發現簡史
由於超重元素不會自然生成,必須透過實驗製造,尋找這類元素的過程十分艱辛。自從在1940年被首次發現,各國都爭相合成共多元素。美國人發現了第93號到103號元素,俄羅斯人和美國人發現了第104-106號元素,德國人發現了第107-112號元素,俄羅斯人和美國人共同發現了第114和116號元素。日本研究人員2012年27日稱,他們第三次成功合成了113號元素。日本研究人員曾兩次報告合成這一新元素,但均未被相關國際專門機構承認。
日本理化學研究所研究人員在新一期《日本物理學會志》網路版上報告說,他們從2003年開始,在加速器中使30號元素鋅和83號元素鉍融合,開始進行合成新元素的實驗,2004年和2005年都曾成功合成113號元素。113號元素合成後平均2毫秒(1毫秒是千分之一秒)就開始衰變。此次合成的元素與過去兩次合成的元素相比,衰變次數更多,而且能夠在理論上預測其衰變是以一定機率發生,這進一步證實了新元素的存在。
日本理化學研究所此前曾兩次宣稱合成了113號元素,但是國際純粹與套用化學聯合會和國際純粹與套用物理聯合會認為“數據過少”,不予承認。俄羅斯和美國研究人員也曾於2004年宣布合成113號元素。
迄今為止,排在元素周期表第105號元素之後的超重元素,在自然界中都很難出現。科學家們發現的一系列超重元素都是在實驗室中合成的,它們往往在生成後極短時間內就衰變成原子量較小的其他元素。
RNC的研究員森田浩介(KosukeMorita)及其團隊致力於使日本成為第一個命名原子元素的亞洲國家。多年來,森田一直透過使用定製的充氣反衝離子分離器(GARIS)尋找這一元素,同時使用定位敏感的半導體探測器確定反應產物。他的實驗取得了結果:鋅離子與一個很薄的鉍金屬層撞擊,產生了非常重的的重離子以及連續六個阿爾法衰變,被確認為113號元素同位素的產物。
森田的團隊在2004年和2005年的實驗中也發現了113號元素,但早些的結果只確認了四個衰變及釷-262(第105號元素)的自發核分裂。同位素金杜-262同樣透過阿爾法衰變產生衰變,但是這此前未被留意,也沒有命名權,因為最終產物在當時並不是廣為人知的核素。此次發現的衰變鏈採取了另外的阿爾法路線,數據顯示金杜衰變為鐒並最終成為鍆。從金杜-262衰變到鐒-258的過程廣為人知,為113號元素是衰變鏈的起源提供了明確的證據。
在現代元素周期表中,只有113號元素的發現與亞洲科學家有關,是日本理化學研究所(俄羅斯科學家在115號原子核的衰變產物中也間接觀察到113號元素)的科學家直接通過核熔合反應發現了113號元素,中國科學院高能物理所和蘭州近代物理所的研究人員參加了這項國際合作研究工作
名詞解釋
Uut是一種人工合成的放射性化學元素,它的化學符號是Uut,它的原子序數是113,屬於弱金屬之一。
礦藏分布
Uut並不存在於地球自然環境中。這一元素必須在實驗室中創造,因為它並不存在於地球自然環境中。排在元素周期表第105元素之後的超重元素,在自然界都很難出現,科學家發現的超重元素都是在實驗室中發現的,它們往往在生成之後極短時間內衰變成原子量較小的其他元素。
理化性質
物理性質
它的化學符號是Uut,它的原子序數是113,屬於弱金屬之一。
相對原子質量的推算研究:化學元素周期系中1~112號原子序數的元素相對原子質量,國際上一直採用化學或物理的科學實驗方法測定並確證,113號後元素的相對原子質量亦是遵循上述方法在進行中。本文籍助於現代數值分析的科學計算,研究了113、114號元素的相對原子質量。首先根據國際相對原子質量表中的108~112號化學元素相對原子質量原函式散點圖的趨勢,在指數函式曲線方程:y=debx中(式中b,d為曲線的待定參數;y為元素的相對原子質量;x為元素相對原子質量的編碼),以b0的指數函式式,求得113號元素相對原子質量的預測值系278.68,繼之以Newton差商和差分法建立的數學表達式加以推算,其近似值280,並結合該插值餘項公式計算的截斷誤差Rn(x)=-2來校正近似值,從而確認113號原子序數的元素相對原子質量逼近值為278。
名稱, 符號, 序數 | Uut、Uut、113 |
系列 | 弱金屬 |
族,周期, 元素分區 | 13族,7, p |
顏色和外表 | 未知;可能是金屬態; 銀白色或灰色 |
原子量 | [284] 原子量單位 |
價電子排布 | 5f146d107s27p1 |
電子在每能級的排布 | 2、8、18、32、32、18、3 |
物質狀態 | 可能是固態 |
原子體積 | 18cm3/mol |
原子半徑 | 175pm |
離子半徑 | 148pm |
熔點 | 700K(約427℃) |
沸點 | 1400K(約1127℃) |
密度 | 16g/cm3 |
汽化熱 | 129.7KJ/mol |
第一電離能 | 600KJ/mol |
第二電離能 | 1900KJ/mol |
化學性質
科學家在2004年和2005年成功合成113號元素(Uut)。113號元素(Uut)合成後平均2毫秒(1毫秒是千分之一秒)就開始衰變。合成的元素與過去兩次合成的元素相比,衰變次數更多。
在2012年,日本科學家成功製備出3個極不穩定的第113號超重元素原子。這種新元素當下還尚未被命名,其原子核中有113個質子和165箇中子。
Uut的化學特性能從鉈的特性中推算出來。Uut應該會形成Uut2O、UutF、UutCl、UutBr和UutI。可是如果能達到+III態,Uut就應只能形成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)。Uut預計將為7p系第1個元素,並是元素周期表中13(IIIA)族最重的成員,位於鉈之下。這一族的氧化態為+III,可是由於相對論,7s電子軌域的穩定性會造成惰性電子對效應,所以鉈只形成穩定的+I態,電離電勢更高,也更難形成化學鍵。
套用範圍
日本理化研究所2004年9月28日宣布,該所研究人員成功合成了第113號元素。研究人員利用線型加速器,使第30號元素鋅原子加速,轟擊第83號元素鉍原子。研究人員每秒鐘讓2.5萬億個鋅原子轟擊鉍原子,如此實驗持續了80天,共轟擊1700億億次,結果合成了第113號元素。
2004年2月,俄羅斯和美國科學家宣布發現了第115號和第113號新元素,但還沒有得到國際認可。
已知/預測的性質
名稱 Ununtrium
符號Uut
周期 7
元素分區p
顏色和外表未知;可能是金屬態;
銀白色或灰色
原子量284
價電子排布可能為[氡]5f146d107s27p1
電子在每能級的排布2 8 18 32 32 18 3
物質狀態可能是固態