多6d軌道電子參與成鍵的化合物更穩定，如Template:Chem預測比Template:Chem穩定，而Template:Chem又預測比Template:Chem穩定。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。Template:Chem的穩定性預測與Template:Chem相近，類似的銀化合物Template:Chem尚未被發現，預測僅能保持自身不分解成Template:Chem與F2。同樣地，Rg2F10預測和Au2F10一樣，在室溫下都是穩定的，而Ag2F10則預測會自發分解成Ag2F6與F2。七氟化金（AuF7）實際上是五氟化金的雙氟配合物AuF5·F2，這種構型的能量要比真正的七氟化金(VII)低。不過，真正的七氟化錀(VII)這個構象的能量要比RgF5·F2低，因此RgF7預測會以真正的七氟化錀(VII)這個構象存在。它預測不穩定，在室溫下會分解成Rg2F10與F2，並放出少許能量。[24]錀(I)預測難以合成。[25]腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。金可與氰離子形成配合物Template:Chem，錀預測也能與氰離子反應，形成類似的Template:Chem。[26]
理論預測認為ns亞電子層的相對論效應會在錀達到最高峰，因此對錀化學性質的預測要比前兩個元素——䥑和鐽來得多。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。相對論效應將雙原子分子RgH的Rg–H鍵鍵能翻倍，但自旋-軌道作用又把它削弱了0.7 eV（68 kJ/mol）。通式為AuX和RgX（X = F、Cl、Br、O、Au、Rg）的各種雙原子分子也已有研究。腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。[27]Rg+預測是最軟的金屬離子，比Au+還軟，不過目前對Rg+是酸還是鹼這一方面還有爭議。[28][29]Rg+在水溶液中預測可以形成Template:Le[Rg(H2O)2]+，其中Rg–O鍵長為207.1 pm。Rg+預測可與氨、磷化氫、硫化氫形成配合物。[29]
實驗化學[編輯]
由於合成錀同位素的反應產率低腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。，目前尚未有錀的化學實驗。[30]如果要對超重元素做化學實驗，那麼實驗中需要產生至少四粒原子，該超重元素同位素的半衰期需超過一秒，且每星期需要產生至少一粒原子。[20]雖然282Rg的半衰期長達130秒，能夠用於化學實驗，但通過實驗研究錀的化學還有另一阻礙，那就是錀同位素的產率太低，無法讓實驗持續幾個星期或幾個月來得到有顯著性差異的實驗結果。由於更重的元素的產量會比更輕的元素低，若要研究錀的氣相和溶液化學，必須一直分離和檢測錀同位素，並允許用自動化系統實驗。雖然理論預測認為ns亞電子層的相對論效應會在錀達到最高峰，吸引科學家對錀的興趣腳本錯誤：沒有「Footnotes」這個模塊。，但錀的實驗化學相較於更重的112號元素鎶至116號元素鉝，並沒有受到太大關注。[30][31]由鏌同位素288Mc和289Mc分別衰變產生的280Rg和281Rg有潛力用於化學實驗。[32]288Mc和289Mc分別衰變成280Rg和281Rg之前還會經過鉨同位素284Nh和285Nh，而這兩個鉨同位素早已有初步的化學實驗。[33]
註釋[編輯]
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參考資料[編輯]
參考書目[編輯]
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- ↑ Template:Cite journal (Note: for Part I see Pure Appl. Chem., Vol. 63, No. 6, pp. 879–886, 1991)
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