Uut

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Uut
113Uut


Uut

(Uht)
Uut
外觀
銀白色(預測)
概況
名稱·符號·序數 Ununtrium·Uut·113
元素類別 未知
可能為貧金屬
·週期· 13·7·p
標準原子質量 [286]
電子排布

[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p1
(預測[1]
2, 8, 18, 32, 32, 18, 3
(預測)

Uut的電子層(2, 8, 18, 32, 32, 18, 3(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][2]
密度 (接近室溫
18(預測)[1] g·cm−3
熔點 700 K,430 °C,810(預測)[1][2] °F
沸點 1400 K,1100 °C,2000(預測)[1][2] °F
汽化熱 130(預測)[2] kJ·mol−1
蒸汽壓
原子性質
氧化態 1, 2, 3, 5(預測)[1]
電離能 第一:704.9(預測)[1] kJ·mol−1
原子半徑 170(預測)[1] pm
共價半徑 136(預測)[3] pm
雜項
CAS號 54084-70-7
最穩定同位素

主條目:Uut的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
286Uut syn 20 s α 9.63 282Rg
285Uut syn 5.5 s α 9.74, 9.48 281Rg
284Uut syn 0.48 s α 10.00 280Rg
283Uut syn 0.10 s α 10.12 279Rg
282Uut syn 70 ms α 10.63 278Rg
278Uut syn 0.24 ms α 11.68 274Rg

UnuntriumUut[4]原子序為113的化學元素的臨時名稱。

Uut是13 (IIIA)族最重的元素,但至今仍沒有足夠穩定的同位素,因此無法驗證它的特性是否與該族的相符。科學家於2003年在Uup的衰變產物中第一次發現Uut,再於2004年直接合成Uut。至今成功合成的Uut原子一共只有14個。其壽命最長的同位素為286Uut,半衰期約為20秒,[5]因此可對其進行化學實驗。

歷史[編輯]

發現[編輯]

2003年8月,科學家在Uup的衰變產物中首次探測到Uut。2004年2月1日,一個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研究小組發表了這一項發現。[6][7]

\,^{48}_{20}\mathrm{Ca} + \,^{243}_{95}\mathrm{Am} \to \,^{288,287}\mathrm{Uup} \to \,^{284,283}\mathrm{Uut}\

2004年7月23日,日本理化學研究所(理研;RIKEN)的森田浩介使用209Bi70Zn之間的冷聚變反應,探測到了一個278Uut原子。他們在2004年9月28日發表這項發現。[8]

\,^{70}_{30}\mathrm{Zn} + \,^{209}_{83}\mathrm{Bi} \to \,^{279}_{113}\mathrm{Uut} ^{*} \to \,^{278}_{113}\mathrm{Uut} + \,^{1}_{0}\mathrm{n}

實驗結果在2004年得到證實,中國近代物理研究所探測到的266Bh衰變特性和日本理研所探測到的衰變活動特性相同(詳見𨨏)。

理研小組在2005年4月2日又合成了一個Uut原子,衰變數據與第一次的不同,但這可能是因為產生了穩定的同核異構體。

美俄合作小組對衰變產物268Db進行化學實驗,進一步證實了Uut的發現。Uut的α衰變鏈半衰期與實驗數據相符。[9]

由於日本科學家未充分觀察該元素轉化為其他元素的情形,因此這一發現因證據不足而未被承認。日本理研於2012年9月26日第三次宣布合成出了113號元素,方法是利用加速器使原子相互碰撞。[10]

命名[編輯]

Ununtrium(Uut)是IUPAC所賦予的臨時系統命名。研究科學家通常只稱之為「元素113」(或E113)。

命名提議[編輯]

杜布納小組的Dmitriev和理研小組的Morita分別對命名Uut進行了提議。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)及國際純粹與應用物理聯合會(IUPAP)的聯合工作小組將決定哪一方有權進行命名。2011年,IUPAC審核了兩方曾進行的實驗,認為實驗並未符合「發現元素」的標準。[11]

以下列出被提議使用的名稱:

小組 提議名稱 根據
理研 Japonium[12] 日本(Japan),小組所處的國家
Rikenium[12] 理研(RIKEN),小組所處的研究所
Nishinanium[13] 仁科芳雄,日本物理學家
杜布納 Becquerelium 亨利·貝克勒,法國物理學家

同位素與核特性[編輯]

核合成[編輯]

能產生Z=113複核的目標、發射體組合[編輯]

下表列出各種可用以產生113號元素的目標、發射體組合。

目標 發射體 CN 結果
208Pb 71Ga 279Uut 尚未嘗試
209Bi 70Zn 279Uut 1反應成功
232Th 51V 283Uut 尚未嘗試
238U 45Sc 283Uut 尚未嘗試
237Np 48Ca 285Uut 1反應成功
244Pu 41K 285Uut 尚未嘗試
243Am 40Ar 283Uut 尚未嘗試
248Cm 37Cl 285Uut 尚未嘗試
249Bk 36S 285Uut 尚未嘗試
249Cf 31P 280Uut 尚未嘗試

冷聚變[編輯]

209Bi(70Zn,xn)279-xUut (x=1)[編輯]

德國重離子研究所小組在1998年首次嘗試合成Uut,使用了以上的冷聚變反應。在兩次實驗中,他們均沒有發現任何原子,計算出的截面為900 fb[14]他們在2003年重複進行實驗,並將截面下降至400 fb。[14]2003年末,日本理研小組利用充氣反沖核分離器進行了以上反應,截面達到140 fb。2003年12月至2004年8月,他們進行了長度為8個月的離子輻射,並把敏感度提高到51 fb。這時他們探測到一個278Uut原子。[8]在2005年,他們幾次重複實驗,並再發現一個原子。經過計算,兩個原子的截面為有記錄以來最低的31 fb。2006年重複的實驗並未發現更多的原子,因此目前的產量值只有23 fb。

