Войти
Унбибий, также известный как элемент 122 или эка-торий, является гипотетическим химическим элементом в периодическая таблица с символом-заполнителем Ubb и атомным номером 122. Unbibium и Ubb - это временное систематическое имя IUPAC и символ соответственно, которые используются до тех пор, пока элемент не будет обнаружен, подтвержден и не будет принято решение о постоянном имени. В периодической таблице элементов ожидается, что за унбиунием последует второй элемент суперактинидов и четвертый элемент 8-го периода.. Как и унбиуний, ожидается, что он попадет в диапазон острова стабильности, потенциально придавая дополнительную стабильность некоторым изотопам, особенно Ubb, который, как ожидается, будет иметь магическое число нейтронов. (184).
Несмотря на несколько попыток, унбибий еще не синтезирован, и не было обнаружено существования каких-либо изотопов природного происхождения. В настоящее время нет планов попыток синтезировать унбибий. В 2008 году было заявлено, что он был обнаружен в образцах природного тория, но теперь это утверждение было отклонено из-за недавних повторений эксперимента с использованием более точных методов.
Ожидается, что химически унбибий будет иметь некоторое сходство со своими более легкими конгенерами церием и торием. Однако релятивистские эффекты могут привести к различию некоторых его свойств; например, ожидается, что он будет иметь электронную конфигурацию в основном состоянии [Og ] 7d 8s 8p, несмотря на его предсказанное положение в ряду суперактинидов g-блока.
Первые попытки синтезировать унбибий были предприняты в 1972 г. Флеров и др. в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) с использованием реакций горячего синтеза, индуцированных тяжелыми ионами:
Эти эксперименты были мотивированы ранние предсказания существования острова стабильности на N = 184 и Z>120. Атомов обнаружено не было, и был измерен предел текучести 5 nb (5000 pb ). Текущие результаты (см. флеровий ) показали, что чувствительность этих экспериментов была слишком низкой по крайней мере на 3 порядка.
В 2000 г. Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) Центр исследований тяжелых ионов Гельмгольца провел очень похожий эксперимент с гораздо более высокой чувствительностью:
Эти результаты показывают, что синтез таких более тяжелых элементов остается значительным требуется дальнейшее улучшение интенсивности пучка и эффективности экспериментов. Чувствительность следует увеличить до 1 fb в будущем для получения более качественных результатов.
Еще одна безуспешная попытка синтезировать унбибий была предпринята в 1978 году в GSI Helmholtz Center, где мишень из природного эрбия подверглась бомбардировке ионами ксенона-136 :
В частности, ожидалось, что реакция между Er и Xe даст альфа-излучатели с периодом полураспада микросекунды, которые распадутся до изотопов флеровия с половинным продолжительность жизни, возможно, увеличится до нескольких часов, поскольку предсказано, что флеровий будет находиться недалеко от центра острова стабильности. После двенадцати часов облучения в этой реакции ничего не было обнаружено. После аналогичной безуспешной попытки синтезировать унбиуний из U и Cu был сделан вывод, что период полураспада сверхтяжелых ядер должен быть меньше одной микросекунды или поперечные сечения очень малы. Более поздние исследования синтеза сверхтяжелых элементов показывают, что оба вывода верны. Две попытки синтезировать унбибий в 1970-х годах были продиктованы исследованиями, изучающими, могут ли сверхтяжелые элементы потенциально встречаться в природе.
Несколько экспериментов по изучению характеристик деления различных сверхтяжелых соединений ядер, таких как Ubb, были выполнены в период с 2000 по 2004 год в Лаборатории ядерных реакций им. Флерова. Были использованы две ядерные реакции, а именно Cm + Fe и Pu + Ni. Результаты показывают, как сверхтяжелые ядра делятся преимущественно за счет вытеснения ядер с закрытой оболочкой, таких как Sn (Z = 50, N = 82). Было также обнаружено, что выход для пути синтеза-деления был одинаковым для Ca и Fe-снарядов, что предполагает возможное будущее использование Fe-снарядов для образования сверхтяжелых элементов.
