Войти
будут обнаружены дополнительные элементы с более высокими атомными номерами, чем это, они будут помещены в дополнительные периоды, расположенные (как и в случае с существующими периодами), чтобы проиллюстрировать периодически повторяющиеся тенденции в свойствах соответствующих элементов. Ожидается, что любые дополнительные периоды будут содержать большее количество элементов, чем седьмой период, поскольку они рассчитаны на наличие дополнительного так называемого g-блока, содержащего не менее 18 элементов с частично заполненными g- орбиталями в каждый период. Таблица с восемью периодами, содержащая этот блок, была предложена Гленном Т. Сиборгом в 1969 году. Первый элемент g-блока может иметь атомный номер 121 и, таким образом, будет иметь систематическое имя унбиуний. Несмотря на многочисленные поиски, ни один элемент в этой области не был синтезирован или обнаружен в природе.
Согласно орбитальному приближению в квантово-механических описаниях атомной структуры, g -блок будет соответствовать элементам с частично заполненными g-орбиталями, но эффекты спин-орбитального взаимодействия проявят достоверность орбитального приближения для элементов с большим атомным номером. В то время как версия Сиборга расширенном состоянии содержатся более тяжелые элементы по образцу, заданному более легким элементам, поскольку она не учитывала релятивистские эффекты, модели, которые принимают во внимание релятивистские эффекты, не учитываются. Пекка Пьюкко и Буркхард Фрике использовали компьютерное моделирование для расчета положений элементов до Z = 172 и появились, что некоторые из них были смещены из правил Маделунга. В результате неопределенности и изменчивости прогнозов химических и физических свойств элементов, превышающих 120, в время нет единого мнения об их размещении в расширенной периодической таблице.
Элементы в этой области, вероятно, будут очень нестабильны по отношению к радиоактивному распаду и претерпеерпевают альфа-распад или спонтанное деление с очень коротким период полураспада, обязана, что элемент 126 находится в пределах острова стабильности, который устойчив к делению, но не к альфа-распаду. Также вокруг возможны другие островки стабильности, помимо известных элементов, в том числе один, теоретически описанный элемент 164, степень стабилизирующих эффектов от закрытых ядерных оболочек является неопределенной. Неясно, сколько элементов за пределами ожидаемого острова стабильности физически возможно, завершен ли период 8 или есть период 9. Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC) определяет элемент как существующий, если его время жизни больше 10 секунд (0,01 пикосекунды или 10 фемтосекунд), есть время, необходимое ядру для формирования электронные облака.
Еще в 1940 г., было принято, что упрощенная интерпретация релятивистского уравнения Дирака сталкиваются с проблемами с электронными орбиталями при Z>1 / α ≈ 137, предполагаемая, что нейтральные атомы не могут существовать за пределами элемента 137, и что периодическая таблица элементов, основанная на электронных орбиталях, поэтому ломается в этом месте. С другой стороны, более строгий анализ вычисляет аналогичный предел Z ≈ 173, когда подоболочка 1s погружается в море Дирака, и вместо этого нейтральные атомы не могут существовать за пределами элемента 173, а голые ядра, что не мешает дальнейшему расширению периодической системы. Атомы за пределами этого критического атомного номера называются сверхкритическими атомами.
Впервые предполагалось наличие более тяжелых элементов, включая актинидов еще в 1895 году, когда датский химик Ханс Петер Йорген Юлиус Томсен предсказал, что торий и уран составляет часть 32-го периода, который закончится химически неактивный элемент с атомным весом 292 (недалеко от 294, известный сегодня как первый и единственный открытый изотоп оганессон ). В 1913 году шведский физик Йоханнес Ридберг аналогичным образом предсказал, что следующий благородный газ после радона будет иметь атомный номер 118, и чисто формально получил еще более тяжелые родственные соединения радона с Z = 168, 218, 290, 362 и 460, именно там, где их предсказывает Ауфбау. Нильс Бор предсказал в 1922 году электронный благородного газа при Z = 118 и предположил, что причина, по которой элементы, помимо урана, не наблюдались в природе, заключалась в их нестабильности.. Немецкий физик и инженер опубликовал в 1926 году обзорную статью, содержащую предсказания по трансурановым элементам (возможно, он сам придумал этот термин), в котором он предвосхитил современные предсказания острова стабильности : он с 1914 года выдвинули гипотезу о том, что предполагалось предположить, что предположить некоторые более долгоживущие элементы при Z = 98–102 и Z = 108–110, и предположили, что такие элементы могут существовать в ядро Земли, в железных метеоритах или в ледяных шапках Гренландии, где они были заперты из-за своего предполагаемого космического происхождения. К 1955 году эти элементы были названы сверхтяжелыми элементами.
Первые предсказания свойств неоткрытых сверхтяжелых элементов были сделаны в 1957 году, когда впервые была исследована концепция оболочек и Теоретически остров устойчивости существует вокруг элемента 126. В 1967 году были выполнены более строгие вычисления, и стабильность предположительно центрирован в тогда еще неоткрытом флеровии (элемент 114); это и другие последующие исследования побудили многих исследователей искать сверхтяжелые элементы в природе или пытаться синтезировать их на ускорителях. В 1970-х годах было проведено множество поисков сверхтяжелых элементов, и все они отрицательные результаты. По состоянию на декабрь 2018 г. попытки синтеза были предприняты для каждого элемента до небисептиума (Z = 127) включительно, за исключением небитрия (Z = 123), причем самым тяжелым успешно синтезированным был оганессон в 2002 г., наиболее недавним открытием стал теннессин в 2010 году.
предсказывалось, что некоторые сверхтяжелые элементы лежат за пределами периодической таблицы с семью периодами, <818 впервые дополнительный восьмой период эти элементы.>Гленн Т. Сиборг в 1969 году. Эта модель продолжила схему в суперклассах и представила новый ряд g-блоков иерактинидов, начинающийся с элемента 121, увеличивающее количество элементов в периоде 8 по сравнению с известными периодами. Однако в этих ранних расчетах не учитываются релятивистские эффекты, которые нарушают периодические тенденции и делают простую экстраполяцию невозможной. В 1971 году Фрике рассчитал периодическую таблицу до Z = 172 и обнаружил, что некоторые элементы действительно разные свойства, которые нарушают установленный образец, расчет 2010 года, проведенный Пеккой Пюкко, также отметили, что некоторые элементы могут вести себя по-разному. чем ожидалось. Неизвестно, насколько далеко периодическая таблица Менделеева может выйти за пределы установленных 118 элементов, поскольку более строгие элементы, по более нестабильным элементам. Гленн Т. Сиборг предположил, что максимально возможный элемент может быть меньше Z = 130, в то время как Уолтер Грейнер предсказал, что может не быть максимально возможного элемента.
В настоящее время нет единого мнения о размещении элементов за пределами атомного номера 120 в периодической таблице.
Все эти гипотетические неоткрытые элементы названы Международным стандартом теоретической и прикладной химии (IUPAC) систематический стандарт элемента, который создает общее имя для использования до тех пор, пока элемент стандартного элемента был обнаружен, подтвержден и утверждено официальное название. Эти имена обычно не используются в литературе и обозначаются их атомными номерами; Следовательно, элемент 164 обычно назывался бы не «unhexquadium» (систематическое название IUPAC), а скорее «Элемент 164» с символом «164», «(164)» или «E164».
