鐽

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關於舊譯名亦為“鐽”的73號元素鉭（Tantalum），詳見“鉭”。
䥑 ← 鐽（𫟼） → 錀
鉑
↑
鐽（𫟼）
↓
Uhn
外观
未知
概况
名称 / 符号 / 序数 鐽（𫟼）, Ds, 110
元素类别 過渡金屬
族 / 周期 / 区 10, 7, d
原子质量 281 g·mol−1
电子排布 未知
每层电子排布 2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 (图)
物理性质
状态 未知
原子性质
杂项
CAS号 54083-77-1
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鐽是一種人工合成的放射性元素，化學符號是Ds，原子序數是110。它是10 (VIIIB)族最重的元素，但至今仍沒有足夠穩定的同位素能用在實驗當中，以證明它的特性與該族的相符。鐽於1994年首次被合成，其最重也是最稳定同位素为281aDs，属于超重元素、超铀元素、超锕元素，是合成元素的一員。它的半衰期约为11秒，但有證據顯示存在着另一個核異構體281bDs，其半衰期約為4分鐘。

目录

[编辑] 歷史

[编辑] 发现

鐽(𫟼)是一個人工合成的元素，由德国达姆施塔特（Darmstadt）的重离子研究所（Gesellschaft für Schwerionenforschung, GSI）的S. Hofmann等人于1994年11月9日，在线性加速器内利用镍-62轰击鉛-208而合成的。製成的同位素有鐽-269和鐽-271，但以鐽-271比較穩定。此外，根據法國最近在南太平洋殖民地大溪地進行核試的報告，在核爆中也發現了痕量的鐽，但原子量未知。

[编辑] 命名

鐽的舊稱是Ununnilium，也即1-1-0-ium，乃系根据IUPAC的系统化命名规则而命名。2003年8月，IUPAC正式將其命名為Darmstadtium，以紀念發現這元素的GSI所在地达姆施塔特（Darmstadt，但其實GSI位于达姆施塔特以北的一个叫Wixhausen的小区）。此外，由於110也是德國報警時所撥的號碼，鐽又有另外一個外號叫policium（警察元素）。[1]

[编辑] 未來實驗

GSI團隊已在2010年8月27日至10月10日實驗，以重新研究270Ds核異構體的形成反應207Pb(64Ni,n)。

在中國蘭州的團隊正計劃使用重離子加速器重新研究反應238U(40Ar,xn)。在最近的統計表明，在可測量產量4N蒸發通道，能合成新核素274Ds。

在FLNR，科學家將研究新的反應226Ra(50Ti,xn)以比較產量與該獲得使用48Ca發射体，以確定使用50Ti的可行性投射在超重元素的合成。

[编辑] 同位素與核特性

[编辑] 核合成

[编辑] 能產生Z=110复核的目標、發射體組合

下表列出各種可用以產生原子序為110的目標、發射體組合。

目標 發射體 CN 結果
208Pb 64Ni 272Ds 反應成功
208Pb 62Ni 270Ds 反應成功
232Th 48Ca 280Ds 至今失敗
238U 40Ar 278Ds 至今失敗
244Pu 36S 280Ds 尚未嘗試
244Pu 34S 278Ds 反應成功
248Cm 30Si 278Ds 尚未嘗試
250Cm 30Si 280Ds 尚未嘗試
249Cf 26Mg 275Ds 尚未嘗試
251Cf 26Mg 277Ds 尚未嘗試

[编辑] 冷聚變

[编辑] 208Pb(64Ni,xn)272-xDs(x=1)

GSI的科學家在1986年研究了這種反應，沒有成功。計算截面限制在12PB。在1994年作為他們發現元素110的實驗的一部分，他們使用升級後的設施，成功地檢測到9顆271Ds原子。GSI在2000年成功地重複這種反應（檢測到4個原子）[2][3][4][5] ，在2000年和2004年由勞倫斯伯克利國家實驗室（9原子總數）並於2002年由日本理化學研究所（14原子）。[6]求和的數據允許測量的1N中子蒸發激發能。

[编辑] 207Pb(64Ni,xn)271-xDs(x=1)

除了官方的反應發現，在2000年10月至11月，GSI小組還研究了在反應使用207Pb的目標，以尋找新的同位素270Ds。他們成功地人工合成8個270Ds原子，與基態核異構體270gDs和高自旋核異構體，270mDs。[7]

[编辑] 208Pb(62Ni,xn)270-xDs(x=1)

