Ua-sá-bih
ua-sá-bih(拼音:dù,注音:ㄉㄨˋ;英語:Dubnium), 是一種人工合成的化學元素,其化學符號做Db,原子序數為一百空五。鋪是一種極具放射性的超重元素,上穩定的已經知同位素增加兩百六十八葩的半衰期大約是二十八點鐘,這嘛是原子序大佇一百空一(ua-sá-bih)上長歲壽的仝位素。學袂出現佇自然界內底,干焦會當佇實驗室內以粒子加速器少量合成。其英文名 Dubnium 源自位佇俄羅斯的小鎮杜布納(Dubna), 也是假使上早予人敆成出的所在。
佇元素週期表中,枋仔是一个是算講 d 區域的過渡金屬,為第七週期、第五族的成員,同時屬於學系後的元素。化學實驗証實了抹的特性為著抹的較重的五族同系物,但目前人對立法的化學特性所知無濟。
佇一九六空年代,蘇聯和美國加州的實驗室製造了微量的增加元素。兩國無定著彼此的發現做序大,因此雙方科學家對其號名發生矣爭論,一直到一九九七年國際純粹佮應用化學聯合會(IUPAC)確認蘇聯的實驗室上早合成該元素,共兩爿妥協共號做是 Dubnium。
概述
超重元素的原子核是佇兩个無仝大細的原子核的聚變中產生的。粗略咧講,兩个原子核的質量之差愈大,兩者發生反應的可能性就愈大。由較重原子核組成的物質會做對靶子的,去予較輕原子核的粒仔束轟擊。兩个原子核只會當佇距離有夠近的時陣,才有法度聚變做一个原子核。原子核(攏總有正電荷)會因為靜電排斥來互相排斥,所以干焦兩个原子核足短的,強核力才會使克服這个排斥力並且發生聚變。粒子束因此被粒子加速器大大加速,使這款排斥力佮粒子束的速度相比變甲無物件。猶毋過,只是倚近無夠額使兩个原子核融合:當兩个原子核逼近現此時,𪜶通常會融合做一體約十 − 二十秒,了後才分開(分開了後的原子核無需要佮早前相挵的原子核相仝), 毋是形成單一的原子核。若聚變發生了,兩个原子核產生的一个原子核會佇咧激發態,予人號做複合原子核,非常無穩定。欲達到閣較穩定的狀態,這暫時存在的原子核可能會直接核分裂,抑是放出一寡帶走激發能量的中子。若遮的激發能量無夠通使中子被放出,複合原子核就會放出 γ 射線。這个過程會佇原子相磕的十 − 十六秒發生,閣創造出閣較穩定的原子核。聯合工作團隊(JWP)定義,化學元素的原子核只有十 − 十四秒內無進行放射性衰變,才會去予人識別出來,這个值大約是原子核得著伊的外層電子,顯示其化學性質所需要的時間。
粒子束穿過目標了後,會到下一个腔室—— 分離室。若反應講產生新的原子核,伊就會予這粒仔束帶。佇分離室內底,新產生的原子核會按其他核種(原本的粒仔束和其他反應產物)中分離,並轉移到半導體探測器當中,佇遮停蹛原子核。挵著探測器的時陣確切位置、能量佮到時間將會予人記錄落來。這个轉移需要十 − 六秒的時間,意即這个原子核需要存活遮爾長的時間才會當予檢測著。若衰變發生,衰變的原子核被閣再記錄,並測量位置、衰變能量佮衰變時間。
原子核的穩定性源是自強核力,猶毋過強核力的作用距離足短,這馬原子核愈來愈大,強核力對上外層的核子(質子和中子)的影響會減弱。同時,原子核會被質子之間,範圍無岫限制的靜電排斥力裂開。超重元素的主要衰變方式—— α 衰變佮自發裂變攏是這種排斥引起的。α 衰變由發射出去的 α 粒子記錄,佇實際衰變進前真容易確定衰變產物。若是這款的衰變抑是這系列連紲衰變產生一个已知的原子核,則會當真容易確定反應的原始產物。(衰變鏈中的所有衰變攏愛佇仝一个所在發生。)已經知的原子核會使通過伊經歷的衰變的特定特徵來識別,比如講衰變能量(抑是閣較具體咧講,發射粒仔的動能)。 毋過,自發裂變會產生各種分裂產物,所以無法度對分裂產物確定原始核種。
