镆

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镆 115Mc
氫（非金屬） 氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體）
鉍
↑
镆
↓
(Uhp)
鈇 ← 镆 → 鉝
概況
名稱·符號·序數镆（Moscovium）·Mc·115
元素類別未知
可能為貧金屬
族·週期·區15 ·7·p
標準原子質量[288]
电子排布[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p3
（預測[1]）
2, 8, 18, 32, 32, 18, 5
（預測）
镆的电子層（2, 8, 18, 32, 32, 18, 5 （預測））
镆的电子層（2, 8, 18, 32, 32, 18, 5
（預測））
歷史
發現聯合核研究所及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
熔点~700 K，~400 °C，~750（預測）[1] °F
沸點~1400 K，~1100 °C，~2000（預測）[1] °F
原子性質
氧化态1, 3（預測）[1]
电离能第一：538.4（預測）[1] kJ·mol−1
原子半径200（預測）[1] pm
共价半径162（估值）[2] pm
雜項
CAS号54085-64-2
同位素
主条目：镆的同位素
同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰變
方式 能量​（MeV） 產物
286Mc 人造 20 毫秒[3] α 10.71 282Nh
287Mc 人造 38 毫秒 α 10.59 283Nh
288Mc 人造 193 毫秒 α 10.46 284Nh
289Mc 人造 250 毫秒[4][5] α 10.31 285Nh
290Mc 人造 650 毫秒[4][5] α 9.95 286Nh

鏌（拼音：mò，注音：ㄇㄛˋ，粤拼：mok6，音同「莫」；英語：Moscovium），是一種人工合成的化學元素，其化學符號为Mc，原子序數为115。鏌是一種放射性極強的超重元素，所有同位素的半衰期都極短，極為不穩定，其最長壽的已知同位素為鏌-290，半衰期僅0.65秒。[6]鏌不出現在自然界中，只能在實驗室內以粒子加速器人工合成，於2003年用鈣(48Ca)離子撞擊鋂而發現。至今約有100個鏌原子被探測到，所發現原子的質量數介於287至290間。

俄羅斯及美國科學家組成的團隊發現鈇後，於2003年在俄羅斯杜布納聯合原子核研究所（JINR）所合成。2015年12月，其被國際純化學和應用化學聯合會（IUPAC）和國際純粹與應用物理學聯合會（IUPAP）的聯合工作團隊（英语：IUPAC/IUPAP Joint Working Party）認定為四個新元素之一，於2016年11月28日，正式以莫斯科州之名，將此元素命名為鏌，而莫斯科州正是杜布納聯合原子核研究所的所在地[7][8][9]。

在元素週期表中，鏌是位於p區的錒系後元素，屬於第7週期、第15族（氮族），是已知最重的氮族成員。由於沒有足夠穩定的同位素，因此目前未能通過化學實驗來驗證鏌是否與同族中第二重的元素鉍有著相似的化學特性。根據計算，鏌可能與同族中較輕的元素（氮、磷、砷、銻）有類似的化學性質，且屬於後過渡金屬，儘管計算也顯示鏌的某些性質可能和同族元素有較大差異。此外，鏌的性質可能也與鉈有顯著的相似之處，因為兩者在準閉合殼層之外，皆具有一個不太被束縛的電子。

概述[编辑]

此节转录于最重元素概论。 (编辑 | 历史)
参见：超重元素 § 概论
核聚变图示
核聚变反应的图示。两个原子核融合成一个，并发射出一个中子。在这一刻，这个反应和用来创造新元素的反应是相似的，唯一可能的区别是它有时会释放几个中子，或者根本不释放中子。
外部视频链接
video icon 基于澳大利亚国立大学的计算，核聚变未成功的可视化[10]

超重元素[a]的原子核是在两个不同大小[b]的原子核的聚变中产生的。粗略地说，两个原子核的质量之差越大，两者就越有可能发生反应。[16]由较重原子核组成的物质会作為靶子，被较轻原子核的粒子束轰击。两个原子核只能在距离足够近的时候，才能聚变成一个原子核。原子核（全部都有正电荷）会因为静电排斥而相互排斥，所以只有两个原子核的距离足够短时，强核力才能克服这个排斥力并发生聚变。粒子束因此被粒子加速器大大加速，以使这种排斥力与粒子束的速度相比变得微不足道。[17]不过，只是靠得足够近不足以使两个原子核聚变：当两个原子核逼近彼此时，它们通常会融為一體约10−20秒，之後再分開（分開後的原子核不需要和先前相撞的原子核相同），而非形成单一的原子核。[17][18]如果聚变发生了，两个原子核产生的一个原子核会处于被称为複合原子核的激发态。为了达到更稳定的状态，这个暂时存在的原子核可能会直接裂变或是放出一些中子来带走激发能量。[c]这个过程会在原子核碰撞后的10−16秒发生，产生更稳定的原子核。[19][d]

