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鉝   116Lv
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鉝(未知特性)
Uus(未知特性)
Uuo(未知特性)
Po



(Uhh)
UupUus
概況
名稱·符號·序數 鉝(Livermorium)·Lv·116
元素類別 未知
可能為貧金屬
·週期· 16·7·p
標準原子質量 [293]
電子排布

[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p4
(預測[1]
2, 8, 18, 32, 32, 18, 6
(預測)

鉝的电子層(2, 8, 18, 32, 32, 18, 6(預測))
歷史
發現 聯合核研究所勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(2000年)
物理性質
物態 固體(預測)
密度 (接近室温
12.9(預測)[1] g·cm−3
蒸汽壓
原子性質
氧化態 2, 4(預測)[1]
電離能 第一:723.6(預測)[1] kJ·mol−1
共價半徑 175(預測)[2] pm
雜項
CAS號 54100-71-9
最穩定同位素

主条目:鉝的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
293Lv syn 61 ms α 10.54 289Fl
292Lv syn 18 ms α 10.66 288Fl
291Lv syn 18 ms α 10.74 287Fl
290Lv syn 7.1 ms α 10.84 286Fl

[3][4]英语LivermoriumLv)是原子序為116的人造元素。其被正式命名前的臨時名稱為UnunhexiumUuh),現名於2012年5月31日經國際純粹與應用化學聯合會同意後正式使用。[5]

它是元素週期表16族最重的元素,位於之下,但由於沒有足夠穩定的同位素,因此目前無法用實驗來研究它的特性。

科學家於2000年發現鉝,至今成功合成約30個原子。這些原子都是直接合成或是Uuo衰變的產物。已合成的鉝同位素質量數介乎290至293,其中293Lv是最穩定的,半衰期約為60毫秒。

歷史[编辑]

發現[编辑]

2000年7月19日,位於俄羅斯杜布納聯合核研究所(JINR)的科學家使用48Ca離子撞擊248Cm目標,探測到鉝原子的一次α衰變,能量為10.54 MeV。結果於2000年12月發佈。[6]由於292Lv的衰變產物和已知的288Fl關聯,因此這次衰變起初被認為源自292Lv。然而其後科學家把288Fl更正為289Fl,所以衰變來源292Lv也順應更改到293Lv。他們於2001年4至5月進行了第二次實驗,再發現兩個鉝原子。[7]

\,^{48}_{20}\mathrm{Ca} + \,^{248}_{96}\mathrm{Cm} \to \,^{296}_{116}\mathrm{Lv} ^{*} \to \,^{293}_{116}\mathrm{Lv} + 3\,^{1}_{0}\mathrm{n}

在同樣的實驗裏,研究人員探測到的衰變,並將此次衰變活動指定到289Fl。[7]在重複進行相同的實驗後,他們並沒有觀測到該衰變反應。這可能是來自鉝的同核異能素293bLv的衰變,或是293aLv的一條較罕見的衰變支鏈。這須進行進一步研究才能確認。

研究團隊在2005年4月至5月重複進行實驗,並探測到8個鉝原子。衰變數據證實所發現的同位素293Lv。同時他們也通過4n通道第一次觀測到292Lv。[8]

2009年5月,聯合工作組在報告中指明,發現了的同位素包括283Cn。[9]283Cn是291Lv的衰變產物,因此該報告意味著291Lv也被正式發現(見下)。

2011年6月11日,IUPAC證實了鉝的存在。[10]

命名[编辑]

原文名稱[编辑]

鉝的原文名稱Livermorium(Lv),是IUPAC在2011年12月正式命名的[11]。之前IUPAC根据系統命名法将之命名为Ununhexium(Uuh)[12]。科學家通常稱之為“元素116”(或E116)。

此前鉝被提議以俄羅斯莫斯科州(Moscow Oblast)名为Moscovium,但由于元素114和116是俄罗斯和美国劳伦斯利福摩尔国家实验室研究人员合作的产物,而元素114已经根据俄罗斯的要求命名,因此元素116最后以实验室所在地美国利弗莫尔市(Livermore)命名为Livermorium(Lv)[13][11]

中文名稱[编辑]

2012年6月2日,中华民国國家教育研究院化學名詞審譯委員會將此元素命名為[3][4]

目前及未來的實驗[编辑]