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 119. Uue | 120. Ubn | 121. Ubu | 122. Ubb | 123. Ubt | 124. Ubq | 125. Ubp | 126. Ubh | 127. Ubs | 128. Ubo | 129. Ube | 130. Utn | 131. Utu | 132. Utb | 133. Utt | 134. Utq | 135. Utp | 136. Uth | 137. Uts | 138. Uto | 139. Ute | 140. Uqn | 141. Uqu | 142. Uqb | 143. Uqt | 144. Uqq | 145. Uqp | 146. Uqh | 147. Uqs | 148. Uqo | 149. Uqe | 150. Upn | 151. Upu | 152. Upb | 153. Upt | 154. Upq | 155. Upp | 156. Uph | 157. Ups | 158. Upo | 159. Upe | 160. Uhn | 161. Uhu | 162. Uhb | 163. Uht | 164. Uhq | 165. Uhp | 166. Uhh | 167. Uhs | 168. Uho |
| с - блок | g-блок | f-блок | d-блок | p-блок | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В элементе 118 орбитали 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, 5f, 6s, 6p, 6d, 7s и 7p считаются заполненными, а остальные орбитали незаполненными. Простая экстраполяция из принципа Ауфбау предсказала бы восьмую строку для заполнения орбиталей в порядке 8s, 5g, 6f, 7d, 8p; но после элемента 120 близость электронного оболочек затрудняет размещение в простом столе. Хотя простая экстраполяция таблицы Менделеева, следуя концепции концепции Сиборга, поместила бы элементы после 120 следующим образом: 121–138 образуют суперактиниды g-блока; 139–152 образуют суперактиниды с ф-блоком, 153–161 - переходные металлы; 162–166 постпереходных металлов; 167 = галоген; 168 = благородный газ; 169 = щелочной металл; 170 = щелочноземельный металл, расчеты Дирака-Фока Нефедова и др. предсказать, что он, скорее всего, пойдет: 121–157 из суперактинидов; 157–164 образуют d-блок.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Смещенные элементы Pyykkö выделены жирным шрифтом | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | 119. Uue | 120. Ubn | 121. Ubu | 122. Ubb | 123. Ubt | 124. Ubq | 125. Ubp | 126. Ubh | 127. Ubs | 128. Ubo | 129. Ube | 130. Utn | 131. Utu | 132. Utb | 133. Utt | 134. Utq | 135. Utp | 136. Uth | 137. Uts | 138. Uto | 141. Uqu | 142. Uqb | 143. Uqt | 144. Uqq | 145. Uqp | 146. Uqh | 147. Uqs | 148. Uqo | 149. Uqe | 150. Upn | 151. Upu | 152. Upb | 153. Upt | 154. Upq | 155. Upp | 156. Uph | 157. Ups | 158. Upo | 159. Upe | 160. Uhn | 161. Uhu | 162. Uhb | 163. Uht | 164. Uhq | 139. Ute | 140. Uqn | 169. Uhe | 170. Usn | 171. Usu | 172. Usb |
| 9 | 165. Uhp | 166. Uhh | 167. Uhs | 168. Эээ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| s-блок | g-блок | f-block | d-блок | p-блок | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Не все модели показывают высшие элементы по установленному шаблону более легкими элементами. Пекка Пююккё, например, использовал компьютерное моделирование для расчета положений элементов до Z = 172 и их химических свойств. Он обнаружил, что некоторые элементы были смещены из правила упорядочения энергии Маделунга в результате перекрытия орбиталей; это вызвано возрастающей ролью релятивистских эффектов в тяжелом элементе. Он предсказывает, что орбитали заполнены в следующем порядке: 8s, 5g, первые две ячейки 8p, 6f, 7d, 9s, первые две ячейки 9p, остальные 8p. Это соответствует элементам 119 и 120, которые являются щелочными и щелочноземельными металлами, 121–138 суперактинидами g-блока, 139 и 140 постпереходными металлами, расположенными ниже таллия и свинца, соответственно, 141 - 154 f-блок суперактиниды, 155–164 металлов, 165 и 166 щелочных и щелочноземельных металлов ниже 119 и 120 и период открытия 9, 167–168 ниже 139 и 140, и 169–172 период завершения 8. Он также предлагает разделить период 8 на три части: 8a, содержащую 8s, 8b, содержащую первые два элемента 8p, и 8c, содержащие 7d и остальные 8p.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Специально смещенные элементы выделены жирным шрифтом | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | 119. Uue | 120. Ubn | 121. Ubu | 122. Ubb | 123. Ubt | 124. Ubq | 125. Ubp | 126. Ubh | 127. Ubs | 128. Ubo | 129. Ube | 130. Utn | 131. УТБ | 132. УТБ | 133. Utt | 134. Utq | 135. Utp | 136. Uth | 137. Uts | 138. Uto | 139. Ute | 140. Uqn | 141. Uqu | 142. Uqb | 143. Uqt | 144. Uqq | 145. Uqp | 146. Uqh | 147. Uqs | 148. Uqo | 149. Uqe | 150. Upn | 151. Upu | 152. Upb | 153. Upt | 154. Upq | 155. Upp | 156. Uph | 157. Ups | 158. Upo | 159. Upe | 160. Uhn | 161. Uhu | 162. Uhb | 163. Uht | 164. Uhq | ||||||
| 9 | 165. Uhp | 166. Uhh | 167. Uhs | 168. Uho | 169. Uhe | 170. Usn | 171. Usu | 172. Usb | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| s-блок | g-блок | f-блок | d-блок | p-блок | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
предсказания Фрике - до элемента 184 - нашли также несколько e Из-за релятивистских эффектов следует отказаться от принципа Ауфбау. Он предсказал, что после элемента 120 начнется длинная серия переходов (суперактинидов), характеризующаяся заполнением орбиталей 5g и 6f, и продолжится до элемента 154. Пятая серия переходных металлов, в которой заполнены 7d орбитали тогда будет содержать элементы 155–164, и восьмой период, возможно, на этом закончится. Также возможно,что элемент 157 на самом деле является первым переходным металлом 7d, еще одним сдвигом в результате релятивистских эффектов. Предполагалось, что элементы 165 и 166 щелочными и щелочноземельными металлами, они могут также смешивать характеристики 11 и 12 вместо этого располагаться ниже рентгения и коперниция соответственно. Наконец, элементы 167–172 будут самыми тяжелыми членами 13–18. Фрике предположил, что элементы 165–172 будут составлять девятый период, поскольку эти элементы могут следовать той же схеме, что и периоды 2 и 3, и не переходных металлов. Однако из-за перекрытия орбиталей и возможного смешивания групповых характеристик в сверхтяжелых элементах элемент 172 может вместо этого закрыть период 8.
Неудачные попытки были сделаны для синтез элементов периода 8 до небисептиума, за исключением небитрия. Попытки синтезировать унунениум, первый элемент периода 8, продолжаются по состоянию на 2020 год.
Синтез унунениум впервые была предпринята в 1985 году путем бомбардировки цели из эйнштейний-254 с ионами кальция -48 на ускорителе superHILAC в Беркли, Калифорния:
Атомы не идентифицированы, что приводит к ограничению поперечное сечение из 300 nb. Более поздние расчеты показывают, что сечение 3n-реакции (которое приводит к получению Uue и трех нейтронов в качестве продуктов) на самом деле будет в шестьсот тысяч раз ниже этой верхней, равной 0,5 pb.
Самый легкий неоткрытый элемент - самый легкий неоткрытый элемент, он был экспериментов по синтезу как в Германии, так и в России в последние годы. Российские эксперименты проводились в 2011 году, никаких результатов не было опубликовано, что явно указывает на то, что атомы унунения не были идентифицированы. С апреля по сентябрь 2012 г. была предпринята попытка синтезировать изотопы Uue и Uue путем бомбардировки мишени из берклий -249 с титаном -50 в GSI Helmholtz Center for Исследование тяжелого инструмента в Дармштадте, Германия. Основываясь на теоретически предсказуемом сечении, ожидание, что атом унунения будет синтезирован в течение пяти месяцев после начала эксперимента.
Изначально планировалось, что эксперимент продлится до ноября 2012 г. но был остановлен раньше, чтобы использовать мишень Bk для подтверждения синтеза теннессина (таким образом, изменяя снаряды на Ca). Эта реакция между Bk и Ti была предсказана как наиболее благоприятная практическая реакция для образования унунния, поскольку она довольно асимметрична, хотя и несколько холодна. (Реакция между Es и Ca была бы лучше, но приготовить миллиграммы Es для мишени сложно.) Тем не менее, изменение от «серебряной пули» Ca к Ti делит ожидаемый выход унунения примерно на двадцать, поскольку выход сильно зависит от асимметрии реакции.
Из-за предсказанных коротких периодов полураспада команда GSI использовала новую «быструю» электронику, способную регистрировать события распада в течение микросекунд. Атомы унунния не идентифицированы, что предполагает предельное сечение 70 фбн. Прогнозируемое фактическое поперечное сечение составляет около 40 фб, что находится в пределах современных технологий.
Команда Объединенного института ядерных исследований в Дубне, Россия, планируется начать эксперименты по синтезу унунения и унбинилия с использованием использования Bk + Ti и Cf + Ti в 2019 году с нового использования экспериментального комплекса. Команда из RIKEN в Японии также планировала предпринять попытки изучения этих элементов, начиная с 2018 года с целевыми объектами Cm, используя реакции Cm + V и Cm + Cr. Первый осуществляется с июня 2018 года.
После их успеха в получении оганессона в результате реакции между Cf и Ca в 2006 г. группа Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне начала аналогичные эксперименты в марте - апреле 2007 г. в надежде создать унбинилий (элемент 120) из ядер Fe и Pu. Предполагается, что изотопы унбинилия имеют период полураспада при альфа-распаде порядка микросекунд. Первоначальный анализ показал, что никаких элементов унбинилия не образовалось, обеспечивает предел 400 fb для сечения при изученной.