粒子束穿过目标后，会到达下一个腔室——分离室。如果反应产生了新的原子核，它就会被这个粒子束携带。[22]在分离室中，新产生的原子核会从其它核素（原本的粒子束和其它反应产物）中分离，[e]并转移到会停住原子核的半导体探测器（英语：Semiconductor detector）中。撞击至探測器時的确切位置、能量和到达时间將會被記錄下來。[22]这个转移需要10−6秒的时间，意即这个原子核需要存在这么长的时间才能被检测到。[25]若衰变發生，衰變的原子核被再次记录，并测量位置、衰变能量和衰变时间。[22]

原子核的稳定性源自于强核力，但强核力的作用距离很短，随着原子核越来越大，强核力对最外层的核子（质子和中子）的影响减弱。同时，原子核会被质子之间，范围不受限制的静电排斥力撕裂。[26]超重元素理论预测[27]和已观测到[28]的主要衰变方式，也就是α衰变和自发裂变，都是这种排斥引起的。[f]α衰变由发射出去的α粒子记录，在实际衰变之前很容易确定衰变产物。如果这样的衰变或一系列连续衰变产生了一个已知的原子核，则可以很容易地确定反应的原始产物。[g]然而，自发裂变会产生各种分裂产物，因此无法从其分裂产物确定原始核素。[h]

嘗試合成超重元素的物理学家可以获得的信息是探测器收集到的信息，即原子核到达探测器的位置、能量、时间以及它衰变的信息。物理学家分析这些数据并试图得出结论，確認它确实是由新元素引起的，而非由不同的核素引起的。如果提供的数据不足以得出创造出来的核素确实是新元素的结论，并且对观察到的效應没有其他解释，就可能在解释数据时出现错误。[i]

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》上表示成功合成了镆。[40][41]他們使用48Ca離子撞擊243Am目標原子，產生了4個镆原子。這些原子通過發射α粒子，衰變為284Nh，需時約100毫秒。

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𬭊同位素。[42][43]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[44]。

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，通过将钙同位素撞擊镅的方法再次合成了镆[44]。

命名[编辑]

镆最先被稱為“eka-鉍”。Ununpentium（Uup）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”。

命名提议[编辑]

115号元素主要有两个命名提议，一个是根据法国物理学家保羅·朗之萬命名为langevinium[45]，另一个提议是根据Dubna研究所所在地莫斯科州命名为moscovium[46][47]。IUPAC於2016年11月28日正式採用後者。[48]

中文名稱[编辑]

2017年1月15日，中華人民共和國全国科学技术名词审定委员会联合国家语言文字工作委员会组织化学、物理学、语言学界专家召开了113号、115号、117号、118号元素中文定名会，將此元素命名為镆（读音同「漠」）。[49]

2017年4月5日，中華民國國家教育研究院的化學名詞審譯委員會審譯修正通過之「化學元素一覽表」將此元素命名為「鏌」，音同「莫」。[50]

未來實驗[编辑]

Flerov核反應實驗室有計劃研究較輕的镆同位素，所用反應為：241Am + 48Ca。[51]

同位素與核特性[编辑]

主条目：鏌的同位素

目前已知的鏌同位素共有4個，質量數介於287-290之間，全部都具有極高的放射性，半衰期極短，極為不穩定，且愈重的同位素穩定性愈高，因為它們更接近穩定島的中心，其中最長壽的同位素為鏌-290，半衰期約0.65秒，也是目前發現最重的鏌同位素。

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

熱聚變[编辑]

238U(51V,xn)289−xMc[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。[52]

243Am(48Ca,xn)291−xMc (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288Mc原子與一個287Mc原子。2004年6月，他們進一步研究這項反應，目的是要在288Mc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
287Mc 2003年 243Am(48Ca,4n)
288Mc 2003年 243Am(48Ca,3n)
289Mc 2009年 249Bk(48Ca,4n)[4]
290Mc 2009年 249Bk(48Ca,3n)[4]

同位素產量[编辑]

熱聚變[编辑]

下表列出直接合成镆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 291Mc 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。[53]

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 291Mc 3n (288Mc) 3 pb MD [54]
243Am 48Ca 291Mc 4n (287Mc) 2 pb MD [54]
243Am 48Ca 291Mc 3n (288Mc) 1 pb DNS [55]
242Am 48Ca 290Mc 3n (287Mc) 2.5 pb DNS [55]

化學屬性[编辑]

由於鏌的生產極為昂貴且每次的產量皆極少[16]，產出的鏌又會在極短時間內發生衰變，因此目前除了核特性外，尚未利用實驗測量過任何鏌或其化合物的化學屬性，只能通過理論來預測。