試驗合做超重元素的物理學家會當得著的信息是探測器收集著的信息:粒子到位探測器的位置、能量佮時間,猶閣有粒子衰變的批評。物理學家分析遮的數據閣試圖會出結論,確認伊確實是由新元素引起的,毋是由無仝款的核種引起的。若是提供的數據無夠以得出創造出來的核種確實是新元素的結論,而且對觀察著的效應無其他的解說,就可能佇解說數據時出現錯誤。
歷史
發現
佇咧杜布納的聯合核研究所(彼當陣佇咧前蘇聯內)佇一九六八年頭擺報告發現鼻元素。研究人員以唅-二十二離子挵挵破-兩百四十三目標。𪜶報告了能量為著九堵四零 MeV 佮九假七空 MeV 的 α 活動,並且認為遮的活動指向同位素兩百六十 Db 抑是兩百六十一 Db:
- 兩百四十三九十五 Am
+ 二十二十 Ne → 兩百六十五 − _ x _ 一百空五 Db + x n
兩冬後,杜布納的團隊共產物佮 NbCl 五反應了後,對所得的氯化物使用溫度梯度色譜法分離兩項反應產物。團隊佇揮發性氯化物中,辨認出一改二交二秒長的自發裂變活動,有可能來自五氯化抹兩百六十一(兩百六十一 DbCl 五)。
仝年,佇柏克萊加州大學,由阿伯特 ・ 吉奧索領導的團隊以氮-十五離子挵挵破-兩百四十九,肯定性地合成做攑二百六十。抹甲二百六十的所測著是 α 衰變半衰期做一爿六秒,衰變能量為九石碾一零 MeV,子衰變產物替人刣-兩百五十六:
- 兩百四十九九十八 Cf
+ 十五七 N → 兩百六十一百空五 Db + 四 n
由柏克萊加州大學科學家得出的結果並無證實蘇聯科學家的研究指出,抹壁兩百六十的衰變能量做九堵四空 MeV 抑是九九尺七空 MeV 的結論。另外因為按呢生肉兩百六十一為可能成功合成的同位素。佇一九七一年,杜布納的團隊利用改善了試驗設備重復了𪜶的實驗,並得以証實踐兩百六十的衰變數據,所用反應如下:
- 兩百四十三九十五 Am
+ 二十二十 Ne → 兩百六十一百空五 Db + 五 n
一九七六年,杜佈納的團隊繼續用溫度梯度色譜法研究這條反應,並辨認出產物五五鋪化鋪排兩百六十(兩百六十 DbBr 五)。
一九九二年,IUPAC / IUPAP 前後元素工作小組評估了兩个團隊的報告,並決定雙方的研究成果同時證實對增加元素的成功敆成功,因此雙方應共同享有發現者的稱譽。
號名爭議
蘇聯團隊建議名稱 Nielsbohrium(Ns), 以紀念丹麥核物理學家尼爾斯 ・ 玻爾。美國團隊是共提出共新元素號名做 Hahnium(Ha,ua-sá-bih、ua-sá-bih), 以紀念德國化學家奧托 ・ 哈恩。所以,Hahnium 一个佇美洲佮西歐廣為科學家用,並出現佇濟濟彼時陣的文獻內底;而且 Nielsbohrium 用佇咧前蘇聯佮東方集團的國家。
兩个團隊對元素的號名產生了爭議。國際純粹佮應用化學聯合會(IUPAC)就採用臨時的系統號名 Unnilpentium(Unp)。 為著欲解決爭議,IUPAC 佇一九九四年提出名稱 Joliotium(Jl,ua-sá-bih), 紀念法國物理學家陽雷德里克 ・ 約里奧-居里。這个名原本就是由蘇聯團隊提議講元素一百空二的名稱,毋過應該元素到尾仔號做被牌(Nobelium)。 雙方猶原佇元素一百空四至百空六的號名問題達無到共識。