Российская группа планировала модернизировать свои установки перед повторной реакцией.
В апреле 2007 года команда из исследований медицинского центра Гельмгольца в Дармштадт, Германия попытались создать анбинилий с использованием урана -238 и никеля -64:
Атомы не обнаружены, что обеспечивает предел 1,6 pb для поперечного сечения при максимальной энергии. GSI повторил эксперимент с более высокой чувствительностью в трех прогонах в апреле 2007 г., январь - март 2008 г. и сентября - октябрь 2008 г., все с отрицательных результатов, достигнув предела поперечного сечения 90 фб.
В Июнь - июль 2010 г. И снова в 2011 г., после модернизации оборудования, позволяющего использовать большее радиоактивных мишеней, ученые из GSI попытались провести более асимметричную реакцию реакции:
Ожидалось, что изменение реакции в пять раз увеличит вероятность синтеза унбинилия, так как выход таких факторов сильно зависит от их асимметрии. Наблюдались три коррелированных сигнала, которые соответствовали предсказуемым энергиям альфа-распада Ubn и его дочерней Og, а также экспериментально известной энергии распада его внучки Lv. Однако этих распадов было намного больше, чем ожидалось.
В августе - октябре 2011 года другая команда из GSI, использующая установку TASCA, попробовала новую, даже более мощную асимметричную реакцию:
Из- за своей асимметрии реакции между Cf и Ti предсказана наиболее благоприятная практическая реакция для синтеза унбинилия, хотя она также несколько холодный. Атомы унбинилия не идентифицированы, что означает предельное сечение 200 фбн. Йенс Фолькер Крац предсказал, что фактическое максимальное поперечное сечение образования анбинилия любого из этих факторов будет около 0,1 фб; для сравнения, мировой рекорд наименьшего сечения успешной реакции составил 30 фб для Bi (Zn, n) Nh, и Крац предсказал максимальное сечение 20 фб для образования соседних унуненний. Если эти прогнозы верны, то синтез унунениума будет на пределе современных технологий, синтез унбинилия потребует новых методов.
Команда из Объединенного ядерных исследований в Дубна, Россия, в 2019 году на новом экспериментальном опыте начать новые эксперименты по синтезу унунения и унбинилия с использованием параметра Bk + Ti и Cf + Ti. Команда из RIKEN в Японии также примерно в то же время попробовать эти элементы с помощью целями Cm, используя реакции Cm + V и Cm + Cr.
Синтез унбиуний был впервые предпринят в 1977 году путем бомбардировки мишени из урана-238 ионами меди -65 в Gesellschaft für Schwerionenforschung в Дармштадте, Германия :
Атомы не идентифицированы.
Первые попытки синтезировать унбибий были предприняты в 1972 году Флеров и др. в Объединенные институты ядерных исследований (ОИЯИ) с использованием использования 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 выхода 5 nb (5000 pb ). Текущие результаты (см. флеровий ) показали, что чувствительность этих экспериментов была слишком низкой по крайней мере на 3 порядка.
В 2000 году Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) Центр исследований тяжелого Гельмгольца провел очень похожий эксперимент с гораздо более высокой чувствительностью:
Эти результаты показывают, что синтез таких более тяжелых элементов остается значительным, требуется дальнейшее улучшение пучка и эффективности экспериментов. Чувствительность следует увеличить до 1 fb в будущем для более качественных результатов.
Еще одна безуспешная попытка синтезировать унбибий была предпринята в 1978 году в GSI Helmholtz Center, где мишень из природного эрбия была подвергнута бомбардировке ионами ксенона-136 :
В частности, ожидалось, что реакция Er и Xe даст альфа-излучатели с периодом полураспада микросекунды, которые распадутся до изотопов флеровия с половиной - продолжительность жизни, возможно, увеличится до нескольких часов, поскольку предсказано, что флеровий будет находиться недалеко от центра стабильности острова. После двенадцати часов облучения в этой реакции 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 поперечного сечения очень малы. Более поздние исследования синтез сверхтяжелых элементов показывают, что вывод верны. Две синтезировать унбибий в 1970-х годах были продиктованы исследованиями, изучающими, сверхтяжелыми элементами сообщества встречаться в природе.
Несколько экспериментов, изучающих характеристики деления различных сверхтяжелых составных ядер, таких как Ubb, были выполнены между 2000 и 2004 г. в Лаборатории ядерных факторов им. Флерова. Были использованы две ядерные реакции, а именно Cm + Fe и Pu + Ni. Результаты показывают, как сверхтяжелые ядра делятся главным образом за счет вытеснения ядер с закрытой оболочкой, таких как Sn (Z = 50, N = 82). Также было обнаружено, что позволяет предположить возможное использование Fe-снарядов при образовании сверхтяжелых элементов.
Ученые в GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds) попытался измерить прямое и замедленное деление составных ядер элементов с Z = 114, 120 и 124, чтобы исследовать эффекты оболочки в эту область и точно определить следующую сферическую оболочку протона. Это связано с тем, что наличие полных ядерных оболочек (или, что эквивалентно, магическое число из протонов или нейтронов ) придало большей прочности ядрам таких сверхтяжелых элементов., тем самым приближаясь к острову стабильности. В 2006 году, когда полные результаты были опубликованы в 2008 году, предоставила результаты реакции, включающей бомбардировку мишени из природного германия ионами урана:
сообщили, что им не удалось идентифицировать составные ядра, делящиеся с периодом полураспада>10 с. Этот результат предполагает сильный стабилизирующий эффект при Z = 124 и указывает на следующую протонную оболочку при Z>120, а не при Z = 114, как считалось ранее. Составное ядро - это рыхлая комбинация нуклонов, которые еще не образовали ядерные оболочки. Он не имеет внутренней структуры и удерживается вместе только силами столкновения между ядрами мишени и снаряда. Подсчитано, что нуклонам требуется около 10 с, чтобы организовать себя в ядерные оболочки, после чего составное ядро становится нуклидом, и это число используется ИЮПАК в качестве минимум half- life заявленный изотоп должен быть потенциально признан обнаруженным. Таким образом, эксперименты GANIL не считаются открытием элемента 124.
Деление составного ядра 124 также изучалось в 2006 году на тандемном ускорителе тяжелых ионов ALPI в Laboratori Nazionali di Legnaro (Национальные лаборатории Леньяро) в Италии:
Аналогично предыдущим экспериментам, проведенным в ОИЯИ (Объединенный институт ядерных исследований ), осколки деления сгруппированы вокруг дважды магических ядер, таких как Sn (Z = 50, N = 82), что указывает на тенденцию сверхтяжелых ядер вытеснять такие дважды магические ядра при делении. Было обнаружено, что среднее количество нейтронов на одно деление от 124 составных ядер (по сравнению с более легкими системами) также увеличивается, подтверждая, что тенденция более тяжелых ядер, испускающих больше нейтронов во время деления, продолжается в области сверхтяжелых масс.
Первая и единственная попытка синтезировать унбипентий была проведена в Дубне в 1970–1971 гг. С использованием ионов цинка и мишени америция - 243 :
Атомы не обнаружены, и был определен предел сечения 5 нб. Этот эксперимент был мотивирован возможностью большей стабильности для ядер около Z ~ 126 и N ~ 184, хотя более недавние исследования показывают, что остров стабильности может вместо этого находиться на более низком атомном номере (например, copernicium, Z = 112), а синтез более тяжелых элементов, таких как унбипентий, потребует более чувствительных экспериментов.
Первая и единственная попытка синтезировать унбигексий, которая оказалась неудачной., было выполнено в 1971 году в CERN (Европейская организация ядерных исследований) Рене Бимбот и Джоном М. Александером с использованием реакции горячего синтеза:
Высокоэнергетические (13-15 МэВ ) альфа-частицы были обнаружены и приняты в качестве возможного доказательства синтеза унбигексия. Последующие неудачные эксперименты с более высокой чувствительностью предполагают, что чувствительность 10 mb этого эксперимента была слишком низкой; следовательно, образование ядер унбигексия в этой реакции крайне маловероятно.
