𬬭

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𬬭 111Rg
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）
金
↑
𬬭
↓
(Uhu)
𫟼 ← 𬬭 → 鿔
概况
名称·符号·序数𬬭（Roentgenium）·Rg·111
元素类别未知
可能为过渡金属
族·周期·区11·7·d
标准原子质量[282]
电子排布[Rn] 5f14 6d9 7s2
（预测）[1][2]
2, 8, 18, 32, 32, 17, 2
（预测）
历史
发现重离子研究所（1994年）
物理性质
物态固体（（预测）[3]）
密度（接近室温）
22.4[4]–24.4[5]（预测） g·cm−3
原子性质
氧化态
（粗体为常见氧化态）		−1、+1、+3、+5、+7
（预测[6][7][8]）
电离能第一：1020 kJ·mol−1
第二：2070 kJ·mol−1
第三：3080 kJ·mol−1
（更多）
（都是预测值[9]）
原子半径（计算值）114[6] pm
共价半径121（预测）[10] pm
杂项
晶体结构体心立方（预测[3]）
CAS号54386-24-2
同位素
主条目：𬬭的同位素
同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰变
方式 能量​（MeV） 产物
280Rg 人造 3.9 秒[11] α 10.149 276Mt
281Rg 人造 11 秒[11] SF – –
α 9.28[12] 277Mt
282Rg 人造 130 秒 α 9.01[12] 278Mt

𬬭（lún）（英语：roentgenium），是一种人工合成的化学元素，其化学符号为Rg，原子序数为111。𬬭是一种放射性极强的超重元素及锕系后元素，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。所有𬬭同位素的半衰期都很短，非常不稳定，其最重也最长寿的已知同位素为𬬭-282，其半衰期约为130秒。[13]未经证实的同位素𬬭-286可能具有更长的半衰期，约为10.7分钟。[14]目前科学家仅成功合成出极少量𬬭原子，德国达姆施塔特重离子研究所的研究团队在1994年首次合成出𬬭元素，其名称得自发现X射线的德国物理学家威廉·伦琴。除了基础科学研究之外，𬬭没有任何实际应用。

𬬭是元素周期表中11族的成员，所以其性质预计和同族元素金、银、铜类似，但也可能与它们有一定差异。由于𬬭没有足够稳定的同位素，因此目前未能通过化学实验来验证其是否具有金的更重同族元素的性质。

概论[编辑]

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历史[编辑]

File:Roentgen2.jpg
𬬭以发现X射线的科学家威廉·伦琴命名

发现[编辑]

111号元素𬬭是由德国达姆施塔特的重离子研究所（GSI）于1994年12月8日，在粒子加速器内利用镍-64轰击铋-209合成的。这次实验成功产生了三粒272111原子：[15]

<math>\,^{209}_{83}\mathrm{Bi} + \,^{64}_{28}\mathrm{Ni} \to \,^{272}\mathrm{111}\ + \,^{1}_{0}\mathrm{n}</math>

早在1986年，苏联的杜布纳联合原子核研究所就已经尝试过这个反应，但没有合成到272111原子。[16]IUPAC/IUPAP联合工作小组（JWP）在2001年时认为没有足够证据证明当时确实发现了111号元素。[17]GSI的小组在2002年重复实验，并再检测到三粒原子。[18][19]在他们2003年的报告当中，JWP决定承认GSI团队对此新元素的发现。[20]

File:Backdrop for presentation of Röntgenium, element 111, at GSI Darmstadt.JPG
GSI介绍𬬭的发现时所用的背景板

命名[编辑]

依照门捷列夫对有待命名或尚未发现的元素的命名法，111号元素应名为类金（英语：eka-gold）。1979年，IUPAC推出用于提供临时名称及代用元素符号的元素系统命名法。根据这套命名法，111号元素应称为unununium，化学符号Uuu。[21]尽管各级化学教科书都广泛使用IUPAC的命名，但行内的科学家却一般直接称它为“111号元素”，化学符号E111、(111)或111。[22]