鑑於國際上對一百空四到一百空七號元素名均存在較大分歧,全國科學技術名詞化學名詞審定委員會根據一九九七年八月二七 IUPAC 正式對一百空一至一百空九號元素的重新英文定名,佇一九九八年七月初八重新審定、公佈一百空一至一百空九號元素的中文號名,其中一百空五號元素中文名佇《無機化學號名原則》( 一千九百八十 ) 中曾定做「𰾉」(hǎn,繁體為著講,圖:), 現根據 IUPAC 決定的英文名 Dubnium(Db), 改定做「ua-sá-bih」(音同「杜」)。 名稱源自為得著該元素作過重要貢獻的前蘇聯杜荷蘭聯合核子研究所的所在俄羅斯小鎮杜布納。
IUPAC 表示,佇咧柏克萊的實驗室已經佇咧多個元素的名稱內底得著承認(如楝、ua-sá-bih、ua-sá-bih), 而且元素一百空四佮一百空六已經號名做鼻(以盧瑟福號名)佮沙崙(以西博格號名), 自按呢應該佇元素一百空五的號名承認俄羅斯團隊對發現元素一百空四、一百空五佮一百空六所作出的貢獻。
化學特性
推算的屬性
佇元素週期表中,元素一百空五預測為六 d 系中第二个過渡金屬,以及為五族上蓋重的元素,佇咧塗跤、ua-sá-bih、影響之下。因為摃直接允准以下,所以嘛號做 eka-ua-sá-bih。五族的元素有明顯的 + 五氧化態,該特性佇咧重五族的元素內底閣較穩定。所以講人會堅持穩定 + 五態。較重的五族元素嘛有 + 四和 + 三態,所以講也有可能形成這具還原性的氧化態。
對抹粉和鋪的化學特性推算,學會佮氧反應形成慢性的葉仔氧化物 Db 二 O 五。佇鹼性的環境內底,預計會成做厝邊失錯合物 DbO 三 − 四。佮鹵素反應了後,應形成五鹵化物 DbX 五。學校和鹵的五鹵化物表揮發性固態抑是呈氣態的三角雙錐形單體分子。所以,DbCl 五預計將會是一種揮發性固體。仝款,DbF 五揮發性將閣較強。鹵化物經水解了後,即形成鹵氧化物 MOX 三。因此鹵的鹵化物 DbX 五應會和水反應形成 DbOX 三。根據已經知較輕的五族元素佮氟離子的反應,預計氟佇和氟離子反應後會形成一系列氟錯合物。其中五氟化物佮氟化氫反應了後會形成六氟四淋字 DbF− 六。若氟化物賰,著愛會曉形成 DbF 二 − 七和 DbOF 二 − 五。若摃的特性是假影的延續,是閣較懸的氟化物濃度會產生 DbF 三 − 八,因為乎 NbF 三 − 八目前是未知的。
實驗化學
通過氣態熱色譜法,對抹的化學特性的研究已經進行幾年的時間。遮的實驗研究了響、被和四配放射性仝位素的相對吸收屬性。結果產生了典型的五族鹵化物佮鹵氧化物:DbCl 五、DbBr 五、DbOCl 三及 DbOBr 三。遮的初期實驗的報告通常會號做 Hahnium(中文對應譯做「ua-sá-bih」)。
核合成歷史
冷核融合
本節有關以冷核融合反應合做固定原子核。遮的過程咧低激發能(差不多十至二十 MeV,因為「冷」核融合)生做複核,必變了後存活的機會會較懸。佇激發狀態的原子核再衰變到基態,期間干焦發出一粒兩粒中子。
兩百空九 Bi ( 五十 Ti , xn ) 兩百五十九-xDb ( x=一 , 二 , 三 )