Первая и единственная неудачная попытка синтезировать unbiseptium была предпринята в 1978 году в UNILAC ускоритель в GSI Helmholtz Center, где мишень из природного тантала была бомбардирована ионами ксенон -136:
Исследование, проведенное в 1976 году группой американских исследователей из нескольких университетов, показало, что первичные сверхтяжелые элементы, в основном ливерморий, унбиквадий, унбигексий и унбисептиум, могут быть причиной необъяснимого радиационного повреждения (особенно радиоореолов ) в минералах. Это побудило многих исследователей искать их в их природе с 1976 по 1983 год. Группа под руководством Тома Кэхилла, профессора Калифорнийского университета в Дэвисе, в 1976 году заявила, что они появились альфа-частицы и Рентгеновские лучи с нужной энергией, чтобы вызвать наблюдаемое повреждение, подтвержденное присутствие этих элементов. В частности, наличие долгоживущих (порядка 10 лет) ядер унбиквадия и унбигексия, а также их продуктов распада в количестве 10 относительно их виновных родственных соединений урана и плутоний. Другие утверждали, что ничего не было обнаружено, и ставили под сомнение предложенные характеристики первичных сверхтяжелых ядер. В частности, они указали, что любые такие сверхтяжелые ядра должны иметь закрытую нейтронную оболочку при N = 184 или N = 228, и это условие для повышенной устойчивости только в нейтронно-дефицитных изотопах ливермория или богатых нейтронами изотопах других элементов, которые не будут бета-стабильными отличие от международных встречающихся в природе изотопов. Было высказано предположение, что эта активность вызвана ядерными трансмутациями в природном церии, вызывает дополнительную неоднозначность заявленного сверхтяжелых элементов.
24 апреля 2008 г. группа во главе с Амнон Маринов из Еврейского университета в Иерусалиме утвержден, что обнаружил отдельные атомы унбибия -292 в составе природных отложениях тория в количестве от 10 и 10 относительно тория. В иске Маринова и соавт. Был раскритикован частью научного сообщества, и Маринов сказал, что он отправил статью в журналы Nature и Nature Physics, но оба отклонили ее, не отправил на рецензирование. Утверждалось, что атомы унбибия-292 являются супердеформированными или гипердеформированными изомерами с периодом полураспада не менее 100 миллионов лет.
Критика метода, ранее использовавшегося для идентификации личности более легких изотопов тория с помощью масс-спектрометрии, была опубликована в Physical Review C в 2008 г. г. году. Опровержение Маринова группа была опубликована в Physical Review C после выполнения комментария.
Повторение эксперимента с использованием более совершенного метода Accelerator Mass Spectrometry (AMS) не подтвердило результатовило, несмотря на Чувствительность в 100 раз лучше. Этот результат ставит под сомнение результаты совместной работы Маринова в отношении их требований о долгоживущих изотопах тория, рентгения и унбибия. По-прежнему возможно, что следы унбибия присутствуют в некоторых образцах тория, хотя это маловероятно.
Возможное распространение первичных сверхтяжелых элементов на Земле сегодня остается неопределенным. Даже если будет подтверждено, что они давно уже причинили радиационный ущерб, теперь они могли превратиться в следы или даже полностью исчезнуть. Также неясно, могут ли такие сверхтяжелые ядра вообще образовываться естественным путем, поскольку спонтанное деление завершит r-, ответственный за тяжелые элементы между массовыми процессами числами 270 и 290, задолго до того, как могут быть образованы элементы тяжелее унбинилия.
Недавняя гипотеза пытается найти спектр звезды Пшибильского естественным флеровием, унбинилий и унбигексий.
Элемент 118, оганессон, является самым тяжелым элементом, который был синтезирован. Следующие два элемента, элементы 119 и 120, должны образовывать серию 8s и быть щелочным и щелочноземельным металлом соответственно. За элемент 120 ожидается начало серии суперактинидов, когда электроны 8s и заполнение 8p 1/2, 7d 3/2, 6f, и подоболочки 5g определяют химию эти элементы. Полные и точные вычисления CCSD недоступны для элементов за пределами 122 из-за чрезвычайной сложности ситуации: орбитали 5g, 6f и 7d должны иметь одинаковый уровень энергии и в районе элемента 160, орбитали 9s, 8p 3 / 2 и 9p 1/2 также должны быть равными по энергии. Это вызовет смешение электронных оболочек, так что концепция блока не будет работать очень хорошо, а также приведет к новым химическим свойствам, которые очень затруднят размещение этих элементов в периодической таблице.
Собственные значения энергии (в эВ) для самых удаленных электронов элементов с Z = от 100 до 172, предсказанные с использованием расчетов Дирака - Фока. Знаки - и + к орбиталям с уменьшенным или увеличенным азимутальным квантовым числом из-за спин-орбитального расщепления соответственно: p− равно p 1/2, p + равно p 3/2, d - это d 3/2, d + равно d 5/2, f- равно f 5/2, f + равно f 7/2, g− - это g 7/2, и g + - это g 9/2.| Свойство | 119 | 120 |
|---|---|---|
| Стандартный атомный вес | [322] | [325] |
| Группа | 1 | 2 |
| Валентность электронная конфигурация | 8s | 8s |
| Стабильные степени окисления | 1, 3 | 2, 4 |
| Первая энергия ионизации | 463 кДж / моль | 580 кДж / моль |
| Металлический радиус | 260 мкм | 200 мкм |
| Плотность | 3 г / см | 7 г / см |
| Температура плавления | 0 –30 ° C (32–86 ° F) | 680 ° C (1300 ° F) |
| Точка кипе ния | 630 ° C (1200 ° F) | 1700 ° C (3100 ° F) |
Первые два элемента периода 8 будут неунетними d unbinilium, элементы 119 и 120. Их электронная конфигурация должны иметь заполненную 8с-орбиталь. Эта орбиталь релятивистски стабилизирована и сужена; таким образом, элементы 119 и 120 должны быть больше похожи на рубидий и стронций, чем на их ближайших соседей, указанных выше, франций и радий. Другой эффект релятивистского сжатия орбитали 8 состоит в том, что атомные радиусы эти двух элементов должны быть примерно такими же, как у франция и радия. Они должны вести себя как обычные щелочные и щелочноземельные металлы (хотя и менее реакционноспособны, чем их ближайшие вертикальные соседи), обычно образуя +1 и +2 степени окисления соответственно, но релятивистская дестабилизация подоболочки 7p 3/2 и относительно низкая ионизации электронов 7p 3/2 должны приводить к более высоким состояниям окисления, таким как +3 и +4 (соответственно) также возможны.
Можно считать, что суперактиниды находятся в диапазоне от элементов 121 до 157, которые могут быть классифицированы как элементы 5g и 6f восьмого периода.. В серии суперактинидов оболочки 7d 3/2, 8p 1/2, 6f 5/2 и 5g 7/2 все должны заполняться одновременно. Это создает очень сложные ситуации, так что полные и точные расчеты CCSD были выполнены только для элементов 121 и 122. Первый суперактинид, унбиуний (элемент 121), должен быть аналогичен лантану и актиний : его основная степень окисления должна быть +3, хотя близость энергетических уровней валентных подоболочек может допускать более высокие степени окисления, как в элементе 119 и 120. Релятивистская стабилизация подоболочки 8p должна привести к валентной электронной конфигурации 8s8p в основном состоянии для элемент 121, в отличие от ds-конфигурации лантана и актиния; тем не менее, эта аномальная конфигурация, по-видимому, не является аналогичным химическим составу актиния. Его первая энергия ионизации , по прогнозам, составит 429,4 кДж / моль, что будет ниже, чем у всех известных элементов, за исключением щелочных металлов калия, рубидий, цезий и франций : это значение даже ниже, чем у уненния щелочного металла периода 8 (463 кДж / моль). Точно так же следующий суперактинид, унбибий (элемент 122), может быть аналогичен церию и торию с основной степенью окисления +4, но будет иметь валентная электронная конфигурация 7d8s8p в основном состоянии, в отличие от конфигурации 6d7s тория. Следовательно, его первая энергия ионизации будет меньше, чем у тория (Th: 6,3 эВ ; Ubb: 5,6 эВ) из-за большей легкости ионизации унбибия 8p 1/2 электрон, чем 6d электрон тория. Коллапс самой орбитали 5g откладывается до элемента 125; электронные конфигурации 119-электронной изоэлектронной серии, как ожидается, будут составлять [Og] 8s для элементов с 119 по 122, [Og] 6f для элементов 123 и 124 и [Og] 5g для элемента 125 и далее.