Прогнозируемые режимы распада сверхтяжелых ядер. Линия синтезированных богатых протонами ядер, как ожидается, будет прервана вскоре после Z = 120 из-за сокращения периодов полураспада примерно до Z = 124, увеличения вклада спонтанного деления вместо альфа-распада с Z = 122 и далее до тех пор, пока он не станет доминирующим. от Z = 125, и капельная линия протона вокруг Z = 130. Белое кольцо обозначает ожидаемое местоположение острова стабильности; два квадрата, обведенные белым цветом, обозначают Cn и Cn, которые, по прогнозам, являются самыми долгоживущими нуклидами на острове с периодом полураспада столетиями или тысячелетиями. Каждый элемент из менделевия последующие процессы были произведены в реакциях слияния-испарения, кульминацией которых стало открытие самого тяжелого из известных элементов оганессон в 2002 году и совсем недавно теннессин в 2010 году. Эти реакции приблизились к пределу современных технологий; например, для синтеза теннессина потребовалось 22 миллиграмма Bk и интенсивный пучок кальция в течение шести месяцев. Интенсивность лучей при исследовании сверхтяжелых элементов не может превышать 10 снарядов в секунду без повреждения цели и детектора, а создание большего количества все более редких и нестабильных целей актинидов непрактично. Следовательно, будущие эксперименты должны проводиться на таких объектах, как строящийся завод сверхтяжелых элементов (SHE-factory) в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) или RIKEN, который будет позволяют проводить эксперименты в течение более длительных периодов времени с расширенными возможностями обнаружения и обеспечивать недоступные иным образом реакции.
Возможно, что реакции термоядерного испарения не будут подходить для открытия небибия или более тяжелых элементов. Различные модели предсказывают все более короткие периоды полураспада альфа и спонтанного деления для изотопов с Z = 122 и N ~ 180 порядка микросекунд или меньше, что делает обнаружение практически невозможным с существующим оборудованием. Растущее преобладание спонтанного деления также может разорвать возможные связи с известными ядрами ливермория или оганессона и затруднить идентификацию и подтверждение; аналогичная проблема возникла на пути к подтверждению цепи распада Og, которая не имеет якоря с известными ядрами. По этим причинам, возможно, потребуется изучить другие методы производства, такие как реакции многонуклонного переноса, способные заселять более долгоживущие ядра. Подобный переход в экспериментальную технику произошел, когда для заселения элементов с Z>113 использовался горячий синтез с использованием снарядов из Са вместо холодного (при котором поперечные сечения быстро уменьшаются с увеличением атомного номера).
Тем не менее, некоторые из них: Были предложены реакции испарения, приводящие к образованию небибия, в дополнение к уже безуспешным попыткам, хотя ни одно учреждение не имеет непосредственных планов предпринять попытки синтеза, вместо этого сосредотачиваясь сначала на элементах 119, 120 и, возможно, 121. Поскольку сечения увеличиваются с асимметрией реакции, пучок хрома был бы наиболее предпочтительным в сочетании с мишенью калифорний, особенно если предсказанная замкнутая нейтронная оболочка при N = 184 могла бы быть достигнута в продуктах, богатых нейтронами, и придала бы дополнительную стабильность. В частности, реакция между Cr и Cf приведет к образованию составного ядра Ubb * и достигнет оболочки при N = 184, хотя аналогичная реакция с мишенью Cf считается более возможной из-за наличия нежелательных продуктов деления . из Cf и трудности с накоплением необходимого количества целевого материала. Один из возможных вариантов синтеза унбибия мог бы происходить следующим образом:
Если эта реакция будет успешной и альфа-распад останется преобладающим над спонтанным делением, полученный Ubb распадется через Ubn, который может быть заселены при перекрестной бомбардировке между Cf и Ti. Хотя эта реакция является одним из наиболее многообещающих вариантов синтеза унбибия в ближайшем будущем, максимальное сечение, по прогнозам, будет 3 fb, что на порядок ниже, чем наименьшее измеренное сечение в успешная реакция. Также были предложены более симметричные реакции Pu + Ni и Cm + Fe, которые могут давать больше нейтронно-богатых изотопов. При увеличении атомного номера необходимо также знать об уменьшении высоты барьера деления, что приводит к более низкой вероятности выживания составных ядер, особенно сверх предсказанных магических чисел при Z = 126 и N = 184.