推算的化學屬性[编辑]

氧化態[编辑]

镆預計為7p系的第3個元素，是元素週期表中15 (VA)族最重的成員，位於鉍之下。這一族的氧化態為+V，但穩定性各異。氮的+V態大多是像N2O5这样的分子的形式氧化态，实际上极難形成，因為它有較低的d軌域，而且氮原子容納不下5個配體。磷、砷和銻能夠表現出明顯的+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。镆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，而镆(I)很可能會有一些獨特的屬性，[56]可能比起铋(I)更像铊(I)。[57]由於自旋軌道耦合作用，鈇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，镆可能只有一顆價電子，因為Mc+離子會和鈇有相同的電子排布。

注释[编辑]

  1. ^ 在核物理学中，如果一个元素有高原子序，就可以被称为重元素，例如82号元素铅。“超重元素”这一词通常指原子序大于103的元素（尽管也有其它的定义，例如原子序大于100[11]或112。[12]有时这一词和锕系后元素是同义词，将超重元素的上限定在还未发现的超锕系元素的开始。）[13]
  2. ^ 2009年，由尤里·奥加涅相引领的团队发表了他们通过对称的136Xe + 136Xe反应，尝试合成𬭶的结果。他们未能在这个反应中观察到单个原子，因此设置截面，即发生核反应的概率的上限为2.5 pb。[14]作为比较，发现𬭶的反应208Pb + 58Fe的截面为19+19
    -11     pb。[15]
  3. ^ 激发能量越大，复合原子核放出的中子就越多。如果激发能量太小，无法放出中子，复合原子核就会放出γ射线来带走激发能量。[19]
  4. ^ IUPAC/IUPAP联合工作小组定义原子核只有10−14秒内不衰变，才能被认为化学元素。这个值大约是原子核得到它的外层电子，显示其化学性质所需的时间，[20]也是复合原子核的寿命上限。[21]
  5. ^ 这种分离是基于产生的原子核会比未反应的粒子束更慢地通过目标。分离器中包含电场和磁场，若粒子速度恰好，則電場與磁場对运动粒子的影响会剛好抵消。[23]飞行时间质谱法（英语：Time-of-flight mass spectrometry）和反冲能量的测量也有助分离，两者结合可以估计原子核的质量。[24]
  6. ^ 不是所有放射性衰变都是因为静电排斥力导致的，β衰变便是弱核力导致的。[29]
  7. ^ 超重元素的原子核的质量通常无法直接测量，所以它是根据另一个原子核的质量间接计算得出的。[30]2018年，劳伦斯伯克利国家实验室首次直接测量了超重原子核的质量，[31]它的质量是根据转移后原子核的位置确定的（位置有助于确定其轨迹，这与原子核的质荷比有关，因为转移是在有磁铁的情况下完成的）。[32]
  8. ^ 自发裂变是由苏联科学家格奥尔基·弗廖罗夫发现的，[33]而他也是杜布纳联合原子核研究所的科学家，所以自发裂变就成了杜布纳联合原子核研究所经常讨论的课题。[34]劳伦斯伯克利国家实验室的科学家们认为自发裂变的信息不足以声称合成元素，他们认为对自发裂变的研究还不够充分，无法将其用于识别新元素，因为很难确定复合原子核是不是仅喷射中子，而不是质子或α粒子等带电粒子。[21]因此他们更喜欢通过连续的α衰变将新的同位素与已知的同位素联系起来。[33]
  9. ^ 举个例子，102号元素于1957年被瑞典斯德哥尔摩省斯德哥尔摩的诺贝尔物理研究所错误鉴定。[35]早先没有关于该元素发现的明确声明，所以由它的瑞典、美国、英国发现者命名为nobelium。后来证明这个元素的鉴定是错误的。[36]第二年，劳伦斯伯克利国家实验室无法重现瑞典的结果，而是宣布他们合成了该元素，但后来也被驳回。[36]杜布纳联合原子核研究所坚持认为他们第一个发现该元素，并建议把新元素命名为joliotium，[37]而这个名称也没有被接受（他们后来认为102号元素的命名是仓促的）。[38]由于其广泛使用，nobelium这个名称仍然保持不变。[39]

參考資料[编辑]

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  57. ^ 引用错误：没有为名为Fricke1975的参考文献提供内容

外部連結[编辑]

 元素周期表
  IA
1 		IIA
2 		IIIB
3 		IVB
4 		VB
5 		VIB
6 		VIIB
7 		VIIIB
8 		VIIIB
9 		VIIIB
10 		IB
11 		IIB
12 		IIIA
13 		IVA
14 		VA
15 		VIA
16 		VIIA
17 		VIIIA
18
1 H   He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   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 Nh Fl Mc Lv Ts Og
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