Nihonium - Nihonium


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Nihonium,   113 Nh
Propriedades gerais
Pronúncia / N ɪ h n i ə m / ( ni HOH -nee-əm )
Número de massa 286 (isótopo mais estável)
Nihonium na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Tl

Nh

(SUS)
coperniciumnihoniumfleróvio
Número atómico ( Z ) 113
Grupo grupo 13 (grupo de boro)
Período período de 7
Quadra p-bloco
categoria de elemento  Propriedades químicas desconhecidas, mas, provavelmente, um metal de pós-transição
configuração eletrônica [ Rn ] 5f 14 6d 10 7s 2 7p 1 (previsto)
Elétrons por shell
2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (previsto)
Propriedades físicas
Fase em  STP sólido (previsto)
Ponto de fusão 700  K (430 ° C, 810 ° F) (previsto)
Ponto de ebulição 1430 K (1130 ° C, 2070 ° F) (previsto)
Densidade (perto  rt ) 16 g / cm 3 (previsto)
Calor de fusão 7,61  kJ / mol (extrapolada)
Calor da vaporização 130 kJ / mol (previsto)
Propriedades atômicas
estados de oxidação (-1), ( 1 ), ( 3 ), (5) (previsto)
energias de ionização
  • 1: 704,9 kJ / mol (previsto)
  • 2: 2240 kJ / mol (previsto)
  • 3: 3020 kJ / mol (previsto)
  • ( Mais )
Raio atômico empírica: 170  pm (previsto)
raio covalente 172-180 pm (extrapolada)
outras propriedades
Estrutura de cristal hexagonal compacta-fim (HCP)
estrutura de cristal hexagonal bem compactada para nihonium

(Extrapolada)
Número CAS 54084-70-7
História
Naming Depois Japão ( Nihon em japonês)
Descoberta Riken (Japão, primeira reivindicação indiscutível 2004)
JINR (Rússia) e Livermore (Estados Unidos, primeiro anúncio 2003)
Principais isótopos de nihonium
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
290 Nh syn 2 s? α 286 Rg
287 Nh syn 5,5 s? α 283 Rg
286 Nh syn 9,5 s α 282 Rg
285 Nh syn 4,2 s α 281 Rg
284 Nh syn 0,91 s α 280 Rg
CE 284 Cn
283 Nh syn 75 ms α 279 Rg
282 Nh syn 73 ms α 278 Rg
278 Nh syn 1,4 ms α 274 Rg
| referências

Nihonium é um sintética elemento químico com o símbolo Nh e número atómico 113. É extremamente radioactivo ; seu conhecido mais estável isótopo , nihonium-286, tem uma meia-vida de cerca de 10 segundos. Na tabela periódica , nihonium é um elemento transactinídeo no bloco p . É um membro de período de 7 e grupo 13 (grupo de boro).

Nihonium foi relatada pela primeira vez ter sido criado em 2003 por uma colaboração russo-americana no Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear (JINR) em Dubna , na Rússia e em 2004 por uma equipe de cientistas japoneses da Riken em Wako , Japão. A confirmação de suas reivindicações nos anos seguintes envolvido equipes independentes de cientistas que trabalham nos Estados Unidos, Alemanha, Suécia e China, bem como os pretendentes originais na Rússia e no Japão. Em 2015, o / IUPAP Grupo de Trabalho Conjunto IUPAC reconheceu o elemento e atribuído a prioridade da descoberta e direitos de nomeação para o elemento de Riken, por considerar que eles haviam demonstrado que haviam observado elemento 113 antes que a equipe JINR fez. A equipe Riken sugeriu o nome nihonium em 2016, que foi aprovado no mesmo ano. O nome vem do nome japonês comum para Japão ( 日本Nihon ), .

Muito pouco se sabe sobre nihonium, uma vez que só foi feito em quantidades muito pequenas que se decompõem afastado dentro de segundos. Os anormalmente longos vida de cerca de nuclídeos superpesados, incluindo alguns isótopos nihonium, são explicados pela " ilha de estabilidade " teoria. Experimentos apoiar a teoria, com as meias-vidas dos isótopos nihonium confirmados aumentando de milissegundos para segundos como nêutrons são adicionados e a ilha é abordado. Nihonium foi calculada como tendo propriedades semelhantes ao seu homólogos de boro , alumínio , gálio , índio e tálio . Todos, mas boro são metais pós-transição , e nihonium é esperado para ser um metal de pós-transição bem. Ele também deve mostrar várias diferenças importantes a partir deles; por exemplo, nihonium deve ser mais estável na um estado de oxidação do que o estado 3, como tálio, mas no estado nihonium 1 deve comportar mais como prata e astatine de tálio. Experimentos preliminares em 2017 mostrou que nihonium elementar não é muito volátil ; sua química permanece largamente inexplorado.

História

As primeiras indicações

As sínteses dos elementos 107 a 112 foram realizados no Centro de Helmholtz para GSI pesado Ion Investigação em Darmstadt , Alemanha, de 1981 a 1996. Estes elementos foram realizadas por fusão a frio reacções, em que os alvos feitos de tálio , chumbo e bismuto , os quais estão em torno da configuração estável de 82 protões, são bombardeadas com iões pesados de período de 4 elementos . Isto cria fundidos núcleos com baixas energias de excitação, devido à estabilidade dos núcleos dos alvos, aumentando significativamente o rendimento de elementos superpesados . Fusão a frio foi iniciada por Yuri Oganessian e sua equipe em 1974 no Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear (JINR) em Dubna , União Soviética. Os rendimentos a partir de reacções de fusão a frio foram encontrados para diminuir significativamente com o aumento do número atómico; os núcleos resultantes foram severamente neutrões-deficiente e de curta duração. A equipe de GSI tentaram sintetizar elemento 113 por meio de fusão a frio em 1998 e 2003, bombardeando bismuto-209 com zinco -70, mas não tiveram sucesso as duas vezes.