В 2008 году группа под руководством израильского физика Амнона Маринова в Еврейском университете Иерусалима утверждал, что обнаружил отдельные атомы унбибия-292 в природных отложениях тория в количестве от 10 до 10 относительно тория. Это был первый случай за 69 лет, когда новый элемент был объявлен обнаруженным в природе после того, как Маргарита Перей в 1939 году открыла франций. В иске Маринова и соавт. был раскритикован частью научного сообщества, и Маринов говорит, что он отправил статью в журналы Nature и Nature Physics, но оба отклонили ее, не отправив на рецензирование. Утверждается, что атомы унбибия-292 являются супердеформированными или гипердеформированными изомерами с периодом полураспада не менее 100 миллионов лет.
Критика метода, ранее использовавшегося для предполагаемой идентификации более легких изотопов тория с помощью масс-спектрометрии, была опубликована в Physical Review C в 2008 году. Опровержение Маринова группа была опубликована в Physical Review C после опубликованного комментария.
Повторение эксперимента с торием с использованием превосходного метода масс-спектрометрии на ускорителе (AMS) не подтвердила результаты, несмотря на 100 в разы лучше чувствительность. Этот результат вызывает серьезные сомнения в результатах сотрудничества Маринова в отношении их требований о долгоживущих изотопах тория, рентгения и небибия. По-прежнему возможно, что следы унбибия могут присутствовать в некоторых образцах тория, хотя с учетом современного понимания сверхтяжелых элементов это очень маловероятно.
Использование номенклатуры Менделеева для безымянных и неоткрытые элементы, вместо этого унбибий должен называться эка- торий. После рекомендаций ИЮПАК в 1979 году, этот элемент с тех пор в основном упоминается как унбибиум с атомным символом (Ubb), как его временное имя, пока элемент не будет официально обнаружен. и синтезируется, и определяется постоянное название. Ученые в значительной степени игнорируют это соглашение об именах и вместо этого просто называют унбибий "элементом 122" с символом (122), а иногда даже E122 или 122.
Таблица стабильности нуклидов, использованная дубненской группой в 2010 году. Характеризованные изотопы показаны рамками. Ожидается, что за пределами элемента 118 (оганессон, последний известный элемент) ряд известных нуклидов быстро войдет в область нестабильности, без периодов полураспада в течение одной микросекунды после элемента 121 ; это создает трудности при идентификации более тяжелых элементов, таких как унбибий. Эллиптическая область охватывает предсказанное местоположение острова стабильности. Стабильность ядер сильно снижается с увеличением атомного номера после плутония, самого тяжелого первичного элемента, так что все изотопы с атомным номером выше 101 радиоактивно распадаются с периодом полураспада менее суток, за исключением дубния -268. Никакие элементы с атомными номерами выше 82 (после свинца ) не имеют стабильных изотопов. Тем не менее, по причинам, которые еще не очень хорошо изучены, существует небольшое повышение ядерной стабильности около атомных номеров 110 - 114, что приводит к появлению того, что в ядерной физике известен как «остров стабильности ». Эта концепция, предложенная профессором Калифорнийского университета Гленном Сиборгом, объясняет, почему сверхтяжелые элементы служат дольше, чем предполагалось.
В этой области Периодическая таблица, N = 184 была предложена как закрытая нейтронная оболочка, и различные атомные номера были предложены как закрытые протонные оболочки, такие как Z = 114, 120, 122, 124 и 126. Остров стабильности будет характеризоваться более длительным периодом полураспада ядер, расположенных вблизи этих магических чисел, хотя степень стабилизирующих эффектов неясна из-за предсказаний ослабления замыканий протонных оболочек и возможной потери двойной магии. Более поздние исследования предсказывают, что остров стабильности вместо этого будет сосредоточен на бета-стабильных изотопах коперниция Cn и Cn, которые разместят небибий намного выше острова и, тем не менее, приведут к коротким периодам полураспада. оболочечных эффектов. Повышенная стабильность элементов 112–118 также объясняется сплюснутой формой таких ядер и сопротивлением спонтанному делению. Эта же модель также предлагает Ubb в качестве следующего сферического дважды магического ядра, тем самым определяя истинный остров стабильности для сферических ядер.