位於杜布納的團隊表示有意利用244Pu50Ti的核反應合成鉝。通過這項實驗,他們可以研究是否可能以原子序大於20的發射體來合成原子序大於118的超重元素。雖然原定計劃在2008年進行,但這項實驗至今仍未開始。[14]

研究團隊也有計劃使用不同發射體能量來重複248Cm反應,以進一步了解2n通道,從而發現新的同位素294Lv。另外,他們計劃在未來完成4n通道產物292Lv的激發函數,並估量N=184核殼層對產生蒸發殘留物的穩定效應。

同位素與核特性[编辑]

核合成[编辑]

能產生Z=116复核的目標、發射體組合[编辑]

下表列出各種可用以產生116號元素的目標、發射體組合。

目標 發射體 CN 結果
208Pb 82Se 290Lv 0至今失敗
232Th 58Fe 290Lv 尚未嘗試
238U 54Cr 292Lv 0至今失敗
244Pu 50Ti 294Lv 尚未嘗試
250Cm 48Ca 298Lv 尚未嘗試
248Cm 48Ca 296Lv 1反應成功
246Cm 48Ca 294Lv 尚未嘗試
245Cm 48Ca 293Lv 1反應成功
249Cf 40Ar 289Lv 尚未嘗試

冷聚變[编辑]

208Pb(82Se,xn)290−xLv[编辑]

1998年,重離子研究所嘗試了輻射俘獲產物(x=0)以合成290Lv。他們限制截面為4.8 pb,並未發現任何原子。

熱聚變[编辑]

238U(54Cr,xn)292−xLv[编辑]

有粗略的證據顯示重離子研究所在2006年曾經嘗試過這個反應。他們沒有發布實驗結果,表示很可能並沒有發現任何原子。[15]

248Cm(48Ca,xn)296−xLv (x=3,4)[编辑]

1977年Ken Hulet和他的團隊在勞倫斯利福摩爾國家實驗室首次進行合成鉝的實驗。他們並未發現任何鉝原子。[16]尤里·奥加涅相和他的團隊在Flerov核反應實驗室之後在1978年嘗試了這個反應,但最終失敗。1985年,伯克利實驗室和在重離子研究所的Peter Armbruster英语Peter Armbruster團隊進行了實驗,結果依然是失敗的,計算出來的截面限度為10至100 pb。[17]

2000年,杜布納的俄羅斯科學家終於成功探測到一個鉝原子,指向到同位素292Lv。[6]2001年,他們重複了這一個反應,再次合成了2個原子,驗證了此前的實驗結果。另外也不確定地探測到一個293Lv原子,因為其首次α衰變違背探測到。[7]2004年4月,團隊又再使用較高能量重複實驗,並發現了一條新的衰變鏈,指向到292Lv。根據這個發現,原先的數據就被重新指向到293Lv。不確定的衰變鏈因此可能是這個同位素的稀有的一條分支。這個反應另外有產生了2個293Lv原子。[8]

245Cm(48Ca,xn)293−x116 (x=2,3)[编辑]

為了找出合成出的鉝同位素的原子量,在2003年3月至5月期間杜布納的團隊用48Ca離子撞擊245Cm目標。他們觀察到了兩個新的同位素:291Lv和290Lv。[18]這個實驗在2005年2月至3月成功重複進行,其中合成了10個原子,其衰變數據與2003年實驗報告中的相符。[19]

作為衰變產物[编辑]

鉝也在Uuo的衰變中被探測到。2006年10月,在一個用48Ca離子撞擊249Cf的實驗中,3個Uuo原子被發現,並迅速衰變成鉝。[19]

觀察到290Lv,意味著成功合成了294Uuo,也證明了成功合成元素Uuo

原子量為116的复核的裂變[编辑]

位於杜布納的Flerov核反應實驗室在2000至2006年進行了一系列的實驗,研究296,294,290Lv复核的裂變特性。實驗使用了4條核反應:248Cm+48Ca、246Cm+48Ca、244Pu+50Ti和232Th+58Fe。結果反映了這種原子核裂變的方式主要為放出閉殼原子核,如132Sn (Z=50, N=82)。另一發現為,使用48Ca和58Fe發射體的聚變裂變路徑產量相似,說明在未來合成超重元素時,可以使用58Fe發射體。另外,比較使用48Ca和50Ti發射體合成294Lv的實驗,如果用50Ti,聚變裂變產量約少3倍,表示未來能用於合成超重元素。[20]