Первые несколько суперактинидах энергии связи добавленных электронов, как предсказывают, достаточно малы, чтобы они могли потерять все свои валентные электроны; например, унбигексий (элемент 126) может легко образовывать степень окисления +8, и могут быть возможны даже более высокие степени окисления для следующих нескольких элементов. Прогнозируется также, что унбигексий будет демонстрировать множество других степеней окисления : недавние расчеты показали, что стабильный монофторид UbhF может быть возможен в результате взаимодействия между 5g орбиталью на унбигексии и 2 p орбитали на фторе. Другие предсказанные степени окисления включают +2, +4 и +6; Ожидается, что +4 будет стандартной обычной степени окисления унбигексия. Предполагается, что суперактиниды от унбипентия (элемент 125) до ундвухлетнего периода (элемент 129) имеют степень окисления +6 и образуют гексафториды, хотя UbpF 6 и UbhF 6, по прогнозам, будут относительно слабо связаны. Также возможны стабильные монофториды этих элементов. Ожидается, что энергия диссоциации связи значительно увеличивается в элементе 127 и даже в большей степени в элементе 129. Это предполагает переход от сильного ионного характера во фторидах элемента 125 к более ковалентному характеру с участием орбитали 8p в фториды элемента 129. Связь в этих гексафторидах суперактинидов в основном находится между высшей подоболочкой 8p суперактинида и подоболочкой 2p фтора, в отличие от того, как уран использует свои 5f и 6d орбитали для связывания в гексафториде урана.
, несмотря на то, что способности ранних суперактинидов достигать высоких степеней окисления, было подсчитано, что 5g-электроны будут наиболее трудно ионизировать; Ожидается, что ионы Ubp и Ubh будут иметь конфигурацию 5g, аналогичную конфигурацию 5f иона Np. Аналогичное поведение наблюдается при низкой химической активности 4f-электронов в лантаноидах ; это следствие того, что орбитали 5g малы и глубоко скрыты в электронном облаке. Присутствуют электронов на g-орбиталях, которые не должны существовать в основном времени в конфигурации любого известного в настоящее время элемента, как неизвестным в настоящее время гибридным орбиталям формироваться и влиять на химию суперактинидов по-новому. хотя отсутствие g-электронов в обнаруженных элементах суперктинидов вызывает предсказание химического состава.
| 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 132 | 142 | 143 | 144 | 145 | 146 | 148 | 153 | 154 | 155 | 156 | 157 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Соединение | UbuX 3 | UbbX 4 | UbtX 5 | UbqX 6 | UbpF. UbpF 6. UbpO. 2 | UbhF. UbhF 6. UbhO 4 | UbsF 6 | UboF 6 | UbeF. UbeF 6 | UqbX 4. UqbX 6 | UqtF 6 | UqqX 6. UqqO. 2. UqqF 8. UqqO 4 | UqpF 6 | UqoO 6 | |||||||
| Аналоги | La X3. Ac X3 | Ce X4. Th X4 | Np O. 2 | ThF 4 | UF6. UO. 2. Pu F8. PuO 4 | UO6 | |||||||||||||||
| Степени окисления | 3 | 4 | 5 | 6 | 1, 6, 7 | 1, 2, 4, 6, 8 | 6 | 6 | 1, 6 | 6 | 4, 6 | 6, 8 | 3, 4, 5, 6, 8 | 6 | 8 | 12 | 3 | 0, 2 | 3, 5 | 2 | 3 |
Более поздних суперактинидов степени окисления должно стать ниже. увеличено до +3 и +4. 144, и в конце ряда оно будет +2 (и, возможно, даже 0), потому что оболочка 6f, которая заполняется в этой точке, находится внутри электронное облако и 8s и 8p 1/2 электроны слишком сильно связаны, чтобы быть химически активными. Оболочка 5g должна быть заполнена на элементе 144, оболочка 6f около элемента 154, и в этой области суперактинидов электроны 8p 1/2 связаны настолько сильно, что больше не являются химически активными, поэтому только несколько электронов могут участвовать в химических реакциях. Расчеты Fricke et al. предсказать, что в электронном элементе 154 оболочка 6f заполнена и нет d- или других волновых функций вне химически неактивных оболочек 8s и 8p 1/2. Это может привести к тому, что элемент 154 будет скорее инертным со свойствами, подобными благородному газу. Тем не менее, расчеты Пюйкко предполагают, что у элемента 155 оболочка 6f все еще химически ионизируется: Upp должен иметь полную оболочку 6f, а четвертый потенциал ионизации должен находиться между значениями тербия и диспрозия <371.>, оба из которых известны в состоянии +4.
Подобно сокращению лантаноидов и актинидов, суперактинидное сокращение должно иметь место в суперактинидном ряду, где ионные радиусы суперактинидов меньше, чем ожидалось. В лантаноидах сжатие составляет около 4,4 мкм на элемент; в актинидах это примерно 3 пм на элемент. У лантаноидов сдавливает больше, чем у актинидов из-за большей локализации волновой функции 4f по сравнению с волновой функцией 5f. Сравнение с волновыми функциями внешних электронов, лантаноидов, актинидов и суперактинидов приводит к предсказанию сокращения примерно на 2 мкм на элемент в суперактинидах; хотя это меньше, чем сжатие в лантаноидах и актинидах, его общий эффект больше из-за того, что 32 электрона глубокими скрытыми оболочками 5g и 6f, вместо того, чтобы заполнить только 14 электронов в оболочках 4f и 5f в лантаноиды и актиниды соответственно.
Пекка Пюккё делит эти суперактиниды на три ряда: 5g-ряд (элементы 121–138), 8p 1/2 ряд (139–140), и серию 6f (элементы с 141) по 155), также отмечая, что между энергетическими уровнями будет большое перекрытие и что орбитали 6f, 7d или 8p 1/2 также могут быть заняты в первых атомы или ионы суперактинидов. Он также ожидает, что они будут вести себя как «супер лантаноиды » в том смысле, что 5g-электроны будут в основном химически неактивными, подобно тому, как только один или два 4f-электрона в каждом лантаноиде ионизируются в химическом соединении. Он также предсказал, что возможные степени окисления суперактинидов могут очень сильно возрасти в ряду 6f, до таких значений, как +12 в элементе 148.
Андрей Кульша назвал тридцать шесть элементов с 121 до 156 дюймов ультратонким переходом. "элементы и используют разделить их на две серии по восемнадцать в каждой, одну от элементов 121 до 138, другие элементы от 139 до 156. Первый будет аналогичен лантаноидам со степенями окисления в основном от +4 до +6, поскольку преобладает наполнение оболочки 5g", а соседние элементы очень похожи друг на друга, создавая аналогию с ураном, нептунием и плутонием. Второй будет аналогичен актинидам: вначале (около элементов в 140-х через такие степени окисления, как оболочка 6f 1/2 электроны перестанут быть химически активными, могут быть замечены очень высокими степеней окисления.
В качестве примера из поздних суперактинидов ожидается, что элемент 156 будет демонстрировать в основном +2 степень окисления из-за его электрода. ронной конфигурации с легко удаляемыми 7d-электронами над стабильным [Og] 5g6f8s8p. 1/2 ядром. Таким образом, он может считаться более тяжелым родственным соединением нобелия, который также имеет пару легко удаляемых 7s-электронов над стабильным ядром [Rn] 5f и обычно находится в состоянии +2 (сильные окислители необходимы для получения нобелий в состоянии +3). Его первая энергия ионизации должна составлять около 400 кДж / моль, а его металлический радиус - около 170 пикометров. Это должен быть очень тяжелый металл с плотностью около 26 г / см. Его относительная атомная масса должна быть около 445 ед.
Ожидается, что переходными металлами в период 8 будут элементы с 157 по 165 (или, возможно, с Номер 121, заменяющим 157, аналогично к спору о том, лучше ли лантан или лютеций использовать в качестве первого 5d переходного металла). К ним может быть добавлен элемент 166 для завершения подоболочки 7d, хотя, как и его более легкие гомологи группы 12, сомнительно, будет ли он проявлять характер переходного металла. Хотя электроны 8s и 8p 1/2 связаны в этих элементах, что они не должны принимать участие в каких-либо химических реакциях, уровни 9s и 9p 1/2 должны, что они будут легко доступны для гибридизации. Эти элементы должны быть аналогичны элементам 4d от иттрия до кадмия. В частности, элемент 164 электронной конфигурации 7d9s демонстрирует явные аналогии с палладием с его электронной конфигурацией 4d5s.
Не ожидается, что благородные металлы этой серии переходных металлов будут такими же благородными, как их более легкие гомологи из-за внешней s-оболочки для экранирования, а также из-за того, что 7d-оболочка сильно разделена на две подоболочки из-за релятивистских эффектов. Это приводит к тому, что первые энергии ионизации 7d-переходных металлов меньше, чем у их более легких родственников.
