Uup

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Uup
115Uup


Uup

(Uhe)
Uup
外觀
未知
概況
名稱·符號·序數 Ununpentium·Uup·115
元素類別 未知
·週期· 15·7·p
標準原子質量 [288]
電子排布

[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p3
(預測[1]
2, 8, 18, 32, 32, 18, 5
(預測)

Uup的电子層(2, 8, 18, 32, 32, 18, 5(預測))
歷史
發現 聯合核研究所勞倫斯利福摩爾國家實驗室(2003年)
物理性質
物態 固體(預測)[1]
密度 (接近室温
11(預測)[1] g·cm−3
熔點 ~700 K,~430 °C,~810(預測)[1] °F
沸點 ~1400 K,~1100 °C,~2000(預測)[1] °F
蒸汽壓
原子性質
氧化態 1, 3(預測)[1]
電離能 第一:538.4(預測)[1] kJ·mol−1
原子半徑 200(預測)[1] pm
共價半徑 162(估值)[2] pm
雜項
CAS號 54085-64-2
最穩定同位素

主条目:Uup的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
290Uup syn 16 ms α 9.95 286Uut
289Uup syn 169 ms α 10.31 285Uut
288Uup syn 173 ms α 10.46 284Uut
287Uup syn 32 ms α 10.59 283Uut

Ununpentium(Uup) [3]原子序為115的化學元素的臨時名稱。

Uup是元素週期表15 (VA)族中最重的元素,但是由於還沒有足夠穩定的Uup同位素,因此並未能通過化學實驗來驗證其特性。

科學家在2003年第一次觀測到Uup,至今合成了大約30個原子,其中只探測到4次直接衰變。目前已知有5個質量數連續的同位素:287–291Uup,其中291Uup的半衰期最長,約為1分鐘。[4]

歷史[编辑]

發現[编辑]

Ca-48離子加速撞擊Am-243目標原子的模擬圖。

2004年2月2日,由俄羅斯杜布納聯合核研究所和美國勞倫斯利福摩爾國家實驗室聯合組成的科學團隊在《物理評論快報》上表示成功合成了Uup。[5][6]他們使用48Ca離子撞擊243Am目標原子,產生了4個Uup原子。這些原子通過發射α粒子,衰變為Uut,需時約100毫秒。

\,^{48}_{20}\mathrm{Ca} + \,^{243}_{95}\mathrm{Am} \to \,^{291}_{115}\mathrm{Uup} ^{*} \to \,^{288}_{115}\mathrm{Uup} + 3\,^{1}_{0}\mathrm{n}\to \,^{284}_{113}\mathrm{Uut} + \,^{4}_{2}\mathrm{He}

美俄科學家的這次合作計劃也對衰變產物268Db進行了化學實驗,並證實發現了Uut。科學家在2004年6月和2005年12月的實驗中,通過量度自發裂變成功確認了𨧀同位素。[7][8]數據中的半衰期和衰變模式都符合理論中的268Db,證實了衰變來自於原子序為115的主原子核。但是在2011年,IUPAC认为该结果只是初步的,不足以称得上是一项发现[9]

2013年,由瑞典隆德大学核物理学家Dirk Rudolph领导的团队在德国达姆施塔特GSI亥姆霍兹重离子研究中心,通过将同位素撞擊的方法再次合成了115号元素[9]

命名[编辑]

Uup最先被稱為“eka-”。Ununpentium是該元素獲得正式命名之前,IUPAC元素系統命名法所賦予的臨時名稱。研究人員一般稱之為“元素115”。

未來實驗[编辑]

Flerov核反應實驗室有計劃研究較輕的Uup同位素,所用反應為:241Am + 48Ca。[10]

同位素與核特性[编辑]

核合成[编辑]

能產生Z=115复核的目標、發射體組合[编辑]

下表列出各種可用以產生115號元素的目標、發射體組合。

目標 發射體 CN 結果
208Pb 75As 283Uup 尚未嘗試
232Th 55Mn 287Uup 尚未嘗試
238U 51V 289Uup 至今失敗
237Np 50Ti 287Uup 尚未嘗試
244Pu 45Sc 289Uup 尚未嘗試
243Am 48Ca 291Uup 反應成功
241Am 48Ca 289Uup 尚未嘗試
248Cm 41K 289Uup 尚未嘗試
250Cm 41K 291Uup 尚未嘗試
249Bk 40Ar 289Uup 尚未嘗試
249Cf 37Cl 286Uup 尚未嘗試
251Cf 37Cl 288Uup 尚未嘗試

熱聚變[编辑]

238U(51V,xn)289−xUup[编辑]