Confrontado com este problema, Oganessian e sua equipe no JINR voltaram sua atenção renovada à técnica de fusão quente mais velho, no qual pesados actinídeos alvos foram bombardeados com íons leves. Cálcio-48 foi sugerido como um projéctil ideal, porque é muito para um elemento de luz (combinadas com os actinídeos já ricos em neutrões) ricos em neutrões e iria minimizar as deficiências de neutrões dos nuclídeos produzidos. Ser duplamente mágico , seria conferir benefícios em termos de estabilidade para os núcleos fundidos. Em colaboração com a equipe do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), em Livermore, Califórnia , Estados Unidos, fizeram uma tentativa no elemento 114 (que foi previsto para ser um número mágico , fechando um shell de prótons, e mais estável do que o elemento 113 ).

Em 1998, a colaboração JINR-LLNL começaram a sua tentativa no elemento 114, bombardeando um alvo de plutónio-244 com os iões de cálcio-48:

244
94
Pu
+ 48
20
Ca
292 114 * → 290 114 + 2
n
+ E -290 113 + ν e

Um único átomo de se observou que se pensava ser o isótopo 289 114: os resultados foram publicados em Janeiro de 1999. Apesar de numerosas tentativas de repetição desta reacção, um isótopo com propriedades de decaimento estes nunca foram encontrados novamente, e a identidade exacta desta actividade É desconhecido. Um papel 2,016 considerado que a explicação mais provável do resultado 1998 é que dois neutrões foram emitida pelo núcleo composto produzido, levando a 290 114 e captura de electrões de 290 113, enquanto mais neutrões foram emitida em todas as outras correntes produzidas. Este teria sido o primeiro relatório de uma cadeia de decaimento de um isótopo do elemento 113, mas não foi reconhecido na época, ea atribuição é ainda incerto. Uma actividade de longa duração semelhante observada pela equipa JINR em Março de 1999, a 242 + Pu 48 reacção de Ca pode ser devido à filha por captura de electrões de 287 114, 287 113; esta atribuição também é experimental.

JINR-LLNL colaboração

A descoberta agora confirmada do elemento 114 foi feito em Junho de 1999, quando a equipa JINR repetido o primeiro 244 Pu + 48 reacção de Ca de 1998; Seguindo este, o time JINR utilizada a mesma técnica de fusão a quente para sintetizar elementos 116 e 118 em 2000 e 2002, respectivamente, através dos 248 Cm + 48 Ca e 249 Cf + 48 Reacções Ca. Eles então voltaram sua atenção para os elementos ímpares em falta, como os prótons ímpares e possivelmente nêutrons impediria decadência por fissão espontânea e resultar em cadeias de decaimento mais longos.

O primeiro relatório do elemento 113 foi em agosto de 2003, quando foi identificado como um decaimento alfa produto de elemento 115 . O elemento 115 foi produzido por bombardeando um alvo de amerício -243 com cálcio-48 projécteis. A colaboração JINR-LLNL publicou seus resultados em fevereiro de 2004:

243
95
Am
+ 48
20
Ca
291 115 * → 288 115 + 3
n
284 113 +
α
243
95
Am
+ 48
20
Ca
291 115 * → 287 115 + 4
n
283 113 +
α

Observaram-se quatro novas emissão alfa, terminando com a fissão espontânea de isótopos do elemento 105, dubnium .

Riken

O pesquisador chefe Kosuke Morita e presidente Riken Hiroshi Matsumoto do Riken mostrando "Nh" sendo adicionados à tabela periódica
Kosuke Morita e Hiroshi Matsumoto , comemorando a nomeação em 1 de Dezembro de 2016.

Enquanto a colaboração JINR-LLNL estava estudando as reações de fusão com 48 Ca, uma equipe de cientistas japoneses da Riken Nishina Center for Accelerator baseada na ciência em Wako , Japão, liderada por Kosuke Morita estava estudando as reações de fusão a frio. Morita tinha estudado previamente a síntese de elementos superpesados no JINR antes de começar sua própria equipe em Riken. Em 2001, sua equipe confirmou descobertas de elementos do GSI 108 , 110 , 111 e 112. Em seguida, fez uma nova tentativa no elemento 113, usando o mesmo 209 Bi + 70 reação Zn que a GSI tinha tentado, sem sucesso, em 1998. Apesar da rendimento muito mais baixo esperado do que para a técnica de fusão a quente da JINR com cálcio-48, a equipa Riken escolheu utilizar a fusão a frio como os isótopos sintetizados seria decaimento alfa para nuclídeos filha conhecidos e tornar a descoberta muito mais certo, e não requerem a utilização de alvos radioativos. Em particular, o isótopo 278 113 prevista para ser produzido nesta reacção seria decair para o conhecido 266 Bh, que tinha sido sintetizado em 2000 por uma equipe no Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) em Berkeley.

O bombardeio de 209 Bi com 70 Zn em Riken começou em setembro de 2003. A equipe detectou um único átomo de 278 113 em Julho de 2004 e publicaram seus resultados que setembro:

209
83
Bi
+ 70
30
Zn
279 113 * → 278 113 +
n

A equipe Riken observados quatro alfa decai de 278 113, criando uma cadeia de decaimento de passagem 274 Rg, 270 Mt, e 266 Bh antes de terminar com a fissão espontânea de 262 Db. Os dados decadência eles observaram para o decaimento alfa de 266 Bh combinados os dados de 2000, dando apoio à sua reivindicação. Fissão espontânea de sua filha 262 Db não tinha sido anteriormente conhecido; a equipe americana tinha observado apenas decaimento alfa deste nuclídeo.