Расчеты предсказывают, что 7d-электроны элемента 164 (унгексвадия) должны очень легко участвовать в химических реакциях, так что негексвадий должны обладать стабильными состояниями окисления +6 и +4 в дополнение к нормальному состоянию +2 в водных растворах с сильными лигандами. Таким образом, унегексвадий должен образовывать такие соединения, как Uhq (CO )4, Uhq (PF3 )4(оба тетраэдрические, как соответствующие соединения палладия) и Uhq (CN ). 2(линейный ), что является поведение очень отличается от поведения свинца, унгексвадий которого был бы более тяжелым гомологом, если бы не релятивистские эффекты. Тем не менее, двухвалентное состояние было бы основным в водном растворе (хотя +4 и +6 состояния были бы возможны с более сильными лигандами), и унгексвадий (II) должен вести себя более аналогично свинцу, чем унгексвадий (IV) и унгексвадий (VI).
Ожидается, что унгексвадий будет мягким кислоты Льюиса и имеют около 4 эВ. Унгексвадий должен быть не более чем умеренно реактивным, имея энергию первой ионизации, которая должна быть около 685 кДж / моль, что сравнимо с энергией молибдена .. Из-за сокращений лантаноидов, актинидов и суперактинидов у негексвадия должен быть металличе ский радиус всего 158 пм, очень близко до гораздо более легкого магния, несмотря на его ожидаемый атомный вес около 474 u, что примерно в 19,5 раз больше атомного веса магния. Из-за этого малого радиуса и большого веса можно ожидать, что он будет иметь чрезвычайно высокую плотность около 46 г · см, что вдвое больше, чем у осмия, в настоящее время самого плотного из известных элементов, с 22,61 г · см; унгексвадий должен быть вторым по плотности элементом в первых 172 элементах периодической таблицы, и только его сосед негекстрий (элемент 163) является более плотным (47 г · см). Металлический унгексвадий должен иметь очень большую (энтальпию кристаллизации) из-за его ковалентных связей, что, скорее всего, приводит к высокой температуре плавления. В металлическом состоянии унгексвадий должен быть весьма благородным и аналогичным палладию и платине. Fricke et al. предположили некоторое формальное сходство с оганессоном, поскольку оба элемента имеют конфигурацию с закрытой оболочкой и схожую энергию ионизации, хотя они отмечают, что хотя оганессон был бы очень плохим благородным газом, негексвадий был бы хорошим благородным металлом.
Теоретический интерес к химии унгексвадия в значительной степени мотивирован теоретическими предсказаниями о том, что он, особенно изотопы Uhq и Uhq (с 164 протонами и 308 или 318 нейтронами ), будут быть в центре гипотетического второго острова стабильности (первый сосредоточен на копернициуме, в частности, изотопах Cn, Cn и Cn, период полураспада которых, как ожидается, составляет столетия. или тысячелетия).
Элементы 165 (негекспентиум) и 166 (негексгексий), два последних металла 7d, должны вести себя аналогично щелочным и щелочноземельным металлам в степени окисления +1 и +2 соответственно. Энергии ионизации 9s-электронов должны быть сравнимы с энергиями ионизации 3s-электронов натрия и магния, из-за релятивистских эффектов, вызывающих гораздо более сильную связь 9s-электронов, чем нерелятивистские расчеты. предсказал бы. Элементы 165 и 166 обычно должны иметь степени окисления +1 и +2 соответственно, хотя энергии ионизации 7d-электронов достаточно низки, чтобы позволить более высокие состояния окисления, такие как +3 для элемента 165. Степень окисления +4 для элемента 166 меньше вероятно, создавая ситуацию, аналогичную более легким элементам в группах 11 и 12 (особенно золото и ртуть ). Как и в случае с ртутью, но не с коперницием, ожидается, что ионизация элемента 166 до Uhh приведет к 7d-конфигурации, соответствующей потере s-электронов, но не d-электронов, что делает ее более похожей на более легкую «менее релятивистскую» группу 12. элементы цинк, кадмий и ртуть, которые по существу не имеют характера переходных металлов.
| Свойство | 156 | 157 | 158 | 159 | 160 | 161 | 162 | 163 | 164 | 165 | 166 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный атомный вес | [445] | [448] | [452] | [456] | [459] | [463] | [466] | [470] | [474] | [477] | [481] |
| Группа | Yb группа. (4) | 3. (5) | 4. (6) | 5. (7) | 6. (8) | 7. (9) | 8. (1 0) | 9. (11) | 10. (12, 14, 18) | 11. (1, 13) | 12. (2, 14) |
| Валентность электронная конфигурация | 7d | 7d | 7d | 7d 9s | 7d 9s | 7d 9s | 7d 9s | 7d 9s | 7d | 7d 9s | 7d 9s |
| стабильный степени окисления | 2 | 3 | 4 | 1, 5 | 2, 6 | 3, 7 | 4, 8 | 5 | 0, 2, 4, 6 | 1, 3 | 2 |
| Первая энергия ионизации | 400 кДж / моль | 450 кДж / моль | 520 кДж / моль | 340 кДж / моль | 420 кДж / моль | 470 кДж / моль | 560 кДж / моль | 620 кДж / моль | 690 кДж / моль | 520 кДж / моль | 630 кДж / моль |
| Металлический радиус | 170 пм | 163 пм | 157 пм | 152 вечера | 148 вечера | 148 вечера | 149 вечера | 152 вечера | 158 вечера | 250 часов | 200 мкм |
| Плотность | 26 г / см | 28 г / см | 30 г / см | 33 г / см | 36 г / см | 40 г / см | 45 г / см | 47 г / см | 46 г / см | 7 г / см | 11 г / см |
Следующие шесть элементов периодической Таблица, как ожидается, будет последними элементами основной группы в свой период и, вероятно, будет аналогична элементам 5p индий - ксенон. В элементах с 167 по 172 будут заполнены оболочки 9p 1/2 и 8p 3/2. Их энергия собственные значения настолько близки друг к другу, что они ведут себя как одна комбинированная p-подоболочка, подобная нерелятивистским 2p и 3p подоболочкам. Таким образом, эффект инертной пары не возникает, и ожидается, что наиболее распространенные степени окисления элементов с 167 по 170 будут +3, +4, +5 и +6 соответственно. Элемент 171 (несептуний), как ожидается, покажет некоторое сходствос галогенами, будут представлены различные степени окисления в пределах от -1 до +7, хотя его физические свойства будут ближе к свойствам металла. Ожидается, что его сродство к электрону будет 3,0 эВ, что позволит ему образовывать HUsu, аналогично галогениду водорода. Ожидается, что ион Usu будет мягким основанием, сравнимым с йодидом (I). Элемент 172 (несептбий), как ожидается, будет благородным газом с химическим поведением, аналогичным поведением ксенона, поскольку их энергия ионизации должна быть очень похожими (Xe, 1170,4 кДж / моль; Usb, 1090 кДж / моль). Единственное главное различие между ними заключается в том, что элемент 172, в отличие от ксенона, должен быть жидким или твердым при стандартной температуре и давлении из-за его значительного более высокий атомный вес. Предполагается, что несептбий будет сильной кислотой Льюиса, образующей фториды и оксиды, как и его более легкий родственный ксенон. Из-за аналогии элементов 165–172 с периодами 2 и 3, Fricke et al. считали, что они образуют девятый период периодической таблицы, в то время как восьмой период, по их мнению, заканчивался на элементе из благородного металла 164. Этот девятый период будет аналогичен второму и третьему периоду в том, что, как ожидается, не будет переходного металлы.
| Свойство | 167 | 168 | 169 | 170 | 171 | 172 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный атомный вес | [485] | [489] | [493] | [496] | [500] | [504] |
| Группа | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| Валентность электронная конфигурация | 9s 9p | 9s 9p | 9s 9p 8p | 9s 9p 8p | 9s 9p 8p | 9s 9p 8p |
| Стабильные степени окисления | 3 | 4 | 5 | 6 | −1, 3, 7 | 0, 4, 6, 8 |
| Первая энергия ионизации | 620 кДж / моль | 720 кДж / моль | 800 кДж / моль | 890 кДж / моль | 984 кДж / моль | 1090 кДж / моль |
| Металлический или ковалентный радиус | 190 пм | 180 пм | 175 пм | 170 пм | 165 пм | 220 пм |
| Плотность | 17 г / см | 19 г / см | 18 г / см | 17 г / см | 16 г / см | 9 г / см |
Элемент 172, ожидается, что последний э лемент периода 8 будет первым благородным газом после оганессон (последний элемент периода 7). После этого должна начаться еще одна длинная серия переходов, таких как суперактиниды, заполняющие как минимум оболочки 6g, 7f и 8d (с 10s, 10p 1/2 и 6h 11/2 тоже высокая энергия, чтобы внести свой вклад в начало серии). Эти электроны были очень слабо связаны между собой, что некоторые электроны были более прочно связанными по мере увеличения ионного заряда.