撤回的同位素[编辑]

289Lv[编辑]

1999年,勞倫斯伯克利國家實驗室在《物理評論快報》中宣布成功合成293Uuo(見Uuo)。[21]所指的同位素289Lv經過了11.63 MeV能量的α衰變,半衰期為0.64 ms。翌年,他們宣布撤回此前的發現,因為其他研究人員未能複製實驗結果。[22]2002年6月,實驗室主任公佈,原先這兩個元素的發現結果是建立在维克托・尼诺夫英语Victor Ninov編造的實驗數據上的。因此,這一鉝同位素至今仍是未知的。

同位素發現時序[编辑]

同位素 發現年份 核反應
290Lv 2002年 249Cf(48Ca,3n)[23]
291Lv 2003年 245Cm(48Ca,2n)[18]
292Lv 2004年 248Cm(48Ca,4n)[8]
293Lv 2000年 248Cm(48Ca,3n)[6]

同位素產量[编辑]

熱聚變[编辑]

下表列出直接合成鉝的熱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。

發射體 目標 CN 2n 3n 4n 5n
48Ca 248Cm 296Lv 1.1 pb, 38.9 MeV[8] 3.3 pb, 38.9 MeV [8]
48Ca 245Cm 293Lv 0.9 pb, 33.0 MeV[18] 3.7 pb, 37.9 MeV [18]

理論計算[编辑]

衰變特性[编辑]

利用量子穿隧模型的理論計算支持合成293,292Lv的實驗數據。[24][25]

蒸發殘留物截面[编辑]

下表列出各種目標-發射體組合,並給出最高的預計產量。

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 82Se 290Lv 1n (289Lv) 0.1 pb DNS [26]
208Pb 79Se 287Lv 1n (286Lv) 0.5 pb DNS [26]
238U 54Cr 292Lv 2n (290Lv) 0.1 pb DNS [27]
250Cm 48Ca 298Lv 4n (294Lv) 5 pb DNS [27]
248Cm 48Ca 296Lv 4n (292Lv) 2 pb DNS [27]
247Cm 48Ca 295Lv 3n (292Lv) 3 pb DNS [27]
245Cm 48Ca 293Lv 3n (290Lv) 1.5 pb DNS [27]

化學屬性[编辑]

推算的化學屬性[编辑]

氧化態[编辑]

鉝預計為7p系非金屬的第4個元素,並是元素週期表中16族(VIA)最重的成員,位於之下。這一族的氧化態為+VI,除了缺少d-軌域外。的氧化態都是+IV,穩定性由S(IV)和Se(IV)的還原性到Po(IV)的氧化性。Te(IV)是碲最穩定的氧化態。這表示較高氧化態穩定性較低,因此鉝應有氧化性的+IV態,以及更穩定的+II態。同族其他元素亦能產生−II態,如氧化物硫化物硒化物碲化物釙化物

化學特性[编辑]

鉝的化學特性能從的特性推算出來。因此,它應在氧化後產生二氧化鉝(LvO2)。三氧化鉝(LvO3)也有可能產生,但可能性較低。在氧化鉝(LvO)中,鉝會展現出+II氧化態的穩定性。氟化後它可能會產生四氟化鉝(LvF4)和/或二氟化鉝(LvF2)。氯化溴化後會產生二氯化鉝(LvCl2)和二溴化鉝(LvBr2)。對其氧化後一定不會產生比二碘化鉝(LvI2)更重的化合物,甚至可能完全不發生反應。[來源請求]

