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原子序数为113的化学元素
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(Nihonium,Nh)鉨是一種人工合成化學元素化學符號為Nh,原子序數為113。它具有極高的放射性,該元素最穩定的同位素鉨-286,其半衰期為10秒。在元素週期表中,鉨是過度金屬中的P區元素,它是第7期和第13組(硼組)的成員。

鉨   113Nh
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)




(Uht)
概況
名稱·符號·序數 鉨(Nihonium)·Nh·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)

鉨的电子層(2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (預測))
歷史
發現 日本理化學研究所(2004年)
物理性質
物態 固体(預測)[1][2]
密度 (接近室温
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
蒸氣壓
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

主条目:鉨的同位素

同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰變
方式 能量MeV 產物
286Nh syn 20 s α 9.63 282Rg
285Nh syn 5.5 s α 9.74, 9.48 281Rg
284Nh syn 0.48 s α 10.00 280Rg
283Nh syn 0.10 s α 10.12 279Rg
282Nh syn 70 ms α 10.63 278Rg
278Nh syn 0.24 ms α 11.68 274Rg

鉨最初發現是2003年,由俄羅斯與美國合作在俄羅斯杜布納聯合原子核研究所(Joint Institute for Nuclear Research, JINR),且於2004年日本埼玉縣和光市理化學研究所(理研)科學家團隊也有相關發現。 隨後幾年包含美國、德國、瑞典和中國工作的獨立科學家團隊,以及俄羅斯和日本的都認為他們是最初的發現者。於 2015年,IUPAC / IUPAP聯合工作組確認了該要素,並將該要素的發現和命名權分配給理研,因為它判斷他們已經證明他們在JINRScientific priority之前已經觀察到了113元素。 理研團隊在2016年提出了nihonium的名稱,該名稱於同年獲得批准。而這個名字是源自日本的日文讀音(nihon)。

關於鉨所知甚少,因為它製造產量稀少,至今合成出的只有14個,在幾秒鐘內就會衰變,目前壽命最長為20秒。但一些超重核素壽命異常的長,包括鉨同位素,由穩定島理論解釋。實驗能支持這一理論,隨著中子的加入和島的接近,確認的同位素的半衰期從幾毫秒增加到幾秒。據統計,鉨與其同系物具有相似的性質。除之外的所有金屬都是過渡後金屬,並且預期鉨也是過渡後金屬。它還應顯示出與它們有幾個主要差異;例如,在+1氧化數下,鉨應該比+3態更穩定,就像一樣,但在+1態,鉨應該表現得更像和鉨而不是鉈。 2017年的初步實驗表明,元素鉨的揮發性不是很大,它的化學性質大部分尚未開發。

歷史编辑

 
2016年森田浩介召開記者會,宣布Nh(鉨)元素命名成功

發現编辑

2003年8月,科學家在的衰變產物中首次探測到鉨。2004年2月1日,一個由俄羅斯杜布納聯合核研究所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。[4][5]

 

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之間的冷融合反應,探測到了一個278Nh原子。他們在2004年9月28日發表這項發現。[6]

 

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(詳見𬭛)。

理研小組在2005年4月2日又合成了一個鉨原子,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,進一步證實了鉨的發現。鉨的α衰變鏈半衰期與實驗數據相符。[7]

由于日本科学家未充分观察该元素转化为其他元素的情形,因此这一发现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号元素,方法是利用加速器使原子相互碰撞。[8]

2015年12月,IUPACIUPAP宣布承认113号元素,并赋予日本理研优先命名权。[9]

命名编辑

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)。

命名提議编辑

杜布納小組的Dmitriev和理研小組的森田浩介分別對命名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。[10]

2015年12月31日,理研取得本元素的命名權,並被IUPAC認為Uut符合「發現元素」標準,這也是首次由亞洲國家取得新元素命名權。本元素原本被預計命名為Japonium[11],符號Jp,跟日本的縮寫一樣,但此命名未被使用。

以下為曾經提議使用的名稱:

提議名稱 根據
Japonium[12][11] 日本(Japan),小組所處的國家
Nihonium[13] 日本的日語羅馬字拼法之一
Rikenium[12] 理研(RIKEN),小組所處的研究所
Nishinanium[14] 仁科芳雄,日本物理學家