頭擺試看覓合成做學的冷聚變反應佇一九七六年由杜布納 Flerov 核反應研究所的團隊進行,使用的是以上的反應。𪜶探測著一改五秒長的自發裂變活動,指向兩百五十七 Db。其後改做指向兩百五十八 Db。一九八一年,佇重離子研究所的團隊利用改進了的母仔囝體衰變關係法研究該反應。𪜶證實探測著兩百五十八 Db,一 n 中子蒸發道的產物。佇一九八三年,佇咧杜布納的團隊用化學分離了後辨認衰變產物,重新進行矣以上的反應。𪜶探測著矣來自以兩百五十八 Db 為首的衰變鏈中的已知產物的 α 衰變。這項發現成做成功成做鼻原子核的部份證據。重離子研究所的團隊佇一九八五年重新進行反應,並探測著十个兩百五十七 Db 原子。一九九三年設施的重要更新了後,佇二空空的時,團隊佇遮 n、二 n 佮三 n 激發函數測量了一百二十擺兩百五十七 Db 的衰變、十六遍兩百五十六 Db 的衰變佮一擺兩百五十八 Db 的衰變。整合著的兩百五十七 Db 的數據予團隊會當條改研究這个同位素的光譜,辨認著一个同核異構物兩百五十七 mDb 的同時,得著頭擺對兩百五十七 Db 衰變能級結構的確認。這條反應用佇咧二千空三到二空空四年對增加的光譜研究當中。
兩百空九 Bi ( 四十九 Ti , xn ) 兩百五十八-xDb ( x=二 ? )
一九八三年,尤里 ・ 奧加抹相佮佇杜布納的團隊研究這條反應。𪜶觀察著一擺卵擲六秒長的自發衰變活動,初步指向兩百五十六 Db。了後的結果指出應該改做指向兩百五十六 Rf,來自電子捕著分支比約做百分之三十的兩百五十六 Db。
兩百空九 Bi ( 四十八 Ti , xn ) 兩百五十七-xDb ( x=一 ? )
一九八三年,奧加抹相佮佇杜布納的團隊研究這條反應。𪜶觀察著一改一改六秒長的活動,其中 α 衰變分支比約做百分之八十,自發衰變分支比約做百分之二十。這擺活動初步指向兩百五十五 Db,其尾仔結果指出應該改做指向兩百五十六 Db。
二十八 Pb ( 五十一 V , xn ) 兩百五十九-xDb ( x=一 , 二 )
杜布納的團隊佇一九七六年研究了這條反應,再次探測著五秒長的自發裂變反應。活動起初指向兩百五十七 Db,尾仔改做指向兩百五十八 Db。二空空六年,勞倫斯伯克利國家實驗室的團隊佇其單原子序發射物(odd-Z projectile)計劃中重新研究矣該反應。𪜶咧測量一 n 佮二 n 中子蒸發道的時陣,探測著兩百五十八 Db 佮兩百五十七 Db。
兩百空七 Pb ( 五十一 V , xn ) 兩百五十八-xDb
杜佈納的團隊佇一千九百七十六研究過這一反應,但這改並無探測著上早指向兩百五十七 Db 尾仔改做指向兩百五十八 Db 的五秒長的自發衰變活動。𪜶煞探測著一爿五秒長的自發衰變活動,頭仔就指向兩百五十五 Db。
兩百空五 Tl ( 五十四 Cr , xn ) 兩百五十九-xDb ( x=一 ? )
杜佈納的團隊佇一九七六年研究了這一反應,閣再探測著五秒長的自發裂變活動,上頭仔指向兩百五十七 Db,尾仔改做指向兩百五十八 Db。
熱核融合
本節有關以熱核融合反應合做固定原子核。遮的過程咧高激發能(大約四十至五十 MeV,因為「熱」核融合)生做複核,必變佮擬裂變了後存活機率較低。佇激發狀態的原子核再衰變到基態,期間發出三粒至五粒中子。
兩百三十二 Th ( 三十一 P , xn ) 兩百六十三-xDb ( x=五 )