Области ядер различной формы, как предсказывает Приближение взаимодействующих бозонов Квантовое туннелирование Модель предсказывает, что период полураспада изотопов небибия Ubb при альфа-распаде составляет порядка микросекунд или меньше для всех изотопов легче Ubb, что подчеркивает значительную проблему в экспериментальном наблюдении за этим элементом. Это согласуется со многими прогнозами, хотя точное местоположение границы в 1 микросекунду зависит от модели. Кроме того, ожидается, что спонтанное деление станет основной модой распада в этой области с периодом полураспада порядка фемтосекунд, предсказанным для некоторых четно-четных изотопов из-за минимальных помех, возникающих в результате спаривания нуклонов и потери стабилизации. эффекты дальше от магических чисел. Расчет в 2016 году периодов полураспада и вероятных цепочек распада изотопов Ubb дает подтверждающие результаты: Ubb будет несвязанным протоном и, возможно, распадется за счет испускания протона, Ubb будет иметь период полураспада альфа порядка микросекунд, а те, что тяжелее Ubb, будут преимущественно распадаться путем спонтанного деления с короткими периодами полураспада. Для более легких альфа-излучателей, которые могут заселяться в реакциях термоядерного испарения, предсказываются некоторые длинные цепочки распада, ведущие к известным или достижимым изотопам более легких элементов. Кроме того, предсказано, что изотопы Ubb будут иметь период полураспада менее 1 микросекунды, что слишком мало для обнаружения в результате значительно более низкой энергии связи для нейтронных чисел, непосредственно превышающих N = 184 смыкание оболочки. В качестве альтернативы, второй островок стабильности с полными периодами полураспада примерно 1 секунда может существовать около Z ~ 124 и N ~ 198, хотя до этих ядер будет трудно или невозможно добраться с использованием современных экспериментальных методов. Однако эти прогнозы сильно зависят от выбранных моделей ядерной массы, и неизвестно, какие изотопы унбибия будут наиболее стабильными. Тем не менее, эти ядра будет сложно синтезировать, поскольку никакая комбинация получаемой мишени и снаряда не может обеспечить достаточное количество нейтронов в составном ядре. Даже для ядер, доступных в реакциях слияния, спонтанное деление и, возможно, также распад кластера могут иметь значительные ответвления, что создает еще одно препятствие для идентификации сверхтяжелых элементов, поскольку они обычно идентифицируются по их последовательным альфа-распадам.
Предполагается, что унбибий является более тяжелым конгенером церия и тория и, следовательно, будет иметь схожий с ними химический состав, хотя может быть более реактивным. Кроме того, предполагается, что унбибий принадлежит к новому блоку атомов g-электронов с валентностью , хотя положение g-блока слева от f-блока является предположительным, а орбиталь 5g - нет. ожидается, что начнется заполнение до элемента 125. Прогнозируемая электронная конфигурация унбибия в основном состоянии составляет [Og ] 7d 8s 8p, в отличие от ожидаемой [Og ] 5g 8s, в которой Орбиталь 5g начинает заполняться в элементе 121. В суперактинидах релятивистские эффекты могут вызвать нарушение принципа Ауфбау и создать перекрытие орбиталей 5g, 6f, 7d и 8p; Эксперименты по химии коперниция и флеровия убедительно указывают на возрастающую роль релятивистских эффектов. Таким образом, химию элементов, следующих за унбибием, становится труднее предсказать.
Унбибий, скорее всего, будет образовывать диоксид Ubb O 2и тетрагалогениды, такие как Ubb F 4и Ubb Cl 4. Предполагается, что основная степень окисления будет IV, как у церия и тория. Первая энергия ионизации 5,651 эВ и вторая энергия ионизации 11,332 эВ предсказаны для анбибия; эта и другие рассчитанные энергии ионизации ниже, чем аналогичные значения для тория, что позволяет предположить, что тенденция увеличения реакционной способности вниз по группе действительно может продолжаться.