熱聚變[編輯]

237Np(48Ca,xn)285-xUut (x=3)[編輯]

2006年6月,美俄合作小組通過237Np和48Ca間的熱聚變反應直接合成了Uut。實驗發現了兩個282Uut原子,截面為900 fb。[15]

作為衰變產物[編輯]

科學家也曾在UupUus的衰變產物中探測到Uut。

同位素發現時序[編輯]

同位素 發現年份 核反應
278Uut 2004年 209Bi(70Zn,n) [8]
279Uut 未知
280Uut 未知
281Uut 未知
282Uut 2006年 237Np(48Ca,3n)[15]
283Uut 2003年 243Am(48Ca,4n)[6]
284Uut 2003年 243Am(48Ca,3n)[6]
285Uut 2009年 249Bk(48Ca,4n)[5]
286Uut 2009年 249Bk(48Ca,3n)[5]

同位素產量[編輯]

下表列出直接合成Uut的核聚變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。

冷聚變[編輯]

發射體 目標 CN 1n 2n 3n
70Zn 209Bi 279Uut 23 fb

熱聚變[編輯]

發射體 目標 CN 3n 4n 5n
48Ca 237Np 285Uut 0.9 pb, 39.1 MeV [15]

理論計算[編輯]

蒸發殘留物截面[編輯]

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
209Bi 70Zn 279Uut 1n (278113) 30 fb DNS [16]
237Np 48Ca 285Uut 3n (282113) 0.4 pb DNS [17]

化學屬性[編輯]

推算的化學屬性[編輯]

氧化態[編輯]

Uut預計將為7p系第1個元素,並是元素週期表中13 (IIIA)族最重的成員,位於之下。這一族的氧化態為+III,但由於相對論,7s電子軌域的穩定性會造成惰性電子對效應,因此鉈只形成穩定的+I態,電離電勢更高,也更難形成化學鍵。

化學特性[編輯]

Uut的化學特性能從的特性中推算出來。因此,它應該會形成Uut2O、UutF、UutCl、UutBr和UutI。但如果能達到+III態,Uut則應只能形成Uut2O3和UutF3。7p軌域的自旋-軌道分離可能會使−1態也較穩定,類似於Au(−1)(金化物)。

參見[編輯]

參考資料[編輯]

  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. (編) 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. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Seaborg, Glenn T. transuranium element (chemical element). Encyclopædia Britannica. ca. 2006 [2010-03-16]. 
  3. ^ Royal Society of Chemistry. Chemical Data Ununtrium. [19 December 2012]. 
  4. ^ J. Chatt. Recommendations for the Naming of Elements of Atomic Numbers Greater than 100. Pure Appl. Chem. 1979, 51 (2): 381–384. doi:10.1351/pac197951020381. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 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 (14). doi:10.1103/PhysRevLett.104.142502. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 "Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am(48Ca,xn)291-x115", Oganessian et al., JINR Preprints, 2003. Retrieved on 3 March 2008
  7. ^ 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 (2): 021601. doi:10.1103/PhysRevC.69.021601. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 Morita, Kosuke; Morimoto, Kouji; Kaji, Daiya; Akiyama, Takahiro; Goto, Sin-Ichi; Haba, Hiromitsu; Ideguchi, Eiji; Kanungo, Rituparna et al. Experiment on the Synthesis of Element 113 in the Reaction 209Bi(70Zn, n)278113. Journal of the Physical Society of Japan. 2004, 73 (10): 2593. doi:10.1143/JPSJ.73.2593. 
  9. ^ P. Roy Chowdhury, D. N. Basu and C. Samanta. α decay chains from element 113. Phys. Rev. C. 2007, 75 (4): 047306. doi:10.1103/PhysRevC.75.047306. 
  10. ^ 日本發現元素週期表第113號元素存在證據 http://cn.nikkei.com/industry/scienceatechnology/3732-20120927.html
  11. ^ Barber, Robert C.; Karol, Paul J.; Nakahara, Hiromichi; Vardaci, Emanuele; Vogt, Erich W. Discovery of the elements with atomic numbers greater than or equal to 113 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2011: 1. doi:10.1351/PAC-REP-10-05-01. 
  12. ^ 12.0 12.1 RIKEN NEWS November 2004. [9 February 2008]. 
  13. ^ 新元素113番、日本の発見確実に 合成に3回成功. 日本經濟新聞. 2012-09-27 [2012-10-13] (日語). 
  14. ^ 14.0 14.1 "Search for element 113", Hofmann et al., GSI report 2003. Retrieved on 3 March 2008
  15. ^ 15.0 15.1 15.2 Oganessian et al.; Utyonkov, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Sagaidak, R.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu. et al. Synthesis of the isotope 282113 in the 237Np+48Ca fusion reaction. Phys. Rev. C. 2007, 76: 011601(R). doi:10.1103/PhysRevC.76.011601. 
  16. ^ Feng, Zhao-Qing; Jin, Gen-Ming; Li, Jun-Qing; Scheid, Werner. Formation of superheavy nuclei in cold fusion reactions. Physical Review C. 2007, 76 (4): 044606. arXiv:0707.2588. doi:10.1103/PhysRevC.76.044606. 
  17. ^ 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. 

外部連結[編輯]