Estrada para confirmação

Quando a descoberta de um novo elemento é reivindicada, o Partido de Trabalho Conjunto (JWP) da União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) ea União Internacional de Pure and Applied Physics (IUPAP) se reúne para examinar as reivindicações de acordo com seus critérios para a descoberta de um novo elemento, e decide prioridade científica e direitos de nomeação para os elementos. De acordo com os critérios pTJ, uma descoberta deve demonstrar que o elemento tem um número atómico diferente de todos os valores anteriormente observados. Deve também, preferencialmente, ser repetido por outros laboratórios, embora este requisito foi dispensada em que os dados são de muito alta qualidade. Essa demonstração deve estabelecer propriedades, seja físico ou químico, do novo elemento e estabelecer que eles são os de um elemento até então desconhecido. As técnicas principais utilizados para demonstrar o número atómico são reacções cruzadas (criando nuclídeos reivindicados como pais ou filhas de outros nuclídeos produzidos por uma reacção diferente) e de ancoragem de cadeias de desintegração nuclídeos filha conhecidos. Para o JWP, prioridade na confirmação tem precedência sobre a data da reivindicação original. Ambas as equipes partiram para confirmar seus resultados por estes métodos.

Resumo das cadeias de desintegração que passa através de isótopos de elemento 113, que termina no mendelevium (elemento 101) ou anterior. As duas cadeias com nuclídeos negrito-fronteira foram aceites pelo JWP como evidência para as descobertas de elemento 113 e seus pais, elementos 115 e 117.

2004-2008

Em Junho de 2004 e novamente em dezembro de 2005, a colaboração JINR-LLNL reforçaram a sua reivindicação para a descoberta de elemento 113 através da realização de experiências químicas em 268 Db , a final do produto decadência de 288 115. Este foi valioso como nenhum dos nuclides neste decadência cadeia foram previamente conhecidos, de modo a que o seu pedido não foi suportada por quaisquer dados experimentais anteriores, e a experimentação química seria reforçar o caso para o seu pedido, uma vez que a química da dubnium é conhecido. 268 Db foi identificado com sucesso por extracção dos produtos finais de decaimento, medição de fissão espontânea actividades (SF) e utilizando técnicas de identificação química para confirmar que eles comportam-se como um grupo de 5 elementos (dubnium é conhecido por ser no grupo 5). Tanto o modo de semi-vida e da deterioração foram confirmados para o projecto de 268 dB, o que dá apoio para a atribuição dos pais e filha núcleos aos elementos 115 e 113, respectivamente. Outras experiências no JINR em 2005 confirmaram os dados de decaimento observados.

Em Novembro e Dezembro de 2004, a equipa Riken estudada a 205 Tl + 70 reacção Zn, visando o feixe de zinco sobre um tálio em vez de um alvo de bismuto, num esforço para produzir directamente 274 Rg um cruzamento-bombardeamento, uma vez que é a filha imediato de 278 113. a reacção não foi bem sucedida, tal como o alvo de tálio foi fisicamente fraco em comparação com a vantagem mais comumente utilizado e alvos de bismuto, e deteriorou-se significativamente e tornou-se não-uniforme em espessura. As razões para esta fraqueza são desconhecido, dado que tálio tem um ponto de fusão mais elevado do que o bismuto. A equipe Riken então repetido do original 209 Bi + 70 reacção Zn e produzido um segundo átomo de 278 113 em Abril de 2005, com uma cadeia de decaimento que mais uma vez terminada com a fissão espontânea de 262 Db. Os dados de decaimento foram ligeiramente diferentes daqueles da primeira cadeia: este pode ter sido porque uma partícula alfa escapou do detector sem depositar sua energia completo, ou porque alguns dos produtos intermédios de decaimento foram formados em estados isoméricos metaestáveis .

Em 2006, uma equipe no Facilidade pesado Ion Investigação em Lanzhou , China, investigou a 243 Am + 26 reacção de Mg, produzindo quatro átomos de 266 Bh. Todos os quatro cadeias começou com um decaimento alfa para 262 dB; três cadeias terminado ali com fissão espontânea, como nas 278 113 cadeias observadas no Riken, enquanto o restante um continuou através de outro decaimento alfa para 258 Lr, como nas 266 cadeias Bh observados em LBNL.

Em Junho de 2006, a colaboração JINR-LLNL reivindicou ter sintetizado um novo isótopo do elemento 113 directamente por bombardeamento de um neptúnio -237 alvo com aceleradas de cálcio-48 núcleos:

237
93
Np
+ 48
20
Ca
285 113 * → 282 113 + 3
n

Dois átomos de 282 113 foram detectados. O objectivo desta experiência foi a sintetizar os isótopos 281 113 e 282 113 que se preencher a lacuna entre isótopos produzidos através de fusão a quente ( 283 113 e 284 113) e a fusão a frio ( 278 113). Após cinco alfa decai, estes nuclídeos atingiria isótopos conhecidos de lawrencium , assumindo que as cadeias de desintegração não foram terminados prematuramente por fissão espontânea. A primeira cadeia de decaimento terminou em fissão após quatro emissão alfa, presumivelmente proveniente de 266 Db ou a sua filha por captura de electrões 266 Rf. Fissão espontânea não foi observada na segunda cadeia, mesmo após quatro alfa decai. Um quinto decaimento alfa em cada cadeia poderia ter sido perdido, desde 266 Db pode teoricamente sofrer decaimento alfa, caso em que a primeira cadeia de decaimento teria terminou no conhecido 262 Lr ou 262 N e o segundo pode ter continuado ao longo conhecido viveu 258 Md, que tem uma meia-vida de 51,5 dias, mais do que a duração do experimento: o que explicaria a falta de um evento de fissão espontânea nesta cadeia. Na ausência da detecção directa das durabilidade emissão alfa, estas interpretações ainda confirmação, e ainda não existe uma ligação conhecido entre quaisquer nuclídeos superpesados produzidos por fusão a quente e o corpo principal bem conhecida do gráfico de nuclídeos.

