Войти
Рентгений - это химический элемент с символом Rgи атомным номером 111. Это чрезвычайно радиоактивный синтетический элемент, который можно создать в лаборатории, но не встречается в природе. Самый стабильный известный изотоп, рентгений-282, имеет период полураспада , равный 100 секундам, хотя неподтвержденный рентген-286 может иметь более длительный период полураспада, составляющий около 10,7 минут. Рентгениум был впервые создан в 1994 г. Центром исследований тяжелых ионов GSI им. Гельмгольца недалеко от Дармштадта, Германия. Он назван в честь физика Вильгельма Рентгена (также пишется Рентген), который обнаружил рентгеновские лучи.
В периодической таблице, это d- блок трансактинидный элемент. Он является членом 7-го периода и помещен в группу 11 элементов, хотя никаких химических экспериментов, подтверждающих, что он ведет себя как более тяжелый гомолог , не проводилось на золото в группе 11 как девятый член 6d серии переходных металлов. Рассчитано, что рентгений имеет свойства, аналогичные свойствам его более легких гомологов, меди, серебра и золота, хотя он может иметь некоторые отличия от них.
Графическое изображение реакции ядерного синтеза. Два ядра сливаются в одно, испуская нейтрон. Реакции, которые привели к созданию новых элементов к этому моменту, были аналогичными, с той единственной возможной разницей, что иногда выделялось несколько единичных нейтронов или не было вообще ни одного. | Внешнее видео | |
|---|---|
 Визуализация неудачного ядерного синтеза, основанная на расчетах Австралийский национальный университет |
Самые тяжелые атомные ядра образуются в ядерных реакциях, которые объединяют два других ядра неравных размеров в одно; грубо говоря, чем более неравны два ядра по массе, тем больше вероятность их реакции. Материал, состоящий из более тяжелых ядер, превращается в мишень, которую затем бомбардируют пучком более легких ядер. Два ядра могут слиться в одно, только если они достаточно близко подходят друг к другу; обычно ядра (все положительно заряженные) отталкиваются друг от друга из-за электростатического отталкивания. сильное взаимодействие может преодолеть это отталкивание, но только на очень коротком расстоянии от ядра; Таким образом, ядра пучка сильно ускоряются, чтобы такое отталкивание было незначительным по сравнению со скоростью ядра пучка. Одного сближения недостаточно для слияния двух ядер: когда два ядра сближаются, они обычно остаются вместе примерно на 10 секунд, а затем расходятся (не обязательно в том же составе, что и до реакции), а не образуют единое ядро. Если слияние все же происходит, временное слияние, называемое составным ядром, представляет собой возбужденное состояние. Чтобы потерять свою энергию возбуждения и достичь более стабильного состояния, составное ядро либо делится, либо выбрасывает один или несколько нейтронов, которые уносят энергию. Это происходит примерно через 10 секунд после первоначального столкновения.
Луч проходит через цель и достигает следующей камеры, сепаратора; если новое ядро производится, оно переносится этим лучом. В сепараторе вновь образованное ядро отделяется от других нуклидов (от исходного пучка и любых других продуктов реакции) и переносится на детектор с поверхностным барьером , который останавливает ядро. Отмечается точное место предстоящего удара о детектор; также отмечена его энергия и время прибытия. Перевод занимает около 10 секунд; Чтобы быть обнаруженным, ядро должно выжить так долго. Ядро записывается снова после регистрации его распада и измерения местоположения, энергии и времени распада.
Стабильность ядра обеспечивается сильным взаимодействием. Однако его диапазон очень мал; по мере того, как ядра становятся больше, его влияние на самые удаленные нуклоны (протоны и нейтроны) ослабевает. В то же время ядро разрывается электростатическим отталкиванием между протонами, так как оно имеет неограниченный радиус действия. Таким образом, ядра самых тяжелых элементов предсказаны теоретически и до сих пор наблюдались в основном распадом посредством мод распада, вызываемых таким отталкиванием: альфа-распад и спонтанное деление ; эти режимы преобладают для ядер сверхтяжелых элементов. Альфа-распад регистрируется испускаемыми альфа-частицами, и продукты распада легко определить до фактического распада; если в результате такого распада или серии последовательных распадов образуется известное ядро, исходный продукт реакции можно определить арифметически. Самопроизвольное деление, однако, производит различные ядра как продукты, поэтому исходный нуклид не может быть определен по его дочерним элементам.
