𬭶

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𬭶 108Hs
氢（非金属） 氦（稀有气体）
锂（碱金属） 铍（碱土金属） 硼（类金属） 碳（非金属） 氮（非金属） 氧（非金属） 氟（卤素） 氖（稀有气体）
钠（碱金属） 镁（碱土金属） 铝（贫金属） 硅（类金属） 磷（非金属） 硫（非金属） 氯（卤素） 氩（稀有气体）
钾（碱金属） 钙（碱土金属） 钪（过渡金属） 钛（过渡金属） 钒（过渡金属） 铬（过渡金属） 锰（过渡金属） 铁（过渡金属） 钴（过渡金属） 镍（过渡金属） 铜（过渡金属） 锌（过渡金属） 镓（贫金属） 锗（类金属） 砷（类金属） 硒（非金属） 溴（卤素） 氪（稀有气体）
铷（碱金属） 锶（碱土金属） 钇（过渡金属） 锆（过渡金属） 铌（过渡金属） 钼（过渡金属） 锝（过渡金属） 钌（过渡金属） 铑（过渡金属） 钯（过渡金属） 银（过渡金属） 镉（过渡金属） 铟（贫金属） 锡（贫金属） 锑（类金属） 碲（类金属） 碘（卤素） 氙（稀有气体）
铯（碱金属） 钡（碱土金属） 镧（镧系元素） 铈（镧系元素） 镨（镧系元素） 钕（镧系元素） 钷（镧系元素） 钐（镧系元素） 铕（镧系元素） 钆（镧系元素） 铽（镧系元素） 镝（镧系元素） 钬（镧系元素） 铒（镧系元素） 铥（镧系元素） 镱（镧系元素） 镥（镧系元素） 铪（过渡金属） 钽（过渡金属） 钨（过渡金属） 铼（过渡金属） 锇（过渡金属） 铱（过渡金属） 铂（过渡金属） 金（过渡金属） 汞（过渡金属） 铊（贫金属） 铅（贫金属） 铋（贫金属） 钋（贫金属） 砹（类金属） 氡（稀有气体）
钫（碱金属） 镭（碱土金属） 锕（锕系元素） 钍（锕系元素） 镤（锕系元素） 铀（锕系元素） 镎（锕系元素） 钚（锕系元素） 镅（锕系元素） 锔（锕系元素） 锫（锕系元素） 锎（锕系元素） 锿（锕系元素） 镄（锕系元素） 钔（锕系元素） 锘（锕系元素） 铹（锕系元素） 𬬻（过渡金属） 𬭊（过渡金属） 𬭳（过渡金属） 𬭛（过渡金属） 𬭶（过渡金属） 鿏（预测为过渡金属） 𫟼（预测为过渡金属） 𬬭（预测为过渡金属） 鿔（过渡金属） 鿭（预测为贫金属） 𫓧（贫金属） 镆（预测为贫金属） 𫟷（预测为贫金属） 鿬（预测为卤素） 鿫（预测为稀有气体）
锇
↑
𬭶
↓
(Upo)
𬭛 ← 𬭶 → 鿏
外观
银白色（预测）[1]
概况
名称·符号·序数𬭶（Hassium）·Hs·108
元素类别过渡金属
族·周期·区8·7·d
标准原子质量[271]
电子排布[Rn] 5f14 6d6 7s2[2]
2, 8, 18, 32, 32, 14, 2
历史
发现重离子研究所（1984年）
物理性质
物态固态（预测）
密度（接近室温）
41（预测）[2] g·cm−3
原子性质
氧化态
（粗体为常见氧化态）		8, 6, 5, 4, 3, 2（预测）[1][2][3]
（实验证实的氧化态以粗体显示）
电离能第一：733.3 kJ·mol−1
第二：1756.0 kJ·mol−1
第三：2827.0 kJ·mol−1
（更多）
（估值[2]）
原子半径126（估值）[2] pm
共价半径134（估值）[4] pm
杂项
CAS号54037-57-9
同位素
主条目：𬭶的同位素
同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰变
方式 能量​（MeV） 产物
269Hs 人造 13 秒[5] α 9.27? 265Sg
270Hs 人造 9 秒 α 9.07 266Sg
271Hs[5] 人造 46 秒 α 9.48 267Sg