2009-2015

O JWP publicou o seu relatório sobre elementos 113-116 e 118 em 2011. É reconhecido a colaboração JINR-LLNL como tendo elementos descobertos 114 e 116, mas não aceitar qualquer reivindicação da equipe para elemento 113 e não aceitar o JINR-LLNL reivindica elementos 115 e 118. a reivindicação JINR-LLNL aos elementos 115 e 113 tinha sido fundada sobre a identificação química da sua filha dubnium, mas o JWP opôs que a teoria actual não pode distinguir entre grupo 4 e o grupo de 5 elementos, segundo as suas propriedades químicas com confiança suficiente para permitir que esta atribuição. As propriedades de decaimento de todos os núcleos na cadeia de decaimento do elemento 115 não tinha sido anteriormente caracterizada, antes das experiências JINR, uma situação que o JWP geralmente considera "problemático, mas não necessariamente exclusiva", e com o pequeno número de átomos produzido com nem filhas conhecidos nem reações cruzadas a JWP considerou que os critérios não tinham sido cumpridas. O JWP não aceitar o pedido da equipa Riken quer devido a inconsistências nos dados de decaimento, o pequeno número de átomos do elemento 113 produzidos, e a falta de âncoras inequívocas à isótopos conhecidos.

No início de 2009, a equipa Riken sintetizado o produto de desintegração 266 Bh directamente no 248 Cm + 23 reacção de Na para estabelecer a sua ligação com 278 113 como uma cruz-bombardeamento. Eles também estabelecido o decaimento ramificada de 262 dB, o que, por vezes, foram submetidos à fissão espontânea e, por vezes, foram submetidos a deterioração alfa anteriormente conhecido para 258 Lr.

No final de 2009, a colaboração JINR-LLNL estudada a 249 Bk + 48 reacção Ca, num esforço para produzir o elemento 117 , o que iria deteriorar a elementos 115 e 113 e reforçar as suas reivindicações em uma reacção cruzada. Eles estavam agora acompanhados por cientistas de Oak Ridge National Laboratory (ORNL) e Universidade Vanderbilt , tanto em Tennessee , Estados Unidos, que ajudou a adquirir o raro e altamente radioativo berkelium alvo necessária para completar o cálcio-48 a campanha do JINR para sintetizar os elementos mais pesados em a tabela periódica. Dois isótopos do elemento 117 foram sintetizados, a decomposição elemento 115 e, em seguida, elemento 113:

249
97
Bk
+ 48
20
Ca
297 117 * → 294 117 + 3
n
290 115 + α → 286 113 + α
249
97
Bk
+ 48
20
Ca
297 117 * → 293 117 + 4
n
289 115 + α → 285 113 + α

Os novos isótopos 285 113 e 286 113 produzido não se sobrepõem com o previamente reivindicado 282 113, 283 113 e 284 113, de modo que esta reacção não pode ser usado como uma cruz-bombardeamento para confirmar os 2003 ou 2006 reivindicações.

Em março de 2010, a equipe Riken novamente tentou sintetizar 274 Rg diretamente através do 205 Tl + 70 reação Zn com equipamento atualizado; eles falharam novamente e abandonou esta via cross-bombardeio.

Após mais de 450 dias de irradiação de bismuto com projécteis de zinco, Riken produzidos e identificados outro 278 omo de 113 em Agosto de 2012. Neste caso, observou-se uma série de seis emissão alfa, conduzindo a um isótopo de mendelevium :

278 113 → 274
111
Rg
+
α
270
109
Mt
+
α
266
107
Bh
+
α
262
105
Db
+
α
258
103
Lr
+
α
254
101
Md
+
α

Esta cadeia de decaimento diferiu das observações anteriores em Riken principalmente no modo de decaimento de 262 dB, o que foi anteriormente observado para sofrer fissão espontânea, mas neste caso em vez de alfa deteriorado; o decaimento alfa de 262 Db a 258 Lr é bem conhecida . A equipe calculada a probabilidade de acidental coincidência para ser 10 -28 , ou totalmente insignificante. O resultante 254 átomo Md foi então submetido a captura de electrões a 254 Fm , que foram submetidos a sétima decaimento alfa na cadeia para a long-lived 250 Cf , o qual tem uma meia-vida de cerca de 13 anos.

A 249 Bk + 48 Ca experimento foi repetido no JINR em 2012 e 2013 com resultados consistentes, e novamente no GSI em 2014. Em agosto de 2013, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Lund, em Lund , na Suécia e no GSI anunciou que eles haviam repetido o 2003 243 Am + 48 Ca experiência, confirmando os achados da colaboração JINR-LLNL. No mesmo ano, o experimento 2003 tinha sido repetido no JINR, agora também criar o isótopo 289 115 que poderia servir como um cross-bombardeio para confirmar sua descoberta do elemento 117 isótopo 293 117, bem como a sua filha 285 113 como parte da sua cadeia de decaimento. Outra confirmação foi publicado pela equipe na LBNL em 2015.

Aprovação de descobertas

Em dezembro de 2015, as conclusões de um novo relatório JWP foram publicados pela IUPAC em um comunicado de imprensa, na qual elemento 113 foi atribuído a Riken; elementos 115, 117, e 118 foram atribuídos aos colaboração envolvendo o JINR. Um comunicado conjunto 2016 pela IUPAC e IUPAP tinha sido programado para coincidir com a publicação de relatórios da JWP, mas IUPAC sozinho decidido sobre uma libertação antecipada porque a notícia da Riken sendo concedido crédito para o elemento 113 havia sido vazado para jornais japoneses. Pela primeira vez na história, uma equipe de físicos asiáticos iria nomear um novo elemento. O JINR considerada a atribuição de elemento 113 a Riken inesperado, citando a sua própria produção de elementos 115 e 113 de 2003 e apontando para os precedentes de elementos 103 , 104 e 105 , onde IUPAC tinha concedido crédito comum ao JINR e LBNL. Eles afirmaram que respeitava a decisão da IUPAC, mas reservados determinação da sua posição para a publicação oficial da relata a JWP.