В элементе 173 (несептрий) самый внешний электрон попадет в 6g 7/2 подоболочка. Таким образом, спин-орбитальные устройства типа "очень большую энергетическую щель" между подоболочками 8p 3/2 и 6g 7/2, ожидается, что этот крайний электрон будет очень слабо связан и очень легко потеряны с образованием устьского катиона. В результате получится, что элемент 173 будет вести себя химически, как щелочной металл, и намного более активен, чем даже цезий (франций и элемент 119 менее реактивны, чем цезий из-за релятивистских эффектов).
Элемент 184 (уноктадиум) был в степени нацелен в ранних предсказаниях, использовавшимся, что 184 будет магическим числом протона: соглашением, что он будет иметь электронную конфигурацию [Usb] 6g 7f 8d, по крайней мере, с 7f и 8d электроны химически активны. Ожидается, что его химическое поведение будет аналогично урану и нептунию, поскольку дальнейшая ионизация после состояния +6 (соответствующему удалению 6g-электронов), вероятно, будет невыгодной; состояние +4 должно быть наиболее распространенным в водном растворе, с +5 и +6 достижимыми в твердых соединениях.
Число физически потенциально элементов неизвестно. По низкой оценке, периодическая таблица может закончиться вскоре после острова стабильности, который, как ожидается, будет сосредоточен на Z = 126, поскольку расширение периодической таблицы и нуклидов ограничено. протонными и нейтронными капельными линиями и устойчивостью к альфа-распаду и спонтанному делению. Один расчет Y. Gambhir et al., Анализирующий ядро связи и стабильность в различных каналах распада, предусматривающие наличие связанных ядер при Z = 146. Некоторые из таких как Уолтер Грейнер, предсказал, что периодической таблицы Менделеева не может быть конца. Другие предсказания конца периодической таблицы включают Z = 128 (Джон Эмсли ) и Z = 155 (Альберт Хазан).
Среди физиков существует «народная легенда» о том, что Ричард Фейнман предположить, что нейтральные атомы не могут существовать для атомных номеров больше Z = 137 на том основании, что релятивистский Дирак уравнение предсказывает, что энергия основного состояния самого внутреннего электрона в таком атоме будет мнимым числом. Здесь число 137 возникает как величина, обратная постоянная тонкой структуры . Согласно этому аргументу, нейтральные атомы не могут существовать за пределами nonriseptium, и поэтому периодическая таблица элементов, основанная на электронных орбиталях, ломается в этой точке. Однако этот аргумент предполагает точечное ядро атома. Более точный расчет должен обеспечить небольшой, но ненулевой размер ядра, который приведет к дальнейшему увеличению предела до Z ≈ 173.
Модель Бора представляет трудности для атомов с атомным номером больше 137, поскольку скорость электрона набитали электрона 1 с, v, как определяется
, где Z - атомный номер , а α - постоянная тонкой структуры, мера силы электромагнитных взаимодействий. Согласно этому приближению, любой элемент с атомным номером больше 137 1с электронов, чтобы двигаться быстрее, чем c, скорость света. Следовательно, нерелятивистская модель Бора неточна в применении к такому элементу.
Собственные значения энергии для оболочек 1s, 2s, 2p 1/2 и 2p 3/2 решений из Дирака уравнение (с учетом конечного размера ядра) для Z = 135–175 (- · -), для возможности Томаса-Ферми (-) и для Z = 160–170 с самосогласованным потенциалом (---). релятивистское уравнение Дирака дает энергию основного состояния как
где m - масса покоя электрона. Для Z>137 волновая функция основного состояния Дирака является скорее колебательной, чем связанной, и нет разрыва между спектрами положительной и отрицательной энергии, как в парадоксе Клейна. Более точные расчеты с учетом эффектов конечного размера ядра показывают, что энергия связи сначала превышает 2mc для Z>Z cr ≈ 173. Для Z>Z cr, если самая внутренняя орбиталь (1s) не заполнена, электрическое поле ядра вытягивает электрон из вакуума, что приводит к спонтанному излучению позитрона. Это погружение подоболочки единиц в отрицательный континуум часто рассматривалось как «конец» периодической таблицы, хотя более подробное рассмотрение предполагает менее мрачный результат.
Атомы с атомными номерами выше Z cr ≈ 173 были названы сверхкритическими атомами. Сверхкритические атомы не могут быть полностью ионизированы, потому что их подоболочка 1s будет заполнена спонтанным рождением пары, в которой электрон-позитронная пара создается из отрицательного континуума, причем электрон связывается, а позитрон улетает. Однако сильное поле вокруг атомного ядра ограничено очень небольшой областью пространства, так что принцип исключения Паули запрещает дальнейшее спонтанное создание пар после того, как подоболочки, которые нырнули в отрицательный континуум, заполнены. Элементы 173–184 были названы слабо надкритическими атомами, поскольку для них только 1s-оболочка погрузилась в отрицательный континуум; ожидается, что оболочка 2p 1/2 соединится вокруг элемента 185, а оболочка 2s вокруг элемента 245. Эксперименты до сих пор не привели к обнаружению спонтанного создания пары из-за сборки сверхкритического ch возникает в результате столкновения тяжелых ядер (например,, при столкновении свинца с ураном, на мгновение получается эффективный Z = 174; уран с ураном дает эффективный Z = 184, а уран с калифор дает эффективный Z = 190). Ожидается, что сверхкритические атомы не будут создавать проблем со своей электронной структурой, конец периодической таблицы может быть определен ядерной нестабильностью, а не нестабильностью электронной оболочки.
Это также было предположил, что в области за пределами A>300, весь «континентальной стабильности », состоящий из гипотетической фазы стабильной кварковой материи, включающую свободно текущую вверх и Могут существовать нижние кварки, а не кварки, связанные в протоны и нейтроны. Теоретически такая форма материи является основным состоянием барионной материи с большей энергией связи на барион, чем ядерное вещество, что способствует распаду ядерной материи. за пределы этого массового порога в кварковую материю. Если такое состояние вещества существует, оно должно быть синтезировано в тех же реакциях слияния, приводящих к нормальным сверхтяжелым ядрам, и оно должно быть стабилизировано против деления его более сильного связывания, которого достаточно для преодоления кулоновского оталкивания.
Прогнозируемые периоды полураспада (вверху) и режимы распада (внизу) сверхтяжелых ядер. Линия синтезированных протонно-богатых ядер должна быть разорвана вскоре после Z = 120 из-за периодов полураспада короче 1 микросекунды от Z = 121, увеличение вклада спонтанного деления вместо альфа-распада от Z = 122 и далее до тех пор, пока он не станет доминирующим, начиная с Z = 125, а линия наклона протона около Z = 130. Белые кольца обозначают 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 в века или тысячелетия. Стабильность значительно снижается с атомным номером после кюрия, элемент 96, так что все изотопы с атомным номером выше 101 радиоактивно распадаются с периодом полураспада менее суток, за исключением дубний -268. Никакие элементы с атомные номера выше 82 (после свинца ) имеют стабильные изотопы. Тем не менее, по причины, которые еще не очень хорошо изучены, наблюдается небольшое повышение ядерной стабильности около атомных номеров 110 - 114, что приводит к появлению того, что в ядерной физике известно как «остров стабильности ». Эта концепция, предложенная профессором Калифорнийского университета Гленном Сиборгом, объясняет, почему сверхтяжелые элементы представить дольше, чем прогнозировалось.
Расчеты согласно Метод Хартри - Фока - Боголюбова с использованием нерелятивистского подхода Z = 126 как замкнутую протонную оболочку. В этой области периодической таблицы N = 184, N = 196 и N = 228 были предложены как замкнутые нейтронные оболочки. Следовательно, наиболее интересными изотопами являются 126, 126 и 126, поскольку они могут быть значительно более долгоживущими, чем другие изотопы. Элемент 126, имеющий магическое из протонов, согласно другим элементам в этой области, будет более стабильным, чем другие элементы в этой области, и может иметь ядерные изомеры с очень элементами период полураспада. Также возможно, что остров стабильности вместо этого центрирован в 122, который может быть сферическим и дважды магическим.