GSI的研究小組於1994年研究這種反應，作為實驗的一部分。三個269Ds原子被檢測到。第四個衰變鏈被測定，但其後撤回。

[编辑] 209Bi(59Co,xn)268-xDs

杜布納小組在1986年首次研究這個反應。他們無法檢測到任何原子和測量的截面限制在1 PB。1995年，勞倫斯伯克利國家實驗室報告說，他們成功地從1N中子蒸發通道檢測到267Ds的單個原子。然而，一些衰變被漏檢和需要進一步研究來確認這一發現。[8]

[编辑] 熱聚變

[编辑] 232Th(48Ca,xn)280-xDs

由熱核聚變合成鐽的途徑是在1986年由杜布納的團隊首次嘗試。使用檢測自發裂變的方法，他們無法測量任何自發裂變活動和衰變模式計算的截面限制在1 PB。 在1997年11和1998年10月，同樣的團隊在三個不同的實驗重新研究這種反應。他們的新方案是使用48Ca合成超重元素。他們檢測到一些半衰期相對較長的自發裂變活動，並初步分配到衰變產物269Sg或265Rf，具有截面5 PB。這些意見並沒有得到證實，其結果是在這種反應為合成鐽作為唯一的指示。

[编辑] 232Th(44Ca,xn)276-xDs

這種反應是在1986年和1987年由杜布納小組進行。在這兩個實驗中，測量到10毫秒的自發裂變活動和分配到272Ds，計算截面10 PB。這項活動是目前不被認為是由於鐽同位素。

[编辑] 238U(40Ar,xn)278-xDs

這種反應是在1987年由杜布納小組首次嘗試。只有自發裂變從傳輸產品240mfAm和242mfAm被觀察和研究小組計算出橫截面限制在1.6 PB。GSI小組於1990年首次研究這個反應。沒有鐽原子可以被檢測出來。2001年8月，GSI重複反應，但沒有成功，並計算出截面限制在1.0 PB。

[编辑] 236U(40Ar,xn)276-xDs

這種反應是在1987年由杜布納小組首次嘗試。沒有自發裂變被觀察。

[编辑] 235U(40Ar,xn)275-xDs

這種反應是在1987年由杜布納小組首次嘗試。沒有自發裂變被觀察。GSI團隊在1990年作進一步研究。再次，沒有檢測到原子和計算截面限制在21 PB。

[编辑] 233U(40Ar,xn)273-xDs

GSI團隊在1990年作首次嘗試。沒有檢測到原子和計算截面限制在21 PB。

[编辑] 244Pu(34S,xn)278-xDs(x=5)

1994年9月在杜布納小組檢測到273Ds的單個原子，形成在5N中子蒸發通道。測量截面只是400 FB。[9]

[编辑] 作為衰變產物

鐽同位素也作為更重元素的衰變產物被觀察到。

蒸發殘留 觀測到的鐽同位素
293Lv, 289Fl 281Ds
291Lv, 287Fl, 283Cn 279Ds
285Fl 277Ds
277Cn 273Ds

在一些實驗中，293Lv和289Fl衰變產生的鐽同位素以8.77MeV進行α衰變，半衰期為3.7分鐘。雖然未經證實，但這項活動極有可能是與一個亞穩態核異構體有關，即281mDs。

[编辑] 撤回的同位素

[编辑] 280Ds

首次合成Fl時兩個原子被分配給288Fl，衰變到280Ds後進行自發裂變。其後改為289Fl和281Ds。因此280Ds目前還不清楚。

[编辑] 277Ds

於1999年發現293Uuo的報告中，277Ds是以10.18 MeV能量進行α衰變的，半衰期為3 ms。發現者於2001年撤回這項發現。這個同位素最後於2010年被合成，而其衰變屬性意味著之前所撤回的數據有捏造的成分。

[编辑] 273mDs

在1996年由GSI合成277Cn（詳見鎶），一條衰變鏈進行273Ds的衰變以9.73 MeV進行α衰變，半衰期為170毫秒。這將被分配到核異構體的水平。這個數據無法得到證實，因此目前還不清楚這種同位素或未經證實的。

[编辑] 272Ds

在第一次嘗試合成鐽的實驗中，10毫秒的自發裂變活動被分配到272Ds在反應232Th(44Ca,4n)。鑑於目前的理解，這種同位素已從同位素列表中收回。

[编辑] 同位素發現時序

同位素 發現年份 核反應
267Ds ?? 1994年 209Bi(59Co,n)
268Ds 未知
269Ds 1994年 208Pb(62Ni,n)
270Dsg,m 2000年 207Pb(64Ni,n)
271Dsg,m 1994年 208Pb(64Ni,n)
272Ds 未知
273Ds 1996年 244Pu(34S,5n)
274Ds 未知
275Ds 未知
276Ds 未知
277Ds 2010年 242Pu(48Ca,5n)
278Ds 未知
279Ds 2002年 244Pu(48Ca,5n)
280Ds 未知
281aDs 1999年 244Pu(48Ca,3n)
281bDs ? 1999年 244Pu(48Ca,3n)