有強烈證據顯示重離子研究所在2004年底一項氟化鈾(IV)實驗中曾進行過這個反應。他們並未發布任何報告,因此可能並未探測到任何產物原子,這是團隊意料之內的。[11]

243Am(48Ca,xn)291−xUup (x=3,4)[编辑]

杜布納團隊首先在2003年7月至8月進行了該項反應。在兩次分別進行的實驗中,他們成功探測到3個288Uup原子與一個287Uup原子。2004年6月,他們進一步研究這項反應,目的是要在288Uup衰變鏈中隔離出268Db。團隊在2005年8月重複進行了實驗,證實了衰變的確來自268Db。

同位素發現時序[编辑]

同位素 發現年份 核反應
287Uup 2003年 243Am(48Ca,4n)
288Uup 2003年 243Am(48Ca,3n)
289Uup 2009年 249Bk(48Ca,4n)[4]
290Uup 2009年 249Bk(48Ca,3n)[4]

同位素產量[编辑]

熱聚變[编辑]

下表列出直接合成Uup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 243Am 291Uup 3.7 pb, 39.0 MeV 0.9 pb, 44.4 MeV

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實驗得出的α衰變數據。[12]

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。

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
243Am 48Ca 291Uup 3n (288Uup) 3 pb MD [13]
243Am 48Ca 291Uup 4n (287Uup) 2 pb MD [13]
243Am 48Ca 291Uup 3n (288Uup) 1 pb DNS [14]
242Am 48Ca 290Uup 3n (287Uup) 2.5 pb DNS [14]

化學屬性[编辑]

推算的化學屬性[编辑]

氧化態[编辑]

Uup預計為7p系的第3個元素,是元素週期表中15 (VA)族最重的成員,位於之下。這一族的氧化態為+V,但穩定性各異。的+V態很難形成,因為它有較低的d-電子軌域,而且氮原子容納不下5個配體能夠表現出明顯的+V態特性,但鉍卻很難達到該氧化態,因為其6s2電子不易參與形成化學鍵。這個現象稱為“惰性電子對效應”,一般與6s電子軌域的相對論性穩定性相關。Uup預計會延續這個趨勢,並只會具有+III和+I氧化態。氮(I)和鉍(I)也存在,但較罕見,而Uup(I)很可能會有一些獨特的屬性。[15]由於自旋軌道耦合作用,可能會有完整的軌域,並具有類似惰性氣體的屬性。這樣的話,Uup可能只有一顆價電子,因為Uup+離子會和鈇有相同的電子排布。

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Haire, Richard G. Transactinides and the future elements//In 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. Ununpentium - Uup, Royal Chemical Society
  3. ^ 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. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Oganessian, Yu. Ts.; Abdullin, F. Sh.; Bailey, P. D.; Benker, D. E.; Bennett, M. E.; Dmitriev, S. N.; Ezold, J. G.; Hamilton, J. H. et al. Synthesis of a New Element with Atomic Number Z=117. Physical Review Letters. 2010, 104. doi:10.1103/PhysRevLett.104.142502. 
  5. ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkoy, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G. et al. Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am(48Ca,xn)291?x115. Physical Review C. 2004, 69: 021601. doi:10.1103/PhysRevC.69.021601. 
  6. ^ Oganessian et al. Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am(48Ca,xn)291−x115"]. JINR preprints. 2003. 
  7. ^ Oganessian et al. Results of the experiment on chemical identification of db as a decay product of element 115. JINR preprints. 2004. 
  8. ^ Oganessian, Yu. Ts. Synthesis of elements 115 and 113 in the reaction ^{243}Am+^{48}Ca. Physical Review C. 2005, 72: 034611. doi:10.1103/PhysRevC.72.034611. 
  9. ^ 9.0 9.1 瑞典科学家宣称确认115号元素存在. 科学网. 2013-8-29 [2013-10-23]. 
  10. ^ Study of heavy and superheavy nuclei (see experiment 1.5). 
  11. ^ List of experiments 2000–2006. 
  12. ^ C. S1¥amanta, 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. 
  13. ^ 13.0 13.1 Zagrebaev, V. Fusion-fission dynamics of super-heavy element formation and decay. Nuclear Physics A. 2004, 734: 164. doi:10.1016/j.nuclphysa.2004.01.025. 
  14. ^ 14.0 14.1 Feng, Z; Jin, G; Li, J; Scheid, W. Production of heavy and superheavy nuclei in massive fusion reactions. Nuclear Physics A. 2009, 816: 33. arXiv:0803.1117. doi:10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003. 
  15. ^ Keller, O. L., Jr.; C. W. Nestor, Jr. Predicted properties of the superheavy elements. III. Element 115, Eka-bismuth. Journal of Physical Chemistry. 1974, 78: 1945. doi:10.1021/j100612a015. 

外部鏈接[编辑]