𬭶（hēi）（英语：Hassium），是一种人工合成的化学元素，其化学符号为Hs，原子序数为108。𬭶是一种放射性极强的超重元素及锕系后元素，其所有同位素的半衰期都很短，非常不稳定，其中寿命最长的是271Hs，半衰期仅约46秒。德国黑森邦达姆施塔特重离子研究所的研究团队在1984年首次合成出𬭶元素，并以黑森邦命名此元素。

𬭶是8族中最重的元素，实验证明，𬭶是典型的8族过渡金属，具稳定的+8氧化态，能形成挥发性四氧化物，类似于同族的锇。

概论[编辑]

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历史[编辑]

发现[编辑]

1984年，由彼得·安布鲁斯特和哥特佛莱德·明岑贝格（英语：Gottfried Münzenberg）领导的研究队于德国达姆施塔特重离子研究所首次进行了𬭶的合成反应。团队以58Fe原子核撞击铅目标体，制造出3个265Hs原子，反应如下：

<math>\,^{208}_{82}\mathrm{Pb} + \,^{58}_{26}\mathrm{Fe} \to \,^{265}_{108}\mathrm{Hs} + \,^{1}_{0}\mathrm{n}</math>

IUPAC/IUPAP超镄元素工作组在1992年的一份报告中承认，重离子研究所是𬭶的正式发现者。[6]

命名[编辑]

𬭶曾经被称为eka锇。在命名争议期间，IUPAC使用的临时系统名称是Unniloctium（符号为Uno），来自数字1、0、8的拉丁语写法。

德国发现者在1992年正式提出使用Hassium作为108号元素的名称，取自研究所所在地德国黑森州的拉丁语名（Hassia）。

1994年，IUPAC的一个委员会建议把元素108命名为Hahnium（Hn），[7]虽然长期的惯例是把命名权留给发现者。在德国发现者抗议之后，1997年8月27日IUPAC正式对国际上分歧较大的101至109号元素的重新英文定名中，国际承认了现用名称Hassium作为108号元素的命名。[8]

全国科学技术名词化学名词审定委员会据此于1998年7月8日重新审定、公布101至109号元素的中文命名，其中首次给出108号元素中文名：“𬭶”（hēi，音同“黑”）[9]，名称根据IUPAC决定的英文名Hassium，源自发现该元素的德国重离子研究所所在的德国黑森州。[10][11]

同位素[编辑]

主条目：𬭶的同位素
𬭶的同位素列表
同位素 半衰期[a] 衰变方式 发现年份[12] 发现方法[13][b]
数值 来源
263Hs 900 μs [12] α 2009年 208Pb(56Fe,n)
264Hs 700 ms [12] α, SF 1986年 207Pb(58Fe,n)
265Hs 1.96 ms [12] α 1984年 208Pb(58Fe,n)
265mHs 360 μs [12] α 1995年 208Pb(58Fe,n)
266Hs 3.0 ms [12] α, SF 2001年 270Ds(—,α)
266mHs 280 ms [12] α 2011年 270mDs(—,α)
267Hs 55 ms [12] α 1995年 238U(34S,5n)
267mHs 990 μs [12] α 2004年 238U(34S,5n)
268Hs 1.4 s [12] α 2010年 238U(34S,4n)
269Hs 13 s [5] α 1996年 277Cn(—,2α)
270Hs 9 s [12] α 2003年 248Cm(26Mg,4n)
271Hs 46 s [5] α 2008年 248Cm(26Mg,3n)
272Hs 160 ms [14] α 2022年 276Ds(—,α)
273Hs 510 ms [15] α 2010年 285Fl(—,3α)
275Hs 600 ms [16] α 2004年 287Fl(—,3α)
277Hs 18 ms [17] SF 2010年 289Fl(—,3α)
277mHs 130 s[c] [12] SF 2012年 293mLv(—,4α)