Os relatórios completos JWP foram publicados em Janeiro de 2016. O JWP reconheceu a descoberta do elemento 113, atribuindo prioridade a Riken. Eles observaram que enquanto que as energias de decaimento individuais de cada nuclídeo na cadeia de decaimento de 278 113 foram inconsistentes, a sua soma foi agora confirmado que ser consistentes, sugerindo fortemente que os estados iniciais e finais em 278 113 e a sua filha 262 Db foram os mesmos para todos os três eventos. O decaimento de 262 Db a 258 Lr e 254 Md foi previamente conhecido, firmemente ancoragem da cadeia de desintegração de 278 113 a regiões conhecidas do gráfico de nuclídeos. O JWP considerou que as colaborações JINR-LLNL de 2004 e 2007, a produção de elemento 113 como a filha de elemento 115, não cumpria os critérios de descoberta, pois não tinha convincente determinou os números atômicos de seus nuclídeos através transversais bombardeios, que foram considerados necessário uma vez que as suas cadeias de desintegração não estavam ancorados a nuclides previamente conhecidos. Eles também considerou que diz respeito ao anterior JWP sobre a sua identificação química da filha dubnium não tinham sido tratadas de forma adequada. O JWP reconheceu a colaboração JINR-LLNL-ORNL-Vanderbilt de 2010 como tendo elementos descobertos 117 e 115, e aceitou esse elemento 113 foi produzido como sua filha, mas não dar a este trabalho de crédito compartilhado.

Após a publicação da JWP relata, Sergey Dimitriev, o diretor do laboratório do laboratório Flerov no JINR onde foram feitas as descobertas, observou que ele estava feliz com a decisão da IUPAC, mencionando o tempo Riken gasto em sua experiência e suas boas relações com Morita , que tinha aprendido os conceitos básicos de sintetizar elementos superpesados ​​no JINR.

O argumento montante adiantado pelo JWP na aprovação da descoberta do elemento 113 foi mais tarde criticada em um estudo de maio 2016 da Universidade de Lund e da GSI, uma vez que só é válida se não decadência gamma ou conversão interna ocorre ao longo da cadeia de decaimento, que não é susceptível de núcleos ímpares, e a incerteza das energias de decaimento alfa medidos no 278 cadeia de decaimento 113 não era suficientemente pequenas para excluir esta possibilidade. Se este for o caso, a similaridade em vidas das filhas intermediários torna-se um argumento sem sentido, como diferentes isómeros da mesma nuclide pode ter semi-vidas diferentes: por exemplo, o estado fundamental de 180 Ta tem uma meia-vida de horas, mas uma animado estado 180m Ta nunca foi observada a decair. Este estudo encontrou razão para duvidar e criticar a aprovação IUPAC das descobertas de elementos 115 e 117, mas os dados de Riken para elemento 113 foi encontrado para ser congruente, e os dados da equipa JINR para os elementos 115 e 113 para provavelmente ser assim , endossando assim a aprovação IUPAC da descoberta do elemento 113. dois membros da equipe JINR publicou um artigo de jornal rebater essas críticas contra a congruência dos seus dados em elementos 113, 115 e 117, em junho de 2017.

Naming

Usando nomenclatura de Mendeleev para elementos não identificados e não descobertos , nihonium deve ser conhecido como eka-tálio . Em 1979, publicou recomendações da IUPAC de acordo com o qual o elemento foi para ser chamado unúntrio (com o símbolo correspondente de Uut ), um nome sistemático elemento como um marcador de posição , até a descoberta do elemento é confirmado e um nome é decidida. As recomendações foram amplamente utilizado na comunidade química em todos os níveis, desde as salas de aula de química para livros didáticos avançados, mas foram ignorada na maior parte entre os cientistas no campo, que o chamou de "elemento 113", com o símbolo do E113 , (113) , ou mesmo simplesmente 113 .

Antes do reconhecimento JWP de sua prioridade, a equipe japonesa tinha oficialmente sugeriu vários nomes: japonium , depois de seu país de origem; nishinanium , após físico japonês Yoshio Nishina , o "fundador da pesquisa física moderna no Japão"; e rikenium , depois de o instituto. Após o reconhecimento, a equipe Riken reuniram-se em Fevereiro de 2016 para decidir sobre um nome. Morita expressou seu desejo para o nome para homenagear o fato de que elemento 113 foi descoberto no Japão. Japonium foi considerado, fazendo a conexão para o Japão fácil identificar para não-japoneses, mas foi rejeitado como Jap é considerado uma ofensa étnica . O nome nihonium foi escolhido depois de uma hora de deliberação: ele vem de nihon ( 日本 ) , uma das duas pronúncias japonesas para o nome do Japão. Os descobridores também pretende referenciar o apoio de suas pesquisas pelo povo japonês (Riken sendo quase inteiramente financiado pelo governo), recuperar o orgulho perdido e confiança na ciência entre aqueles que foram afetados pelo desastre nuclear de Fukushima Daiichi , e honrar químico japonês Masataka Ogawa 1.908 descoberta 's de rênio , que ele chamou de 'nipponium' com o símbolo Np após a outra pronúncia japonesa do nome de Japão. Como a alegação de Ogawa não tinha sido aceite, o nome "nipponium" não poderia ser reutilizado para um novo elemento, e seu símbolo Np tinha sido usado desde para neptunium . Em março de 2016, Morita propôs o nome "nihonium" a IUPAC, com o símbolo Nh.