Информация, доступная физикам, стремящимся синтезировать один из самых тяжелых элементов, - это информация, собранная на детекторах: местоположение, энергия и время прибытия частицы к детектору и время ее распада. Физики анализируют эти данные и пытаются сделать вывод, что это действительно было вызвано новым элементом и не могло быть вызвано другим нуклидом, чем заявленный. Часто предоставленных данных недостаточно для вывода о том, что новый элемент определенно был создан, и нет другого объяснения наблюдаемых эффектов; были допущены ошибки в интерпретации данных.
Рентгениум был назван в честь физика Вильгельма Рентгена, первооткрывателя рентгеновских лучей.
Фон для презентации открытие и признание рентгения в GSI Darmstadt Рентгений был впервые синтезирован международной группой под руководством Сигурда Хофманна в Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) в Дармштадте, Германия, 8 декабря 1994 г. Группа бомбардировала цель из висмута-209 ускоренными ядрами никель -64 и обнаружил три ядра изотопа рентгений-272:
Эта реакция ранее проводилась в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне (затем в Советском Союзе ) в 1986 году, но тогда атомы Rg не наблюдались. В 2001 году Совместная рабочая группа IUPAC / IUPAP (JWP) пришла к выводу, что в то время не было достаточных доказательств для открытия. Команда GSI повторила свой эксперимент в 2002 году и обнаружила еще три атома. В своем отчете за 2003 год JWP решила, что команда GSI должна быть признана за открытие этого элемента.
Использование номенклатуры Менделеева для безымянных и неоткрытых элементов, roentgenium следует называть эка- золото. В 1979 году ИЮПАК опубликовал рекомендации, согласно которым элемент должен был называться унунуниум (с соответствующим символом Uuu), систематическое имя элемента в качестве заполнителя, пока элемент не был обнаружен. (и открытие подтвердилось), и было принято решение о постоянном названии. Несмотря на то, что эти рекомендации широко использовались в химическом сообществе на всех уровнях, от кабинетов химии до сложных учебников, ученые в этой области по большей части игнорировали эти рекомендации, которые назвали его элементом 111 с символом E111, (111) или даже просто 111.
Название рентгениум (Rg) было предложено группой GSI в 2004 году в честь немецкого физика Вильгельма Конрада Рентгена, первооткрывателя рентгеновских лучей. Это название было принято IUPAC 1 ноября 2004 года.
Roentgenium не содержит стабильных или встречающихся в природе изотопов. Несколько радиоактивных изотопов были синтезированы в лаборатории либо путем слияния ядер более легких элементов, либо в качестве промежуточных продуктов распада более тяжелых элементов. Сообщалось о девяти различных изотопах рентгения с атомными массами 272, 274, 278–283 и 286 (283 и 286 неподтвержденных), два из которых, рентгений-272 и рентгений-274, имеют известные, но неподтвержденные метастабильные состояния. Все они распадаются посредством альфа-распада или спонтанного деления, хотя Rg может также иметь ветвь захвата электронов.
| Изотоп | Период полураспада | Распад. режим | Открытие. год | Открытие. реакция | |
|---|---|---|---|---|---|
| Значение | Ref | ||||
| Rg | 4,5 мс | α | 1994 | Bi (Ni, n) | |
| Rg | 29 мс | α | 2004 | Nh (-, α) | |
| Rg | 4,2 мс | α | 2006 | Nh (-, α) | |
| Rg | 90 мс | α | 2003 | Mc (-, 2α) | |
| Rg | 4.6 s | α, EC | 2003 | Mc (-, 2α) | |
| Rg | 17 с | SF, α | 2010 | Ts (-, 3α) | |
| Rg | 1,7 мин | α | 2010 | Ts (-, 3α) | |
| Rg | 5,1 мин | SF | 1999 | Cn (e, ν e) | |
| Rg | 10,7 мин | α | 1998 | Fl (e, ν e α) | |
Все изотопы рентгения чрезвычайно нестабильны и радиоактивны; в целом более тяжелые изотопы более стабильны, чем более легкие. Наиболее стабильные известный Роэн изотоп тгения, Rg, также является самым тяжелым известным изотопом рентгения; его период полураспада составляет 100 секунд. Неподтвержденный Rg еще тяжелее и, по-видимому, имеет еще более длительный период полураспада - около 10,7 минут, что делает его одним из самых долгоживущих сверхтяжелых нуклидов из известных; аналогично неподтвержденный Rg, по-видимому, имеет длительный период полураспада около 5,1 минут. Сообщалось также, что изотопы Rg и Rg имеют период полураспада более секунды. Остальные изотопы имеют период полураспада в миллисекундном диапазоне.