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Haire, Richard G. Transactinides and the future elements. (编) Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 1-4020-3555-1. 
  2. ^ Chemical Data. Livermorium - Lv, Royal Chemical Society
  3. ^ 3.0 3.1 中國化學會第12次會議決議. chemistry.org.tw. [2013-05-30]. 
  4. ^ 4.0 4.1 114、116号元素中文定名研讨会在京召开. Cnctst.gov.cn. 2013-07-23 [2014-05-22]. 
  5. ^ Element 114 is Named Flerovium and Element 116 is Named Livermorium. IUPAC. 2012-05-31 [2012-05-31] (英文). 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 Oganessian, Yu. Ts. Observation of the decay of ^{292}116. Physical Review C. 2000, 63: 011301. doi:10.1103/PhysRevC.63.011301. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 "Confirmed results of the 248Cm(48Ca,4n)292116 experiment", Patin et al., LLNL report (2003). Retrieved 2008-03-03
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 Oganessian, Yu. Ts. Measurements of cross sections and decay properties of the isotopes of elements 112, 114, and 116 produced in the fusion reactions ^{233,238}U, ^{242}Pu, and ^{248}Cm+^{48}Ca. Physical Review C. 2004, 70: 064609. doi:10.1103/PhysRevC.70.064609. 
  9. ^ R.C.Barber; H.W.Gaeggeler;P.J.Karol;H. Nakahara; E.Verdaci; E. Vogt. Discovery of the element with atomic number 112 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. 2009, 81: 1331. doi:10.1351/PAC-REP-08-03-05. 
  10. ^ IUPAC - Discovery of the Elements with Atomic Number 114 and 116
  11. ^ 11.0 11.1 Jennifer Welsh. Two Elements Named: Livermorium and Flerovium. LiveScience. 02 December 2011 [2011-12-05]. 
  12. ^ J. Chatt. Recommendations for the Naming of Elements of Atomic Numbers Greater than 100. Pure Appl. Chem. 1979, 51: 381–384. doi:10.1351/pac197951020381. 
  13. ^ Russian Physicians Will Suggest to Name Element 116 Moscovium. rian.ru. 2011 [2011-05-08]. 
  14. ^ Flerov Lab.
  15. ^ "List of experiments 2000-2006"
  16. ^ Hulet, E. K.; Lougheed, R.; Wild, J.; Landrum, J.; Stevenson, P.; Ghiorso, A.; Nitschke, J.; Otto, R. et al. Search for Superheavy Elements in the Bombardment of 248Cm with 48Ca. Physical Review Letters. 1977, 39: 385. doi:10.1103/PhysRevLett.39.385. 
  17. ^ Armbruster, P.; Agarwal, YK; Brüchle, W; Brügger, M; Dufour, JP; Gaggeler, H; Hessberger, FP; Hofmann, S 等. Attempts to Produce Superheavy Elements by Fusion of 48Ca with 248Cm in the Bombarding Energy Range of 4.5-5.2 MeV/u. Physical Review Letters. 1985, 54 (5): 406. doi:10.1103/PhysRevLett.54.406. PMID 10031507. 
  18. ^ 18.0 18.1 18.2 18.3 Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G. et al. Measurements of cross sections for the fusion-evaporation reactions 244Pu(48Ca,xn)292−x114 and 245Cm(48Ca,xn)293−x116. Physical Review C. 2004, 69: 054607. doi:10.1103/PhysRevC.69.054607. 
  19. ^ 19.0 19.1 Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the 249Cf and 245Cm+48Ca fusion reactions. 
  20. ^ see Flerov lab annual reports 2000-2006
  21. ^ Ninov, V.; et al.. Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of 86Kr with 208Pb. Physical Review Letters. 1999, 83: 1104. doi:10.1103/PhysRevLett.83.1104. 
  22. ^ Ninov, V. Editorial Note: Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of ^{86}Kr with ^{208}Pb [Phys. Rev. Lett. 83, 1104 (1999)]. Physical Review Letters. 2002, 89: 039901. doi:10.1103/PhysRevLett.89.039901. 
  23. ^ Uuo
  24. ^ P. Roy Chowdhury, C. Samanta, and D. N. Basu. α decay half-lives of new superheavy elements. Phys. Rev. C. 2006, 73: 014612. doi:10.1103/PhysRevC.73.014612. 
  25. ^ 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. 
  26. ^ 26.0 26.1 Feng, Zhao-Qing; Jin, Gen-Ming; Li, Jun-Qing; Scheid, Werner. Formation of superheavy nuclei in cold fusion reactions. Physical Review C. 2007, 76: 044606. doi:10.1103/PhysRevC.76.044606. 
  27. ^ 27.0 27.1 27.2 27.3 27.4 Feng, Z; Jin, G; Li, J; Scheid, W. Production of heavy and superheavy nuclei in massive fusion reactions. Nuclear Physics A. 2009, 816: 33. doi:10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003.