. Принимая во внимание ядерную деформацию и релятивистские эффекты, анализ одночастичных уровней предсказывает новые магические числа для сверхтяжелых ядер при Z = 126, 138, 154 и 164 и N = 228, 308 и 318. Следовательно, в дополнение к острову обеспечивает с центром в Cn, Cn и Fl, дальнейшие острова стабильности могут существовать вокруг дважды магии 126, а также 164 или 164. Эти ядра, стабильно работать по прогнозам, бета-стабильными и распадаются за счет альфа-излучения или спонтанного деления с относительно начала периода полураспада, и придают дополнительную стабильность соседним N = 228 изотонам и элементам 152–168 соответственно. С другой стороны, тот же анализ предполагает, что такое же ядро не может быть дважды магическими, а стабильность вместо будет в первую очередь сильными замыканиями нейтронной оболочки. Кроме того, из-за очень больших сил электромагнитного отталкивания, которые могут быть преодолены сильной силой на втором острове (Z = 164), возможно, что ядра этой области существуют только как резонансы и не могут оставаться вместе в течение значительного количества времени. Также возможно, что некоторые из суперактинидов между этими сериями могут не существовать на самом деле, потому что они находятся слишком далеко от обоих островов, и в этом случае периодическая таблица может заканчиваться около Z = 130.
За элементом 164, рассеивающая линия делимости по отношению к спонтанному делению, может сходиться с линией нейтронного действия, создавая предел существования более тяжелых элементов. Тем не менее, дальнейшие магические числа были предсказаны при Z = 210, 274 и 354 и N = 308, 406, 524, 644 и 772, с двумя бета-стабильными двойными магическими ядрами, найденными при 210 и 274; тот же метод расчета воспроизводит предсказания для Fl и 164. (предсказанные для Z = 354 двойные магические ядра являются бета-нестабильными, причем 354 являются нейтронно-дефицитными, а 354-нейтронно-богатыми). Устойчивость к альфа-распаду и делению есть предсказано для 210 и 274, с периодом полураспада до сотен микросекунд для 210, не будет островков, хотя устойчивость, столь значительных, как те, предсказаны при Z = 114 и 164. за закрытых оболочек ядерная нестабильность и деление, вероятно, определят конец периодической таблицы за пределами этого островков стабильности.
Самая основная островная стабильность лежит вокруг Cn и Cn, несткрытые элементы за пределами oganesson могут быть очень нестабильными и претевать альфа- распад или спонтанное деление за микросекунды или меньше. Точная область, в которой период полураспада включает одну микросекунду, неизвестна, хотя различные модели предполагают, что изотопы элементов тяжелее унбинилия, которые могут образовываться в реакциях с доступными целями и снарядами, будут иметь период полураспада менее микросекунды и поэтому не могут быть обнаружены. Последовательно предсказывается, что может быть создана область стабильности при N = 184 и N = 228, а также, возможно, при Z ~ 124 и N ~ 198. Эти ядра могут иметь период полураспада в несколько секунд и претерпевают преимущественно альфа-распад и спонтанное деление., хотя также могут существовать незначительные ветви бета-плюс распада (или электронное захват ). За пределами этой повышенной стабильности, что барьеры деления значительно упадут из-за эффектов стабилизации, что приведет к периодам полураспада, деления менее 10 секунд, особенно в даже- даже ядро , для помехи еще ниже из-за спаривания нуклонов. В целом, ожидается, что период полураспада альфа-устойчивости будет увеличиваться с увеличением числа нейтронов, наносекунд в наиболее нейтронно-дефицитных изотопах до секунд, близких к линиям бета-устойчивости. Энергия связи самая низкая, приводит к нарушению тенденции и более коротким периодам полураспада. Наиболее нейтронно-дефицитные изотопы этих элементов также могут быть несвязанными и испускать протон. Распад кластера.
Представленные ниже электронной конфигурации элементов 118–173. За пределами элемента 123 полные вычисления недоступны, поэтому в этой таблице следует рассматривать как предварительные оценки. В случае элемента 123 и, возможно, также более тяжелых элементов, несколько электронных конфигураций, по прогнозам, будут иметь очень похожие уровни энергии, так что очень трудно предсказать основное состояние.
| Химический элемент | Химический ряд | Прогнозируемая электронная конфигурация | ||
|---|---|---|---|---|
| 118 | Og | Оганессон | Благородный газ | [Rn] 5f 6d 7s 7p |
| 119 | Uue | Унунений | Щелочной металл | [Ог] 8s |
| 120 | Убн | Унбинилий | Щелочноземельный металл | [Ог] 8s |
| 121 | Убу | Унбиуний | Суперактинид | [Og] 8s 8p. 1/2 |
| 122 | Ubb | Unbibium | Суперактинид | [Og] 7d 8s 8p. 1/2 |
| 123 | Ubt | Unbitrium | Суперактинид | [Og] 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 124 | Ubq | Унбиквадиум | Суперактинид | [Og] 6f 8s 8p. 1/2 |
| 125 | Ubp | Унбипентиум | Суперактин ид | [Og] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 126 | Ubh | Unb гексий | суперактинид | [Og] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 127 | Ubs | Unbiseptium | Суперактинид | [Og] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 128 | Убо | Унбиокций | Суперактинид | [Ог] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 129 | Ube | Двухлетний период | Суперактинид | [Ог] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 130 | Utn | Унтринилий | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 131 | Уту | Унтриуний | Суперактинид | [ Ог] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 132 | Utb | Унтрибий | Суперактинид | [Og] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 133 | Utt | Untritrium | Суперактинид | [Og] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 134 | Utq | Унтриквадий | Суперактинид | [Og] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 135 | Utp | Ун трипенти ум | Суперактинид | [Ог] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 136 | Ут | Унтригексий | Супер актинид | [Og] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 137 | Uts | Untriseptium | Суперактинид | [Og] 5g 6f 8s 8p. 1/2 |
| 138 | Uto | Untrioctium | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 139 | Ute | Унтриенний | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 140 | Uqn | Ункваднилий | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 141 | Uqu | Унквадуний | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 142 | Uqb | Unquadbium | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 143 | Uqt | Unquadtrium | Суперактинид | [Og ] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 144 | Uqq | Unquadquadium | Суперактинид | [Og] 5g 6 f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 145 | Uqp | Унквадпентий | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 146 | Укх | Унквадгексий | Суперактинид | [Ог] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 147 | Uqs | Unquadseptium | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 148 | Uqo | Унквадоктий | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 149 | Uqe | Ункваденний | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 150 | Upn | Unpentnilium | Суперактинид | [Og ] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 151 | Упу | Унпентуний | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 152 | Upb | Unpentbium | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 153 | Upt | Unpenttrium | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 154 | Upq | Unpentquadium | Superactinide | [Og] 5g 6f 7d 8p. 1/2 |
| 155 | Upp | Unpentpentium | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 156 | Uph | Унпентексий | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 157 | Ups | Unpentseptium | Суперактинид | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 158 | Upo | Unpentoctium | Переходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 159 | Upe | Unpentennium | Переходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 9s |
| 160 | Uhn | Unhexnilium | Переходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 9s |
| 161 | Уху | унгексуний | Переходный металл | [Ог] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 9s |
| 162 | Uhb | Унгексбий | Переходный металл | [ог] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 9s |
| 163 | Uht | Ун гекстрий | Переходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 9s |
| 164 | Uhq | Unhexquadium | Переходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 |
| 165 | Uhp | Unhexpentium | Переходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 9s |
| 166 | Ухх | Унгексий | Постпереходный металл | [Ог] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 9s |
| 167 | Uhs | Unhexseptium | Постпереходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 9s 9p. 1/2 |
| 168 | Uho | Unhexoctium | Постпереходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 9s 9p. 1/2 |
| 169 | Uhe | Unhexennium | Постпереходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 8p. 3/2 9s 9p. 1/2 |
| 170 | Usn | Unseptnilium | Постпереходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 8p. 3/2 9s 9p. 1 / 2 |
| 171 | Усу | Несептуний | Постпереходный металл | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 8p. 3/2 9s 9p. 1/2 |
| 172 | Usb | Несептбий | Благородный газ | [Og] 5g 6f 7d 8s 8p. 1/2 8p. 3/2 9s 9p. 1/2 |
| 173 | Уст | Unsepttrium | Щелочь металл | [Usb] 6g |
Команда из Дубны сейчас модернизирует свой сокрушитель перед попытками синтезировать элементы 119 и 120 в серии экспериментов до 2012 года.
«Обнаружение элементов 115, 117 и 118 является свершившимся фактом; они были внесены в периодическую таблицу, хотя до сих пор не названы и будут подтверждены только в конце года. Периодическая таблица Д.И.Менделеева не бесконечна. В 2019 году ученые начнут синтез элементов 119 и 120, которые являются первыми в 8-м периоде », - сказал С.Н. Дмитриев.