Свойства рентгения или его соединений не измерялись; это связано с его чрезвычайно ограниченным и дорогим производством, а также с тем, что рентгений (и его родители) очень быстро разлагаются. Свойства металлического рентгения остаются неизвестными и доступны только прогнозы.
Рентгений является девятым членом 6d серии переходных металлов. Поскольку было показано, что коперниций (элемент 112) является металлом группы 12, ожидается, что все элементы от 104 до 111 продолжат четвертый переход металлическая серия. Вычисления его потенциалов ионизации и атомных и ионных радиусов аналогичны расчетам его более легкого гомолога золота, таким образом подразумевая, что основные свойства рентгения будет напоминать элементы других элементов группы 11, меди, серебра и золота; однако предсказано, что он покажет несколько отличий от своих более легких гомологов.
Рентгений, по прогнозам, будет благородным металлом. Стандартный электродный потенциал , равный 1,9 В для пары Rg / Rg, больше, чем 1,5 В для пары Au / Au. Прогнозируемая Roentgenium энергия первой ионизации 1020 кДж / моль почти совпадает с энергией благородного газа радона при 1037 кДж / моль. Основываясь на наиболее стабильных степенях окисления более легких элементов группы 11, рентгений, по прогнозам, покажет стабильные степени окисления +5 и +3 с менее стабильным состоянием +1. Состояние +3 прогнозируется как наиболее стабильное. Ожидается, что рентгений (III) будет иметь реакционную способность, сравнимую с золотом (III), но должен быть более стабильным и образовывать большее количество соединений. Золото также образует в некоторой степени стабильное состояние −1 из-за релятивистских эффектов, и было высказано предположение, что рентгений может делать то же самое: тем не менее, сродство к электрону рентгения, как ожидается, будет около 1,6 эВ (37 ккал / моль ), что значительно ниже, чем значение золота 2,3 эВ (53 ккал / моль), поэтому рентгениды могут быть нестабильными или даже невозможными. 6d-орбитали дестабилизируются релятивистскими эффектами и спин-орбитальными взаимодействиями ближе к концу четвертой серии переходных металлов, что делает рентгений с высокой степенью окисления (V) более стабильным, чем его более легкий гомолог золота (V) (известный только в пентафториде золота, Au 2F10), поскольку 6d-электроны участвуют в связывании в большей степени. Спин-орбитальные взаимодействия стабилизируют молекулярные соединения рентгения с большим количеством связывающих 6d-электронов; например, ожидается, что RgF. 6будет более стабильным, чем RgF. 4, который, как ожидается, будет более стабильным, чем RgF. 2. Стабильность RgF. 6гомологична таковой AuF. 6; аналог серебра AgF. 6неизвестен и, как ожидается, будет лишь незначительно устойчивым к разложению до AgF. 4и F 2. Более того, ожидается, что Rg 2F10будет устойчив к разложению, точно так же, как и Au 2F10, тогда как Ag 2F10должен быть нестабильным к разложению до Ag 2F6и F 2. гептафторид золота, AuF 7, известен как дифторидный комплекс золота (V) AuF 5·F2, который имеет более низкую энергию, чем у настоящего гептафторида золота (VII); RgF 7 вместо этого рассчитывается как более стабильный, чем истинный гептафторид рентгения (VII), хотя он был бы несколько нестабильным, его разложение до Rg 2F10и F 2 с выделением небольшого количества количество энергии при комнатной температуре. Ожидается, что рентгений (I) будет сложно получить. Золото легко образует цианид комплекс Au (CN). 2, который используется при его извлечении из руды в процессе цианирования золота ; roentgenium, как ожидается, последует этому примеру и сформирует Rg (CN). 2.