目前已知的𬭶同位素有12个，全部都具有极高的放射性，半衰期极短，非常不稳定。其中寿命最长的是𬭶-271，半衰期约46秒。不过，未确认的277mHs可能有更长的130秒半衰期。

化学特性[编辑]

推算的化学特性[编辑]

氧化态[编辑]

𬭶预计为过渡金属中6d系的第5个元素及8族中最重的元素，在周期表中位于铁、钌和锇之下。该族中的后两个元素表现出的氧化态为+8，而这种氧化态在族中越到下方越为稳定。因此𬭶的氧化态应为+8。锇同时还有稳定的+5、+4及+3态，其中+4态最为稳定。而钌则同时有+6、+5及+3态，当中+3态最为稳定。𬭶也因此预计拥有稳定的低氧化态。

化合物[编辑]

第8族元素独特的氧化物化学使对𬭶元素特性的推算更为容易。同族较轻的元素都已知拥有或预测拥有四氧化物，MO4。一直向下，该族的氧化力逐渐下降：FeO4[18]并不存在，因为极高的电子亲合能使其形成常见的FeO42−。钌(VI)在酸中经过氧化后形成四氧化钌，RuO4，而四氧化钌经过还原反应后形成RuO42−。钌金属在空气中氧化后形成二氧化钌，RuO2。对比之下，锇燃烧后产生稳定的四氧化锇，OsO4，然后与氢氧根离子产生配合物[OsO4(OH)2]2−。因此，作为锇对下的元素，𬭶应该会形成挥发性四氧化𬭶，HsO4，再与氢氧根离子配合形成[HsO4(OH)2]2−。

密度[编辑]

𬭶预计体积密度为41 g/cm3，是所有118个已知元素中最高的，几乎为锇的两倍，而锇是目前已测量的元素中密度最高的，有22.6 g/cm3。这是由于𬭶拥有高原子量，并加上镧系与锕系收缩效应和相对论性效应，但是真正制造足够𬭶元素以测量其密度是不可行的，因为样本会即刻进行衰变。[19]

实验性化学[编辑]

气态化学[编辑]

𬭶的电子排布预计为[Rn]5f14 6d6 7s2，因此𬭶应会产生挥发性四氧化物HsO4。其挥发性是由于该分子的四面体形。

对𬭶的首次化学实验在2001年进行，运用了热色谱分析法，以172Os作为参照物。利用反应248Cm(26Mg,5n)269Hs，实验探测到5个𬭶原子。产生的原子在He/O2混合物中经过热能化及氧化后产生氧化物。

269
108Hs
 + 2 O
2 → 269
108Hs
O
4

所测量到的热离解温度表示四氧化𬭶的挥发性比四氧化锇低，同时也肯定了𬭶的特性属于8族。[20][21]

为了进一步探测𬭶的化学属性，科学家决定研究四氧化𬭶与氢氧化钠间产生的𬭶酸钠的反应。该反应是锇的一条常见反应。在2004 年，科学家公布成功进行了第一次对𬭶化合物的酸碱反应： [22]

HsO
4 + 2 NaOH → Na
2[HsO
4(OH)
2]

化合物与络离子[编辑]

公式 名称
HsO4 四氧化𬭶
Na
2[HsO
4(OH)
2]		 𬭶酸钠、二羟基四氧𬭶酸钠

注释[编辑]

  1. ^ 不同的来源会给出不同的数值，所以这里列出最新的数值。
  2. ^ 208Pb(56Fe,n)263Hs这一写法指的是用56Fe轰击208Pb，二者融合之后放出一粒中子，产生263Hs。此反应也可以写成208Pb + 56Fe → 263Hs + n
  3. ^ 至今只观测到一次衰变