O ex-presidente da IUPAP, Cecilia Jarlskog , queixou-se no Simpósio Nobel no superpesado Elements em Castelo Backaskog , Suécia, em junho 2016 sobre a falta de abertura envolvidos no processo de aprovação de novos elementos, e afirmou que ela acreditava que o trabalho do JWP foi falho e deve ser refeito por um novo JWP. Uma pesquisa de cientistas determinou que muitos sentiram que as Lund-GSI 2016 críticas ao relatório JWP foram bem fundamentados, mas que as conclusões iria realizar-se se o trabalho foi refeito, eo novo presidente, Bruce McKellar , determinou que os nomes propostos deve ser lançado em um comunicado de imprensa conjunta IUPAP-IUPAC. Assim, IUPAC e IUPAP divulgada a proposta de nihonium que junho, e estabeleceu um prazo de cinco meses para coletar comentários, após o qual o nome seria formalmente criada em uma conferência. O nome foi oficialmente aprovado em Novembro de 2016. A cerimônia de nomeação para o novo elemento foi realizada em Tóquio , Japão, em Março de 2017, com Naruhito, príncipe herdeiro do Japão , no atendimento.

isótopos

Nihonium não tem isótopos estáveis ou que ocorrem naturalmente. Vários isótopos radioactivos foram sintetizados no laboratório, quer através da fusão de dois átomos ou através da observação da deterioração dos elementos mais pesados. Oito diferentes isótopos de nihonium foram relatados com massas atômicas 278, 282-287 e 290 ( 287 Nh e 290 Nh são não confirmado); eles todos deterioração através alfa decaimento para os isótopos de roentgenium ; houve indicações de que nihonium-284 pode também decaimento por captura de elétrons para copernicium -284.

Estabilidade e meias-vidas

Um gráfico de nuclidos pesados ​​com as suas meias-vidas conhecidos e previstos (nuclidos conhecidos mostrados com fronteiras). Nihonium (linha 113) espera-se estar dentro da "ilha de estabilidade" (círculo branco) e, assim, os seus núcleos são um pouco mais estáveis ​​do que seria de outro modo ser previsto; os isótopos nihonium conhecidos são também de nêutrons-pobres para estar dentro da ilha.

A estabilidade dos núcleos diminui rapidamente com o aumento do número atómico após cúrio , elemento 96, cujo-vida metade é mais de dez mil vezes maior do que a de qualquer elemento subsequente. Todos os isótopos com um número atômico acima de 101 sofrem decaimento radioativo com meia-vida de menos de 30 horas: isso é por causa da crescente repulsa Coulomb de prótons, para que a força nuclear forte não pode manter o núcleo coeso contra a fissão espontânea por muito tempo . Cálculos indicam que, na ausência de outros factores de estabilização, elementos com mais do que 103 protões não deve existir. Pesquisadores na década de 1960 sugeriu que os fechados conchas nucleares em torno de 114 prótons e 184 nêutrons deve contrariar esta instabilidade, e criar uma " ilha de estabilidade " contendo nuclides com meias-vidas atingir milhares ou milhões de anos. A existência da ilha ainda não está provada, mas a existência dos elementos superpesados (incluindo nihonium) confirma que o efeito estabilizador é real, e em geral os nuclídeos superpesados conhecidos se tornam mais longos duração como eles se aproximam do local previsto da ilha.

Todos os isótopos nihonium são instáveis e radioativos; os isótopos mais pesados nihonium são mais estáveis do que os mais leves, como eles estão mais perto do centro da ilha. O isótopo nihonium conhecida mais estável, 286 Nh, é também a mais pesada; ele tem uma meia-vida de 8 segundos. O isótopo 285 Nh, bem como a não confirmado 287 Nh e 290 Nh, também foram relatados para ter meias-vidas de mais de um segundo. O isótopos 284 Nh e 283 Nh possuem meias-vidas de 1 e 0,1 segundos respectivamente. Os restantes dois isótopos têm semi-vidas entre 0,1 e 100 milissegundos: 282 Nh tem uma meia-vida de 70 milissegundos, e 278 NH, o mais leve conhecido isótopo nihonium, também é o de vida mais curta, com uma meia-vida de 1,4 milissegundos . Este rápido aumento nas meias-vidas perto da concha de neutrões fechado em N = 184 é visto em roentgenium, copernicium, e nihonium (elementos 111 a 113), onde cada um neutrão adicional medida multiplica a meia-vida de um factor de 5 a 20.

propriedades previstas

Física e atômica

níveis de Energia Atómica do s mais exteriores, p, e electrões d de tálio e nihonium

Nihonium é o primeiro membro da série 7p de elementos e o mais pesado grupo 13 elemento na tabela periódica, abaixo de boro , alumínio , gálio , índio e tálio . Todos os grupos de 13 elementos, exceto o boro são metais e nihonium é esperado para seguir o exemplo. Nihonium está previsto para mostrar muitas diferenças a partir dos seus homólogos mais leves. A principal razão para isso é o de spin-órbita (SO) interacção , o que é especialmente forte para os elementos superpesados , porque os seus electrões mover muito mais rápido do que em átomos leves, a velocidades próximas da velocidade da luz . Em relação aos átomos nihonium, ele reduz o 7s e os níveis de energia de electrões 7p (estabilizantes aqueles electrões), mas dois dos níveis de energia de electrões 7p são estabilizadas mais do que os outros quatro. A estabilização dos electrões 7s é chamado o efeito par inerte , e a separação da subcamada 7p nas partes mais e menos estabilizados é chamada divisão subcamada. Química Computacional ver o desdobramento como uma mudança do segundo, número quântico azimutal l , a partir de 1 para 1/2 e 3/2 para as partes mais e menos estabilizadas da subcamada 7p, respectivamente. Para fins teóricos, a configuração de electrões de valência pode ser representada de modo a reflectir a divisão subcamada 7p como 7s 2  7p 1/2 1 . A primeira energia de ionização de nihonium se espera que seja 7,306  eV , a maior entre os metais do grupo 13. Semelhante subcamada divisão deve existir para os níveis de electrões 6d, com quatro sendo 6d 3/2 e seis sendo 6d 5/2 . Ambos os níveis são elevados a estar perto de energia para os 7s queridos, alto o suficiente para, eventualmente, ser quimicamente ativa. Isto iria permitir a possibilidade de compostos nihonium exóticos sem grupo mais leves 13 análogos.

