Унунтрий

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
113 КоперницийУнунтрийФлеровий
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
113Uut
Unknown.svg
Electron shell 113 Ununtrium.svg
Свойства атома
Название, символ, номер

Уну́нтрий / Ununtrium (Uut), 113

Группа, период, блок

13, 7, p

Атомная масса
(молярная масса)

(286) а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

предположительно [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p1

Радиус атома

170 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

172—180 пм

Энергия ионизации

1‑я: 704,9 кДж/моль (эВ)
2‑я: 2238,5 кДж/моль (эВ)
3‑я: 3203,3 кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

16 г/см³

Температура плавления

700 K

Температура кипения

1430 K

Уд. теплота плавления

7,61 кДж/моль

Уд. теплота испарения

130 кДж/моль

Прочие характеристики
Номер CAS

54084-70-7

113
Унунтрий
Uut
(284)
5f146d107s27p1

Уну́нтрий (лат. Ununtrium, Uut) или эка-таллий — 113-й химический элемент, относится к 13 группе (по устаревшей классификации — к главной подгруппе III группы) и 7 периоду периодической системы, атомный номер — 113, атомная масса — [286], наиболее устойчивый изотоп — 286Uut. Радиоактивен.

История открытия[править | править вики-текст]

В феврале 2004 года были опубликованы результаты экспериментов, проводившихся с 14 июля по 10 августа 2003 года, в результате которых был получен 113-й элемент[1][2]. Исследования проводились в Объединённом институте ядерных исследований (Дубна, Россия) на циклотроне У-400 c использованием дубненского газонаполненного сепаратора ядер отдачи (DGFRS) совместно с Ливерморской национальной лабораторией (США). В этих экспериментах в результате бомбардировки мишени из америция ионами кальция были синтезированы изотопы элемента 115: три ядра 288Uup и одно ядро 287Uup. Все четыре ядра в результате α-распада превратились в изотопы элемента 113 (284Uut и 283Uut). Ядра элемента 113 претерпели дальнейший α-распад, превратившись в изотопы элемента 111. Цепочка последовательных α-распадов привела в результате к спонтанно делящимся ядрам элемента 105 (дубний).

В 2004 и 2005 годах в ОИЯИ (в коллаборации с Ливерморской национальной лабораторией) были проведены эксперименты по химической идентификации конечного продукта распада цепочки 288115 → 284113 → 280111 → 276109 → 272107 → 268105, долгоживущего (около 28 часов) изотопа 268Db. Эксперименты, в которых было исследовано ещё 20 событий, подтвердили синтез 115-го и 113-го элементов[3].

В сентябре 2004 года о синтезе изотопа 113-го элемента 278Uut в количестве одного атома объявила группа из Японии[4]. Они использовали реакцию слияния ядер цинка и висмута. В итоге за 8 лет японским учёным удалось зарегистрировать 3 события рождения атомов унунтрия: 23 июля 2004, 2 апреля 2005 и 12 августа 2012.[5]

Два атома ещё одного изотопа — 282Uut — были синтезированы в ОИЯИ в 2007 году в реакции 237Np + 48Ca → 282Uut + 3 1n[6].

Ещё два изотопа — 285Uut и 286Uut были синтезированы в ОИЯИ в 2010 году как продукты двух последовательных α-распадов унунсептия.

Получение[править | править вики-текст]

Изотопы унунтрия были получены в результате α-распада изотопов унунпентия[2]:

\,^{288}_{115}\mathrm{Uup} \, \to \,{}^{284}_{113}\mathrm{Uut} + \, ^4_2\mathrm{He} \; ,

\,^{287}_{115}\mathrm{Uup} \, \to \,{}^{283}_{113}\mathrm{Uut} + \, ^4_2\mathrm{He} \; ,

\,^{289}_{115}\mathrm{Uup} \, \to \,{}^{285}_{113}\mathrm{Uut} + \, ^4_2\mathrm{He} \; ,

\,^{290}_{115}\mathrm{Uup} \, \to \,{}^{286}_{113}\mathrm{Uut} + \, ^4_2\mathrm{He} \; ,

а также в результате ядерных реакций

\,^{237}_{93}\mathrm{Np} + \,^{48}_{20}\mathrm{Ca} \, \to \,{}^{282}_{113}\mathrm{Uut} + 3 \; ^1_0\mathrm{n} \; [6],

\,^{209}_{83}\mathrm{Bi} + \,^{70}_{30}\mathrm{Zn} \, \to \,{}^{278}_{113}\mathrm{Uut} + \; ^1_0\mathrm{n} \; [4].

Известные изотопы[править | править вики-текст]

Изотоп Масса Период полураспада Тип распада Число зарегистрированных событий
278Uut 278 0,24+1,14−0,11 мс[7] α-распад в 274Rg 1[4]
282Uut 282 73+134−29 мс[6] α-распад в 278Rg 2[6]
283Uut 283 100+490−45 мс[7] α-распад в 279Rg 1[2]
284Uut 284 0,48+0,58−0,17 с[7] α-распад в 280Rg 23[2][3]
285Uut 285 5,5 с[7] α-распад в 281Rg 10
286Uut 286 19,6 с[7] α-распад в 282Rg 1

Физические и химические свойства[править | править вики-текст]

Унунтрий принадлежит к подгруппе бора, следуя в ней после таллия. Унунтрий предполагается тяжёлым (с плотностью ≈ 16 г/см3) непереходным металлом.

Как и все металлы подгруппы бора (начиная с алюминия) он будет весьма легкоплавок и иметь температуру плавления ≈430 °C (немного выше таллия, который плавится при 304 °C). Расчётные химические свойства унунтрия предполагаются очень интересными.