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Emsley, John. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements New. New York, NY: Oxford University Press. 2011: 215–7. ISBN 978-0-19-960563-7. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Haire, Richard G. 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 1-4020-3555-1. 
  3. ^ Investigation of group 8 metallocenes @ TASCA （页面存档备份，存于互联网档案馆）, C.E. Dullman
  4. ^ Chemical Data. Hassium - Hs （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Royal Chemical Society
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K.; et al. Synthesis and decay properties of isotopes of element 110: 273Ds and 275Ds. Physical Review C. 2024-05-06, 109 (5). ISSN 2469-9985. doi:10.1103/PhysRevC.109.054307. 
  6. ^ 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. 
  7. ^ Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1994). Pure and Applied Chemistry. 1994, 66 (12): 2419. doi:10.1351/pac199466122419. 
  8. ^ Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997). Pure and Applied Chemistry. 1997, 69 (12): 2471. doi:10.1351/pac199769122471. 
  9. ^ 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）. 
  10. ^ 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）. 
  11. ^ 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）. 
  12. ^ 12.00 12.01 12.02 12.03 12.04 12.05 12.06 12.07 12.08 12.09 12.10 12.11 Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties (PDF). Chinese Physics C. 2021, 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae （English）. 
  13. ^ Thoennessen, M. The Discovery of Isotopes: A Complete Compilation. Springer. 2016: 229, 234, 238. ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN 2016935977. doi:10.1007/978-3-319-31763-2. 
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  16. ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V. K.; Ibadullayev, D.; et al. Investigation of 48Ca-induced reactions with 242Pu and 238U targets at the JINR Superheavy Element Factory. Physical Review C. 2022, 106 (24612): 024612. Bibcode:2022PhRvC.106b4612O. S2CID 251759318. doi:10.1103/PhysRevC.106.024612. 
  17. ^ Cox, D. M.; Såmark-Roth, A.; Rudolph, D.; Sarmiento, L. G.; Clark, R. M.; Egido, J. L.; Golubev, P.; Heery, J.; Yakushev, A.; Åberg, S.; Albers, H. M.; Albertsson, M.; Block, M.; Brand, H.; Calverley, T.; Cantemir, R.; Carlsson, B. G.; Düllmann, Ch. E.; Eberth, J.; Fahlander, C.; Forsberg, U.; Gates, J. M.; Giacoppo, F.; Götz, M.; Götz, S.; Herzberg, R.-D.; Hrabar, Y.; Jäger, E.; Judson, D.; Khuyagbaatar, J.; Kindler, B.; Kojouharov, I.; Kratz, J. V.; Krier, J.; Kurz, N.; Lens, L.; Ljungberg, J.; Lommel, B.; Louko, J.; Meyer, C.-C.; Mistry, A.; Mokry, C.; Papadakis, P.; Parr, E.; Pore, J. L.; Ragnarsson, I.; Runke, J.; Schädel, M.; Schaffner, H.; Schausten, B.; Shaughnessy, D. A.; Thörle-Pospiech, P.; Trautmann, N.; Uusitalo, J. Spectroscopy along flerovium decay chains. II. Fine structure in odd-A 289Fl. Physical Review C. 6 February 2023, 107 (2): L021301. Bibcode:2023PhRvC.107b1301C. doi:10.1103/PhysRevC.107.L021301 可免费查阅. 
  18. ^ Gutsev, Gennady L.; Khanna, S.; Rao, B.; Jena, P. FeO4: A unique example of a closed-shell cluster mimicking a superhalogen. Physical Review A. 1999, 59 (5): 3681. Bibcode:1999PhRvA..59.3681G. doi:10.1103/PhysRevA.59.3681. 
  19. ^ Darleane C. Hoffman, Diana M. Lee, and Valeria Pershina Transactinide Elements and Future Elements （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Ch. 14 in Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Eds.) The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer-Verlag, Dordrecht 2006, ISBN 978-1-4020-3555-5 p. 1691.
  20. ^ Investigation of Hassium (PDF). [2012-06-02]. （原始内容存档 (PDF)于2009-02-25）. 
  21. ^ Chemistry of Hassium (PDF). Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH. 2002 [2007-01-31]. （原始内容存档 (PDF)于2012-01-14）. 
  22. ^ CALLISTO result (PDF). [2012-06-02]. （原始内容存档 (PDF)于2008-05-28）. 

参考书目[编辑]

外部链接[编辑]

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