Propriedades periódicas poderia prever nihonium ter um raio atómico maior que o de tálio, devido ao facto de ser um período mais abaixo na tabela periódica, mas os cálculos sugerem nihonium tem um raio atómico de cerca de 170 horas, o mesmo que o de tálio, devido à estabilização relativista e contração de seus 7s e 7P 1/2 orbitais. Assim, é esperado nihonium a ser muito mais denso do que o tálio, com uma densidade previsto de cerca de 16 a 18 g / cm 3 em comparação com tálio de 11,85 g / cm 3 , uma vez que átomos nihonium são mais pesados do que átomos de tálio, mas tem o mesmo volume. Nihonium massa deverá ter uma hexagonal bem compactada estrutura cristalina, como tálio. Os pontos de fusão e de ebulição nihonium ter sido previsto a ser 430 ° C e 1100 ° C, respectivamente, excedendo os valores de gálio, índio, tálio e, seguintes propriedades periódicas.

Químico

A química da nihonium é esperado para ser muito diferente da de tálio. Esta diferença resulta da divisão de spin-órbita da concha 7p, o que resulta em nihonium ser entre dois elementos relativamente inertes-invólucro fechado ( Copernicium e fleróvio ), uma situação sem precedentes na tabela periódica. Nihonium se espera que seja menos reactivo do que o tálio, por causa da maior estabilização e inactividade química resultante das 7s subcamada em nihonium em comparação com os 6s subcamada em tálio. O potencial do eléctrodo padrão para o Nh + par / Nh está previsto para ser de 0,6 V, de modo nihonium deve ser um em vez de metal nobre , como não reactivo como o ródio e ruténio .

Os elementos grupo metálico 13 são normalmente encontrados em dois estados de oxidação : 1 e 3. Os resultados anteriores a partir do envolvimento de apenas os electrões p única na ligação, e o último resulta no envolvimento de todos os três, dois electrões de valência no s-subcamada e uma na p-subcamada. Descendo o grupo, energias de ligação e diminuir o estado 3 torna-se menos estável, como a energia libertada na formação de duas ligações adicionais e atingir o estado 3 não é sempre suficiente para compensar a energia necessária para envolver as s-electrões. Por isso, no caso do alumínio e gálio 3 é o estado mais estável, mas uma ganha importância para índio e tálio por isso torna-se mais estável do que o estado 3. Nihonium deverá continuar esta tendência e têm um como o seu estado de oxidação mais estável.

O mais simples composto nihonium possível é o monohydride, NHH. A ligação é fornecida pelo 7p 1/2 de electrões de nihonium e o electrão 1s de hidrogénio. A interacção SO faz com que a energia de ligação de monohydride nihonium a ser reduzida em cerca de 1 eV e o comprimento da ligação nihonium-hidrogénio a diminuir à medida que a ligação 7p 1/2 orbital é relativisticamente contraído. Este é único entre os monohydrides elemento 7P; todos os outros têm expansão relativista do comprimento de ligação em vez de contração. Outro efeito da interacção SO é que a ligação NH-H deverá ter significativa pi ligação de caracteres (lado-a sobreposição orbital), ao contrário da quase puro sigma ligação (de frente sobreposição orbital) em monohydride tálio (TLH). O monof análogo (NH F ) também deve existir. Nihonium (I) está previsto para ser mais semelhante a prata (I) de tálio (I): o Nh + ião é esperado que ligasse mais vontade aniões , de modo que NHCl deve ser muito solúvel em excesso de ácido clorídrico ou amónia ; TlCl não é. Em contraste com Tl + , o qual forma a fortemente básicas de hidróxido de ( TlOH ) em solução, a Nh + catião deve em vez hidrolisar todo o caminho para o anfotérico óxido de Nh 2 O, que seria solúvel em amónia aquosa e fracamente solúvel em água.

A adsorção comportamento de nihonium em ouro superfícies em experiências thermochromatographical se espera que seja mais próxima da de astatine do que a de tálio. A desestabilização do 7p 3/2 subcamada eficazmente conduz a uma camada de valência de fecho no 7s 2  7P 2 de configuração em vez do esperado 7s 2  7p 6 de configuração com o seu octeto estável. Como tal, nihonium, como astatine, pode ser considerado para ser um curto p-electrão de uma camada de valência fechada. Por isso, mesmo que nihonium é no grupo 13, que tem várias propriedades semelhantes ao grupo de 17 elementos. ( Tennessine no grupo 17 tem algumas propriedades do grupo-13-like, uma vez que tem três electrões de valência fora das 7s 2  7P 2 concha fechada.) Nihonium está prevista para ser capaz de obter um electrão para alcançar esta configuração de concha fechada, formando o -1 estado de oxidação como os átomos de halogénio ( flúor , cloro , bromo , iodo , e astatina). Este estado deve ser mais estável do que para tálio como a divisão So da subcamada 7p é maior do que aquele para o 6p subcamada. Nihonium deve ser o mais electronegativa dos elementos de grupo metálico 13, ainda mais electronegativo que tennessine, o período de 7 congénere dos halogéneos: nas NhTs compostos, a carga negativa é esperada para ser no átomo de nihonium em vez do átomo de tennessine. A oxidação -1 deve ser mais estável do que para nihonium para tennessine. A afinidade de electrões de nihonium é calculado para ser cerca de 0,68 eV, maior do que de tálio a 0,4 eV; tennessine de deverá ser de 1,8 eV, o menor em seu grupo. É teoricamente previsto que nihonium deve ter uma entalpia de sublimação a cerca de 150 kJ / mol e uma entalpia de adsorção sobre uma superfície de ouro em torno -159 kJ / mol.

modelo do esqueleto de uma molécula trigonal com um átomo central (boro) simetricamente ligado a três átomos de cloro) (periféricas
BCl
3
tem uma estrutura trigonal.
modelo do esqueleto de uma molécula plana com um átomo central (iodo) simetricamente ligado a três átomos de cloro) (para formar uma grande 2 em ângulo recto
NHCl
3
está previsto para ser em forma de T.