Ожидается, что унунтрий будет существенно менее реакционноспособным, чем таллий, и будет больше похож не на него, а на благородные металлы I группы побочной подгруппы — медь или серебро[8]. Унунтрий ожидается относительно малоактивным металлом, в отличие от таллия, свойства которого были ближе к щелочным металлам. Причиной этого служат релятивисткие эффекты взаимодействия одного 7p-электрона с двумя 7s2 электронами повышают энергию ионизации унунтрия до 704,9 кДж/моль, что гораздо выше таллия (589,4 кДж/моль)[9].

Унунтрий обладает самым сильным сродством к электрону среди всей подгруппы бора (0,64 эВ). Поэтому он может быть и окислителем, в отличие от всех предыдущих элементов. Присоединяя 1 электрон, унунтрий приобретает стабильную электронную конфигурацию флеровия, поэтому он может проявлять некоторое сходство с галогенами, давая унунтриды — соли, где имеется анион Uut-. Такие соли, впрочем, будут проявлять довольно сильные восстановительные свойства, однако гипотетическое соединение UutUus — с унунсептием будет на самом деле иметь вид UusUut — унунтрий будет окислителем, а унунсептий восстановителем.[10]

Степень окисления унунтрия +1, вместе с тем, как у таллия, будет возможна и ожидается наиболее устойчивой степенью окисления при сильных отличиях от химии таллия. Ожидается, что гидроксид унунтрия будет слабым основанием и будет легко разлагаться до Uut2O (возможно, он и вовсе не будет существовать, как гидроксид серебра). В отличие от галогенидов таллия, которые хорошо растворимы в воде, галогениды унунтрия, подобно хлориду серебра, в воде ожидаются мало, либо вовсе нерастворимыми.

Кроме степеней окисления −1 и +1, унунтрий сможет проявлять степени окисления +2, +3 и даже +5, что противоречит порядку группы. Однако дальнейшее окисление унунтрия осуществляется не с помощью 7s2 электронов, на распаривание которых требуется слишком много энергии, а за счёт 6d-электронной оболочки. Поэтому соединения унунтрия в степени окисления +3 не будут похожи на соединения более лёгких аналогов в этой степени окисления. С учётом тенденции, эта степень окисления унунтрия будет относительно малоустойчивой, и унунтрий её сможет образовывать, как правило, с сильными электроотрицательными элементами (фтор, хлор, кислород). Форма молекулы будет Т-формой, а не тригональной, как соли других элементов подгруппы бора в степени окисления +3. Высшая степень окисления +5 теоретически возможна, но только со фтором, и в жёстких условиях, подобно фториду золота (V), и будет нестабильна. Однако предполагается существование аниона UutF6-, который будет стабилен в составе гипотетических солей фторунунтриевой кислоты.

Название[править | править вики-текст]

Название дано по порядковому номеру (искусственно образовано из корней латинских числительных; Ununtrium — дословно «одно-одно-третий», или сто тринадцатый). Название временное и в дальнейшем будет изменено.

Синтезировавшие элемент учёные из российского наукограда Дубна предлагали назвать его беккерелием (Bq) в честь открывателя радиоактивности Анри Беккереля (ранее этим же названием предлагалось назвать 110-й элемент, который стал дармштадтием[11]). Учёные из Японии предложили назвать элемент японием (Jp), нихонием (Nh) или рикением (Rk)[12][13].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Yu. Ts. Oganessian et al. Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am(48Ca, xn)291–x115 // Physical Review C. — 2004. — Vol. 69. — P. 021601.
  2. 1 2 3 4 Yu. Ts. Oganessian et al. Synthesis of elements 115 and 113 in the reaction 243Am+48Ca // Physical Review C. — 2005. — Vol. 72. — P. 034611.
  3. 1 2 N. J. Stoyer et al. Chemical Identification of a Long-Lived Isotope of Dubnium, a Descendant of Element 115 // Nuclear Physics A. — 2007. — Vol. 787. — № 1—4. — P. 388-395.
  4. 1 2 3 Kosuke Morita et al. Experiment on the Synthesis of Element 113 in the Reaction 209Bi(70Zn, n)278113 (англ.) // Journal of the Physical Society of Japan. — 2004. — Vol. 73. — № 10. — P. 2593—2596.
  5. Kosuke Morita1 et al. New Result in the Production and Decay of an Isotope, 278113, of the 113th Element (англ.) // Journal of the Physical Society of Japan. — 2012. — Vol. 81. — № 103201. — P. 1—4.
  6. 1 2 3 4 Yu. Ts. Oganessian et al. Synthesis of the isotope 282113 in the 237Np+48Ca fusion reaction // Physical Review C. — 2007. — Vol. 76. — P. 011601.
  7. 1 2 3 4 5 Nudat 2.3
  8. Fægri Knut, Saue Trond Diatomic molecules between very heavy elements of group 13 and group 17: A study of relativistic effects on bonding // The Journal of Chemical Physics. — 2001. — Vol. 115. — P. 2456. — ISSN 00219606. — DOI:10.1063/1.1385366 исправить
  9. Haire Richard G. Transactinides and the future elements // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements / Morss, Norman M. Edelstein, Fuger Jean. — 3-е издание. — Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media, 2006. — ISBN 1-4020-3555-1.
  10. Stysziński Jacek. Why do we Need Relativistic Computational Methods?. — P. 139—146.
  11. Chemistry : Periodic Table : darmstadtium : historical information
  12. Discovering element 113 (англ.). RIKEN News — November 2004. — № 281. Проверено 24 июля 2007. Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
  13. Обзорная статья «Дискуссии о приоритете в открытии трансурановых элементов»

Ссылки[править | править вики-текст]