[编辑] 核異構體

[编辑] 281Ds

由289Fl或293Lv衰變而成的281Ds產生了兩個非常矛盾的衰變模式。最常見的和易於確認模式是自發裂變，半衰期為11秒。一個未經證實的罕見許多的衰變模式是以8.77MeV進行α衰變，觀察到的半衰期為〜3.7分鐘。這種衰變是一個獨特的衰變途徑，並且必須被分配到核異構體的水平。半衰期表明，它必須被分配到核異構體狀態，但需要進一步研究來確認這些報告。

[编辑] 271Ds

直接合成271Ds的衰變數據清楚地表明，存在兩個阿爾法線。第一個阿爾法線在10.74和10.69 MeV，半衰期為1.63毫秒。另外有一個阿爾法線在10.71 MeV，半衰期為69毫秒。第一個被分配到基態，後者是核異構體的水平。有人提出相近的α衰變能量表明，核異構體的水平可能衰退主要是由伽瑪發射推遲到基態，產生一個相同的測量α能量和聯合半衰期為兩個過程。

[编辑] 270Ds

直接生產270Ds已經明確確定了兩個阿爾法群體屬於兩個核異構體的水平。基態的270Ds衰變到基態的266Hs以11.03 MeV進行α衰變，半衰期為0.1毫秒。在異構級由阿爾法衰變發射線與阿爾法在12.15,11.15和10.95 MeV的一個半衰期為6毫秒。 12.15MeV的已分配為衰變到基態266Hs表明這種高自旋核異構體坐落在距基態1.12MeV的狀態。

[编辑] 同位素產量

下表列出直接合成鐽的聚變核反應的截面和激發能量。粗體數據代表從激發函數算出的最大值。+代表觀測到的出口通道。

[编辑] 冷聚變

發射體 目標 CN 1n 2n 3n
62Ni 208Pb 270Ds 3.5 pb
64Ni 208Pb 272Ds 15 pb, 9.9 MeV

[编辑] 原子序為110複核的裂變

杜布納Flerov核反應實驗室在2004年研究裂變特色的複合核280Ds實驗。所用的核反應是232Th+48Ca。結果顯示如何像這樣的裂變核主要由驅逐閉殼核，如132Sn (Z=50,N=82)。

[编辑] 理論計算

[编辑] 衰變特性

對不同的鐽同位素半衰期的理論估算與實驗結果相符。[10][11]沒有裂變的同位素294Ds的α衰變半衰期預計有311年。[12][13]

[编辑] 蒸發殘留物截面

下表列出各種目標-發射體組合，並給出最高的預計產量。

MD = 多面；DNS = 雙核系統； σ = 截面

目標 發射體 CN 通道（產物） σmax 模型 參考資料
208Pb 64Ni 272Ds 1n (271Ds) 10 pb DNS [14]
232Th 48Ca 280Ds 4n (276Ds) 0.2 pb DNS [15]
230Th 48Ca 278Ds 4n (274Ds) 1 pb DNS [15]
238U 40Ar 278Ds 4n (274Ds) 2 pb DNS [15]

[编辑] 化學屬性

[编辑] 推算的化學屬性

[编辑] 氧化態

鐽預計將是6D系列過渡金屬的第八成員和週期表中最重的10族成員，位於鎳，鈀和鉑的下面。鉑的最高氧化狀態+6，雖然其他兩個元素是穩定的+4狀態。這兩種元素也具有穩定的+2狀態。因此預測鐽將呈現氧化態+6，+4，+2。

[编辑] 化學特性

同族元素從上到下高價態越來越穩定，因此鐽有望形成一個穩定的六氟化物，DsF6，以及DsF5和DsF4。鹵素應該能夠與鐽形成四鹵化物，DsCl4，DsBr4和DsI4。 像其他10族元素，預期鐽可以有較高的硬度和催化性能。