. Вероятный химический состав рентгения вызвал больший интерес, чем химия двух предыдущих элементов, мейтнерий и дармштадций, поскольку valence s- подоболочки элементов группы 11 будут релятивистски сокращены наиболее сильно в рентгении. Расчеты молекулярного соединения Rg H показывают, что релятивистские эффекты удваивают прочность связи рентгений – водород, хотя спин-орбитальные взаимодействия также ослабляют ее на 0,7 эВ (16 ккал / моль). Также были изучены соединения Au X и RgX, где X = F, Cl, Br, O, Au или Rg. Предполагается, что Rg будет самым мягким ионом металла, даже более мягким, чем Au, хотя существуют разногласия относительно того, будет ли он вести себя как кислота или основание. В водном растворе Rg будет образовывать акваион [Rg (H 2O)2] с расстоянием связи Rg – O 207,1 pm. Также ожидается, что он образует Rg ( I) комплексы с аммиаком, фосфином и сероводородом.
Рентгений, как ожидается, будет твердым при нормальных условиях и кристаллизуются в объемноцентрированной кубической структуре , в отличие от ее более легких родственников, которые кристаллизуются в гранецентрированной кубической структуре, поскольку ожидается, что она будет иметь другие электронные Это должен быть очень тяжелый металл с плотностью около 28,7 г / см; для сравнения, самый плотный из известных элементов, плотность которого была измерена, осмий, имеет плотность всего 22,61 г / см. Это является результатом высокого атомного веса рентгения, сокращений лантаноидов и актинидов и релятивистских эффектов, хотя производство достаточного количества рентгения для измерения этого количества могло бы быть непрактичным, и образец быстро распадется.
Стабильные элементы группы 11, медь, серебро и золото, все имеют внешнюю электронную конфигурацию nd (n + 1) s. Для каждого из этих элементов первое возбужденное состояние их атомов имеет конфигурацию nd (n + 1) s. Из-за спин-орбитальной связи между d-электронами это состояние разделяется на пару уровней энергии. Для меди разница в энергии между основным состоянием и нижним возбужденным состоянием заставляет металл казаться красноватым. Для серебра энергетический зазор увеличивается и становится серебристым. Однако по мере увеличения атомного номера возбужденные уровни стабилизируются за счет релятивистских эффектов, и в золоте энергетическая щель снова уменьшается, и появляется золото. Для рентгения расчеты показывают, что уровень 6d7s стабилизируется до такой степени, что становится основным состоянием, а уровень 6d7s становится первым возбужденным состоянием. Результирующая разница в энергии между новым основным состоянием и первым возбужденным состоянием аналогична разнице в энергии серебра, и ожидается, что рентген будет серебристого цвета. Ожидается, что атомный радиус рентгения будет около 138 пм.
Однозначное определение химических характеристик рентгения еще не было установлено из-за низких выходов реакций, которые производят изотопы рентгения. Для проведения химических исследований трансактинида должно быть произведено не менее четырех атомов, период полураспада используемого изотопа должен составлять не менее 1 секунды, а скорость образования должна быть не менее одной атом в неделю. Несмотря на то, что период полураспада Rg, наиболее стабильного подтвержденного изотопа рентгения, составляет 100 секунд, что достаточно долго для проведения химических исследований, еще одним препятствием является необходимость увеличить скорость производства изотопов рентгения и позволить экспериментам продолжаться в течение нескольких недель или недель. месяцев, чтобы можно было получить статистически значимые результаты. Разделение и обнаружение должны проводиться непрерывно, чтобы отделить изотопы рентгения и позволить автоматизированным системам экспериментировать с газовой фазой и химией раствора рентгения, поскольку выходы более тяжелых элементов, по прогнозам, будут меньше, чем выходы более легких элементов. Однако экспериментальной химии рентгения не уделялось столько внимания, как химии более тяжелых элементов от коперниций до ливерморий, несмотря на ранний интерес к теоретическим предсказаниям из-за релятивистских эффектов на подоболочку ns. в группе 11 достигает максимума при рентгении. Изотопы Rg и Rg перспективны для химических экспериментов и могут быть получены как внучки изотопов московского Mc и Mc соответственно; их родители - изотопы нихония Nh и Nh, которые уже прошли предварительные химические исследования.
. (прогнозируемая)
Категория: Рентгений.