2016年6月8日,IUPAC宣佈計劃根據理化學研究所的建議將113號元素命名為「Nihonium」,符號為Nh。[15]此名稱於2016年11月28日正式獲得認可。[16]

此外,1908年,日本化學家小川正孝日语小川正孝宣佈發現了第43號元素,並將其命名為「Nipponium」(Np),以紀念其本國日本(Nippon)。然而,後來的分析則指出,他所發現的是75號元素,而非43(即)。[17]

中文名称编辑

 
Nihonium的簡體中文命名

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,通過了將此元素命名為「鉨」的方案。方案需经上报教育部批准后正式公布。[18]

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「鉨」,音同「你」。[19]

「鉨」字已收錄在統一碼漢字基本區中,碼位為U+9268。該字有「絡絲」、「絡絲之具」兩意,並兼為繁體字「niè」、「」的異體字。[20]其對應簡化字「」,已於2018年6月5日正式加入統一碼11.0中,碼位為U+9FED。

同位素與核特性编辑

核合成编辑

能產生Z=113复核的目標、發射體組合编辑

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 279Nh 尚未嘗試
209Bi 70Zn 279Nh 反應成功
232Th 51V 283Nh 尚未嘗試
238U 45Sc 283Nh 尚未嘗試
237Np 48Ca 285Nh 反應成功
244Pu 41K 285Nh 尚未嘗試
243Am 40Ar 283Nh 尚未嘗試
248Cm 37Cl 285Nh 尚未嘗試
249Bk 36S 285Nh 尚未嘗試
249Cf 31P 280Nh 尚未嘗試

冷聚變编辑

209Bi(70Zn,xn)279-xNh (x=1)编辑

德國重離子研究所小組在1998年首次嘗試合成鉨,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[21]他們在2003年重複進行實驗,並將截面下降至400 fb。[21]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278Nh原子。[6]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。

熱聚變编辑

237Np(48Ca,xn)285-xNh (x=3)编辑

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鉨。實驗發現了兩個282Nh原子,截面為900 fb。[22]

作為衰變產物编辑

科學家也曾在的衰變產物中探測到鉨。

同位素發現時序编辑

同位素 發現年份 核反應
278Nh 2004年 209Bi(70Zn,n) [6]
279Nh 未知
280Nh 未知
281Nh 未知
282Nh 2006年 237Np(48Ca,3n)[22]
283Nh 2003年 243Am(48Ca,4n)[4]
284Nh 2003年 243Am(48Ca,3n)[4]
285Nh 2009年 249Bk(48Ca,4n)[23]
286Nh 2009年 249Bk(48Ca,3n)[23]

同位素產量编辑

下表列出直接合成鉨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。

冷聚變编辑

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

熱聚變编辑

發射體 目標 CN 3n 4n 5n
48Ca 237Np 285Nh 0.9 pb, 39.1 MeV [22]

理論計算编辑

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
209Bi 70Zn 279Nh 1n (278113) 30 fb DNS [24]
237Np 48Ca 285Nh 3n (282113) 0.4 pb DNS [25]

化學屬性编辑

推算的化學屬性编辑

氧化態编辑

鉨預計將為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軌域的穩定性會造成惰性電子對效應,因此它只形成穩定的+I態,Nh+/Nh的标准电极电势更高,預測達到 0.6 V,就如惰性的金屬,難以形成稳定的化學鍵,與銠和釕一樣不易發生反應[26]

化學特性编辑

鉨的化學特性能從的特性中推算出來。因此,它應該會形成Nh2O、NhF、NhCl、NhBr和NhI。但如果能達到+III態,鉨則應只能形成Nh2O3和NhF3。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)。