[编辑] 注释

[编辑] 参考文献

  1. ^ On Beyond Uranium: Journey to the End of the Periodic Table（Science Spectraseries）, Hofmann, Sigurd, CRC Press; 2002-12-26. ISBN 0415284961. p. 177
  2. ^ Ginter, T. N.; Gregorich, K.; Loveland, W.; Lee, D.; Kirbach, U.; Sudowe, R.; Folden, C.; Patin, J. et al.. Confirmation of production of element 110 by the 208Pb(64Ni,n) reaction. Physical Review C. 2003, 67 (6): 064609. doi:10.1103/PhysRevC.67.064609. Bibcode: 2003PhRvC..67f4609G. 
  3. ^ "Confirmation of production of element 110 by the 208Pb(64Ni,n) reaction", Ginter et al., LBNL repositories. Retrieved on 2008-03-02
  4. ^ Folden, C. M.; Gregorich, KE; Düllmann, ChE; Mahmud, H; Pang, GK; Schwantes, JM; Sudowe, R; Zielinski, PM et al.. Development of an Odd-Z-Projectile Reaction for Heavy Element Synthesis: 208Pb(64Ni,n)271Ds and 208Pb(65Cu,n)272111. Physical Review Letters. 2004, 93 (21): 212702. doi:10.1103/PhysRevLett.93.212702. PMID 15601003. Bibcode: 2004PhRvL..93u2702F. 
  5. ^ "Development of an Odd-Z-Projectile Reaction for Heavy Element Synthesis: 208Pb(64Ni,n)271Ds and 208Pb(65Cu,n)272111", Folden et al., LBNL repositories. Retrieved on 2008-03-02
  6. ^ Morita, K.; Morimoto, K.; Kaji, D.; Haba, H.; Ideguchi, E.; Kanungo, R.; Katori, K.; Koura, H. et al.. Production and decay of the isotope 271Ds (Z = 110). The European Physical Journal A. 2004, 21 (2): 257. doi:10.1140/epja/i2003-10205-1. Bibcode: 2004EPJA...21..257M. 
  7. ^ Hofmann et al; Heßberger, F.P.; Ackermann, D.; Antalic, S.; Cagarda, P.; Ćwiok, S.; Kindler, B.; Kojouharova, J. et al.. The new isotope 270110 and its decay products 266Hs and 262Sg. Eur. Phys. J. A. 2001, 10: 5–10. doi:10.1007/s100500170137. Bibcode: 2001EPJA...10....5H. 
  8. ^ Ghiorso, A.; Lee, D.; Somerville, L.; Loveland, W.; Nitschke, J.; Ghiorso, W.; Seaborg, G.; Wilmarth, P. et al.. Evidence for the possible synthesis of element 110 produced by the 59Co+209Bi reaction. Physical Review C. 1995, 51 (5): R2293. doi:10.1103/PhysRevC.51.R2293. Bibcode: 1995PhRvC..51.2293G. 
  9. ^ Lazarev, Yu. A.; Lobanov, Yu.; Oganessian, Yu.; Utyonkov, V.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Rigol, J.; Shirokovsky, I. et al.. α decay of 273110: Shell closure at N=162. Physical Review C. 1996, 54 (2): 620. doi:10.1103/PhysRevC.54.620. Bibcode: 1996PhRvC..54..620L. 
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  11. ^ C. Samanta, P. Roy Chowdhury and D.N. Basu. Predictions of alpha decay half lives of heavy and superheavy elements. Nucl. Phys. A. 2007, 789: 142–154. doi:10.1016/j.nuclphysa.2007.04.001. Bibcode: 2007NuPhA.789..142S. 
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  13. ^ P. Roy Chowdhury, C. Samanta, and D. N. Basu. Nuclear half-lives for α -radioactivity of elements with 100 ≤ Z ≤ 130. At. Data & Nucl. Data Tables. 2008, 94 (6): 781. doi:10.1016/j.adt.2008.01.003. Bibcode: 2008ADNDT..94..781C. 
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[编辑] 外部链接

[编辑] 参见


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元素周期表暨扩展元素周期表
1   18
1 H 2   13 14 15 16 17 He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
8 Uue Ubn Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
9 Uhe Usn Usu Usb Ust Usq Usp Ush Uss Uso Use Uon Uou Uob Uot Uoq Uop Uoh Uos Uoo Uoe Uen Ueu Ueb Uet Ueq Uep Ueh Ues Ueo Uee Bnn Bnu Bnb Bnt Bnq Bnp Bnh Bns Bno Bne Bun Buu Bub But Buq Bup Buh Bus Buo
  s區元素 g區元素 f區元素 d區元素 p區元素
 
金屬 類金屬 非金屬 未發現元素 可能不存在（超过目前理论最大值）[1]
鹼金屬 鹼土金屬 內過渡金屬 過渡金屬 其他金屬
(貧金屬)
 其他非金屬 鹵素 稀有氣體 超錒系元素 離子[1]
鑭系元素 錒系元素
 
註1：本表以元素週期表為主，而第八週期以後之週期表則參以擴展元素週期表。 第十周期以上元素与0号元素未列入表中。


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