GSI于2004年提议把111号元素命名为roentgenium，化学符号Rg[23]，以纪念发现X射线的科学家威廉·伦琴。[23]IUPAC于同年11月1日接受该提议。[23]2005年，全国科学技术名词审定委员会提出第111号元素中文定名草案。2006年1月20日下午由全国科学技术名词审定委员会、国家语言文字工作委员会组织召开的第111号元素中文定名研讨会上，确定使用类推简化字“𬬭”（读音同“伦”），对应繁体字“錀”字，古意为一种金属。[24][25]2007年3月21日，全国科学技术名词审定委员会公布这一结果，同时也宣布该命名已经得到国家语言文字工作委员会同意。[26]

同位素与核特性[编辑]

𬬭的同位素列表
同位素 半衰期[a] 衰变方式 发现年份 发现方法[27]
数值 来源
272Rg 4.2毫秒 [13] α 1994年 209Bi(64Ni,n)
274Rg 20毫秒 [13] α 2004年 278Nh(—,α)
278Rg 4.6毫秒 [11] α 2006年 282Nh(—,α)
279Rg 90毫秒 [11] α或SF 2003年 287Mc(—,2α)
280Rg 3.9秒 [11] α或ε 2003年 288Mc(—,2α)
281Rg 11秒 [11] SF或α 2010年 293Ts(—,3α)
282Rg 130秒 [13] α 2010年 294Ts(—,3α)
283Rg[b] 5.1分钟 [14] SF 1999?年 283Cn(e−,νe)
286Rg[b] 10.7分钟 [14] α 1998?年 290Fl(e−,νeα)
主条目：𬬭的同位素

目前已知的𬬭同位素共有7个，质量数分别为272、274和278-282。[13]此外，𬬭还有2个未被确认的同位素，质量数分别为283及286。[14]

𬬭的同位素全部都具有极高的放射性，半衰期极短，非常不稳定，且较重的同位素大多比较轻的同位素来的稳定。其中最长寿的同位素为𬬭-282，半衰期约130秒，也是目前发现最重的𬬭同位素。更重但未经证实的同位素𬬭-283和𬬭-286可能具有更长的半衰期，分别为5.1分钟和10.7分钟。除了𬬭-282外，其他寿命较长的同位素有𬬭-280和𬬭-281，半衰期分别为3.9秒和11秒[11]，剩下4种较轻同位素的半衰期均以毫秒计。[13][11]大多数𬬭同位素主要发生α衰变或自发裂变[13]，但𬬭-280也有几率发生电子捕获。[28]

预测性质[编辑]

合成𬬭的成本高昂，产量极小[29]，且𬬭很不稳定，会迅速衰变。因此除了核性质以外，目前人们对𬬭元素的性质一无所知，只有理论预测。

物理性质[编辑]

由于电子电荷密度的差异，虽然较轻的同族元素金、银、铜会形成面心立方晶系的晶体，但𬬭在室温下预测会形成体心立方晶系的晶体。[3]𬬭的密度预测很高，达22.4–24.4 g/cm3；[4][5]作为比较，目前已知密度最高的元素锇的密度为22.587 g/cm3。[30]𬬭的原子半径预测约为114 pm。[6]

化学性质[编辑]

𬬭预计将是第7周期的第9个过渡金属，属于周期表中最重的11族元素，位于铜、银、金的下面。[31]𬬭的电离能、原子半径、离子半径预测与较轻的同族元素金相似，因此𬬭应该有11族元素的基本性质。[32]不过，𬬭预测也有与其它11族元素不同的地方。[33]

𬬭预测是惰性金属。Rg3+/Rg的标准电极电势为1.9 V，大于Au3+/Au的1.5 V。[6]𬬭的第一电离能预测是1020 kJ/mol，与稀有气体氡的1037 kJ/mol相近；𬬭的第二电离能的预测值2070 kJ/mol则与银的第二电离能相同。[9]从更轻的11族元素的最稳定氧化态推测，𬬭会有最稳定的+3氧化态，稳定的+5氧化态，以及不稳定的+1氧化态。𬬭(III)的性质预测与金(III)相似，但更稳定，且可以形成更多样的化合物。[34]由于相对论效应，金能够在金化物，如金化铯中形成较稳定的−1氧化态，𬬭可能也能这样做。[35]不过，由于𬬭的电子亲和能预测只有1.57 eV（151 kJ/mol）[36]，明显低于金的2.31 eV（223 kJ/mol）[37]，因此含有𬬭(−1)的𬬭化物可能不稳定，甚至不存在。[38]