Envolvimento 6d significativa é esperada no vínculo Nh-Au, embora espera-se a ser mais instável do que o vínculo Tl-Au e inteiramente devido a interações magnéticas. Isso levanta a possibilidade de algum metal de transição caracteres para nihonium. Com base da pequena diferença de energia entre os elétrons 6d e 7s, os estados de oxidação mais altos +3 e +5 foram sugeridos para nihonium. Alguns compostos simples com nihonium no estado de oxidação +3 seria o tri-hidreto de (NHH 3 ), trifluoreto de (NHF 3 ), e tricloreto de (NH Cl 3 ). Estas moléculas são previstos para ser em forma de T e não planar trigonal como seus boro análogos são: isto é devido à influência das 6d 5/2 electrões na ligação. O nihonium tribrometo mais pesado (NH Br 3 ) e tri-iodeto de (NH I 3 ) são planares trigonal devido ao aumento da repulsão estérico entre os átomos de periféricos; Por conseguinte, eles não mostram o envolvimento 6d significativa na sua ligação, embora a grande diferença de energia 7s-7p significa que eles mostram reduzida sp 2 hibridação em comparação com os seus análogos de boro.

A ligação no acendedor NHX 3 moléculas pode ser considerada como a de um linear NHx +
2
espécies (semelhante a HGF 2 ou auf -
2
) com uma ligação NHX adicional envolvendo o orbital 7p de nihonium perpendicular aos outros dois ligandos. Estes compostos são esperados ser altamente instável em relação à perda de um X 2 molécula e redução para nihonium (I):

NHx 3 → NHx + X 2

Nihonium continua, assim, o grupo tendência para baixo 13 da reduzida estabilidade do estado de oxidação +3, como todos os cinco destes compostos têm menores energias de reacção do que o iodeto desconhecido tálio (III). O estado 3 é estabilizada por tálio em complexos aniónicos, tais como TLI -
4
, e é esperado que a presença de um possível local de coordenação vazio do o isqueiro trialogenetos nihonium em forma de T para permitir uma estabilização similar de NHF -
4
e talvez NHCl -
4
.

O estado de oxidação +5 é desconhecido para todo o grupo de isqueiro 13 elementos: cálculos prevêem que pentahydride nihonium (NHH 5 ) e pentafluoreto de (NHF 5 ) deve ter uma geometria molecular piramidal quadrada , mas também que ambos seriam altamente termodinamicamente instável a perda de um X 2 molécula e redução para nihonium (III). Apesar de sua instabilidade, a possível existência de pentafluoride nihonium é inteiramente devido a efeitos relativísticos permitindo que os elétrons 6d para participar da ligação. Mais uma vez, alguns estabilização é esperado para complexos aniónicos, tais como NHF -
6
. As estruturas do trifluoreto nihonium e moléculas pentafluoreto são os mesmos como aqueles para o trifluoreto de cloro e pentafluoreto .

química experimental

As características químicas do nihonium têm ainda a ser determinado sem ambiguidade. Os isótopos 284 NH, 285 NH, e 286 Nh têm meia-vida longa o suficiente para investigação química. De 2010 a 2012, algumas experiências químicas preliminares foram realizados no JINR para determinar a volatilidade do nihonium. O isótopo 284 Nh foi investigada, feita como a filha de 288 Mc produzido no 243 Am + 48 reacção Ca. Os átomos de nihonium foram sintetizados de uma câmara de recuo e, em seguida, realizado ao longo de politetrafluoretileno (PTFE) capilares a 70 ° C por um gás portador para os detectores coberto de ouro. Cerca de dez a vinte átomos de 284 Nh foram produzidos, mas nenhum destes átomos foram registados pelos detectores, sugerindo quer que nihonium foi semelhante em volatilidade para os gases nobres (e assim difundido distância demasiado rapidamente para ser detectada) ou, de forma mais plausível, que nihonium puro não foi muito volátil e, portanto, não poderia passar através eficientemente os capilares PTFE. Formação do NHOH hidróxido deve facilitar o transporte, como hidróxido de nihonium deve ser mais volátil do que nihonium elementar, e esta reacção pode ser facilitada pela adição de mais vapor de água no gás de suporte. Parece provável que esta formação não é cineticamente favorecidos, assim que a maior duração isótopos 285 Nh e 286 Nh foram consideradas mais desejáveis para experiências futuras.

Um experimento em 2017 a JINR, produzindo 284 Nh e 285 Nh via 243 Am + 48 reacção de Ca como as filhas de 288 Mc e 289 Mc, evitado este problema removendo a superfície de quartzo, usando apenas PTFE. Sem átomos nihonium foram observados após a separação química, o que implica uma inesperadamente grande de retenção de átomos de nihonium em superfícies de PTFE. Este resultado experimental para o limite de interacção de átomos nihonium com uma superfície de PTFE (-Δ H PTFE
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(NH)> 45 kJ / mol)
não concorda significativamente com a teoria anterior, que esperado um valor inferior de 14,00 kJ / mol. Isto sugere que as espécies nihonium envolvidos na experiência anterior provavelmente não era nihonium elementar, mas em vez de hidróxido de nihonium, e que de alta temperatura, tais como técnicas de vácuo cromatografia seria necessário para investigar ainda mais o comportamento de nihonium elementar. Bromo saturado com tribrometo de boro tem sido sugerida como um gás de suporte para as experiências sobre a química nihonium; este oxida isqueiro tálio congénere de nihonium de tálio (III), fornecendo uma avenida para investigar os estados de oxidação de nihonium, semelhante às experiências anteriores realizados sobre os brometos de elementos do grupo 5, incluindo o superheavy dubnium .

Veja também

Notas

Referências

links externos