參見编辑

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. (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. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Seaborg, Glenn T. transuranium element (chemical element). Encyclopædia Britannica. ca. 2006 [2010-03-16]. (原始内容存档于2010-11-30). 
  3. ^ Royal Society of Chemistry. Ununtrium. [19 December 2012]. (原始内容存档于2013-01-23). 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 "Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am(48Ca,xn)291-x115" 页面存档备份,存于互联网档案馆, Oganessian et al., JINR Preprints, 2003. Retrieved on 3 March 2008
  5. ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkoy, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G.; Bogomolov, S. 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. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 Morita, Kosuke; Morimoto, Kouji; Kaji, Daiya; Akiyama, Takahiro; Goto, Sin-Ichi; Haba, Hiromitsu; Ideguchi, Eiji; Kanungo, Rituparna; Katori, Kenji. 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. 
  7. ^ 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. 
  8. ^ 日本发现元素周期表第113号元素存在证据 http://cn.nikkei.com/industry/scienceatechnology/3732-20120927.html 页面存档备份,存于互联网档案馆
  9. ^ Discovery and Assignment of Elements with Atomic Numbers 113, 115, 117 and 118 页面存档备份,存于互联网档案馆. IUPAC (2015-12-30)
  10. ^ 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. 
  11. ^ 11.0 11.1 ‘Japonium’ said to be heaviest element. The Japan Times. 2004-09-30 [2016-01-09]. (原始内容存档于2016-02-15) (英语). 
  12. ^ 12.0 12.1 RIKEN NEWS November 2004. [9 February 2008]. (原始内容存档于2011-08-26). 
  13. ^ Japan scientists plan to name atomic element 113 'Nihonium'. Mainichi Shimbun. 2016-06-08. (原始内容存档于2016-06-09). Japanese scientists who discovered the atomic element 113 plan to name it "Nihonium," sources close to the matter said Wednesday. 
  14. ^ 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]. (原始内容存档于2012-09-30) (日语). 
  15. ^ IUPAC IS NAMING THE FOUR NEW ELEMENTS NIHONIUM, MOSCOVIUM, TENNESSINE, AND OGANESSON. IUPAC. [2016-06-08]. (原始内容存档于2016-06-08) (英语). 
  16. ^ Elements 113, 115, 117, and 118 are now formally named nihonium (Nh), moscovium (Mc), tennessine (Ts), and oganesson (Og). IUPAC. 2016-11-30 [2016-11-30]. (原始内容存档于2016-11-30). 
  17. ^ Yoshihara, H. K. Discovery of a new element 'nipponiumʼ: re-evaluation of pioneering works of Masataka Ogawa and his son Eijiro Ogawa. Spectrochimica Acta Part B Atomic Spectroscopy. 2004, 59 (8): 1305–1310. Bibcode:2004AcSpe..59.1305Y. doi:10.1016/j.sab.2003.12.027 (英语). 
  18. ^ 全国科技名词委联合国家语言文字工作委员会召开113号、115号、117号、118号元素中文定名会. [2017-02-16]. (原始内容存档于2017-11-06) (中文(中国大陆)‎). ,Unicode9.0暂无此字,应为“鉨”或“鑈”的简化字。
  19. ^ 本院化學名詞審譯委員會審譯修正通過之「化學元素一覽表」,歡迎使用並提供寶貴建議。. 國家教育研究院. 2017-04-05 [2017-04-17]. (原始内容存档于2017-04-18) (中文(台灣)‎). 
  20. ^ 教育部異體字字典—鉨. [2018-11-18]. (原始内容存档于2019-07-01). 
  21. ^ 21.0 21.1 "Search for element 113" 互联网档案馆存檔,存档日期2012-02-19., Hofmann et al., GSI report 2003. Retrieved on 3 March 2008
  22. ^ 22.0 22.1 22.2 Oganessian; Utyonkov, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Sagaidak, R.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Voinov, A.; 等. Synthesis of the isotope 282113 in the 237Np+48Ca fusion reaction (PDF). Phys. Rev. C. 2007, 76: 011601(R) [2011-06-09]. doi:10.1103/PhysRevC.76.011601. (原始内容存档 (PDF)于2011-08-23). 
  23. ^ 23.0 23.1 Oganessian, Yu. Ts.; Abdullin, F. Sh.; Bailey, P. D.; Benker, D. E.; Bennett, M. E.; Dmitriev, S. N.; Ezold, J. G.; Hamilton, J. H.; Henderson, R. A. Synthesis of a New Element with Atomic Number Z=117. Physical Review Letters. 2010, 104 (14). doi:10.1103/PhysRevLett.104.142502. 
  24. ^ 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. 
  25. ^ 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. 
  26. ^ Fricke, Burkhard. Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties. Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry. 1975, 21: 89–144 [4 October 2013]. doi:10.1007/BFb0116498. (原始内容存档于2013-10-04). 

外部連結编辑