File:AuF5-F2-calculated-B3LYP-2007-3D-balls.png File:Rhenium-heptafluoride-3D-balls.png
七氟化金实际上是五氟化金与氟分子形成的配合物，其中金的氧化态为+5[39] 七氟化𬬭则预测含有真正达到+7氧化态的𬬭[8]

第7周期的最后几个过渡金属的6d轨道因相对论效应和自旋-轨道作用而变得不稳定，导致6d轨道的电子能更好地参与成键，更易生成高氧化态。因此，𬬭的+5氧化态预测比金稳定。自旋-轨道作用使得有更多6d轨道电子参与成键的化合物更稳定，如RgF−
6预测比RgF−
4稳定，而RgF−
4又预测比RgF−
2稳定。[40]RgF−
6的稳定性预测与AuF−
6相近，类似的银化合物AgF−
6尚未被发现，预测仅能保持自身不分解成AgF−
4与F2。同样地，Rg2F10预测和Au2F10一样，在室温下都是稳定的，而Ag2F10则预测会自发分解成Ag2F6与F2。七氟化金（AuF7）实际上是五氟化金的双氟配合物AuF5·F2，这种构型的能量要比真正的七氟化金(VII)低。不过，真正的七氟化𬬭(VII)这个构象的能量要比RgF5·F2低，因此RgF7预测会以真正的七氟化𬬭(VII)这个构象存在。它预测不稳定，在室温下会分解成Rg2F10与F2，并放出少许能量。[8]𬬭(I)预测难以合成。[41][40]金可与氰离子形成配合物Au(CN)−
2，𬬭预测也能与氰离子反应，形成类似的Rg(CN)−
2。[42]

理论预测认为ns亚电子层的相对论效应会在𬬭达到最高峰，因此对𬬭化学性质的预测要比前两个元素——鿏和𫟼来得多。[43]相对论效应将双原子分子RgH的Rg–H键键能翻倍，但自旋-轨道作用又把它削弱了0.7 eV（68 kJ/mol）。通式为AuX和RgX（X = F、Cl、Br、O、Au、Rg）的各种双原子分子也已有研究。[44][45]Rg+预测是最软的金属离子，比Au+还软，不过目前对Rg+是酸还是碱这一方面还有争议。[46][7]Rg+在水溶液中预测可以形成水合离子[Rg(H2O)2]+，其中Rg–O键长为207.1 pm。Rg+预测可与氨、磷化氢、硫化氢形成配合物。[7]

实验化学[编辑]

由于合成𬬭同位素的反应产率低[47]，目前尚未有𬬭的化学实验。[48]如果要对超重元素做化学实验，那么实验中需要产生至少四粒原子，该超重元素同位素的半衰期需超过一秒，且每星期需要产生至少一粒原子。[31]虽然282Rg的半衰期长达130秒，能够用于化学实验，但通过实验研究𬬭的化学还有另一阻碍，那就是𬬭同位素的产率太低，无法让实验持续几个星期或几个月来得到有显著性差异的实验结果。由于更重的元素的产量会比更轻的元素低，若要研究𬬭的气相和溶液化学，必须一直分离和检测𬬭同位素，并允许用自动化系统实验。虽然理论预测认为ns亚电子层的相对论效应会在𬬭达到最高峰，吸引科学家对𬬭的兴趣[43]，但𬬭的实验化学相较于更重的112号元素鿔至116号元素𫟷，并没有受到太大关注。[48][49]由镆同位素288Mc和289Mc分别衰变产生的280Rg和281Rg有潜力用于化学实验。[50]288Mc和289Mc分别衰变成280Rg和281Rg之前还会经过鿭同位素284Nh和285Nh，而这两个鿭同位素早已有初步的化学实验。[51]

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. ^ 2.0 2.1 未确认的同位素

参考资料[编辑]

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参考书目[编辑]

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