Andreyev 等人佇一九八九年佇 Flerov 核反應研究所利用磷-三十一束研究該罕見的反應,毋過對這研究結果的報告非常有限。一處來源講無探測著任何原子,啊若對俄羅斯本國的另外一更會靠來源稱,佇咧五 n 通道合做二百五十八 Db,產量做百二 pb。
兩百三十八 U ( 二十七 Al , xn ) 兩百六十五-xDb ( x=四 , 五 )
二空空六年,佇一項用鈾目標敆成超重元素的研究項目中,勞倫斯伯克利國家實驗室的由 Ken Gregorich 領導的團隊研究這條新反應的四 n 佮五 n 巷路的激發函數。
兩百三十六 U ( 二十七 Al , xn ) 兩百六十三-xDb ( x=五 , 六 )
Andreyev 等人佇杜布納 Flerov 核反應研究所佇咧一九九二年頭擺進行矣對這條反應的研究。𪜶五 n 佮六 n 出射道觀察到兩百五十八 Db 佮兩百五十七 Db,產量分別為四百五十 pb 佮七十五 pb。
兩百四十三 Am ( 二十二 Ne , xn ) 兩百六十五-xDb ( x=五 )
杜布納 Flerov 核反應研究所的團隊頭擺佇一九六八年試合成學元素。𪜶觀察著兩條 α 線,初步指向兩百六十一 Db 佮兩百六十 Db。𪜶佇一九七空年重複進行實驗,觀察自發裂變活動。發現的二鋪二秒長自發裂變活動指向兩百六十一 Db。一九七空年,杜布納的團隊開始使用溫度梯度色譜法,佇化學實驗中探測抹的揮發性氯化物。頭一擺試看覓,𪜶探測著有具發揮的自發裂變活動,其吸收特性類似 NbCl 五而非 HfCl 四。這表示講,類似原子核形成做 DbCl 五。一九七一年,𪜶用較懸敏感度的工具重複進行矣實驗,並觀測著類似部份的 α 衰變。這變做兩百六十 Db 的證據。利用芳化物的形成,這个實驗佇咧一九七六年再次進行,而且有足濟種的結果。這意味出產生了有揮發性佮類似特性的 DbBr 五。
兩百四十一 Am ( 二十二 Ne , xn ) 兩百六十三-xDb ( x=四 , 五 )
二空空空年,佇咧蘭州現代物理中心的中國科學家宣佈發現了彼當陣未知的兩百五十九 Db 仝位素,仝位素佇咧四 n 中子蒸發通道中形成。𪜶同時證實了兩百五十八 Db 的衰變屬性。
兩百四十八 Cm ( 十九 F , xn ) 兩百六十七喔-xDb ( x=四 , 五 )
保羅研究所頭擺佇一九九九年研究了這項反應,對而且產生兩百六十二 Db 作化學實驗。實驗探測著四粒原子,做伙刣兩百六十 pb。佇日本原子會當研究所的科學家佇二空空二年進一步研究這條反應,並且佇咧研究學的時陣,確認產生出兩百六十二 Db 仝位素。
兩百四十九 Bk ( 十八 O , xn ) 兩百六十七喔-xDb ( x=四 , 五 )
阿伯特 ・ 吉奧索佇一九七空年佇加州大學發現了兩百六十 Db 了後,其團隊佇咧1626年又閣發現新同位素兩百六十二 Db。𪜶同時觀察著源頭無確認的一擺二十五秒長的自發裂變,可能佮這馬所知的兩百六十三 Db 自發裂變支鏈有關。一九九空年,勞倫斯伯克利國家實驗室內底由 Kratz 𤆬領的一組團隊確定地發現了新同位素兩百六十三 Db,仝位素產生四 n 中子蒸發通道中間。這一團隊重複幾改利用這條反應,用試看覓證實兩百六十三 Db 的一條電子掠著支鏈,該支鏈會產生半衰期較長的兩百六十三 Rf 仝位素(見識)。
兩百四十九 Bk ( 十六 O , xn ) 兩百六十五-xDb ( x=四 )
阿伯特 ・ 吉奧索佇一九七空年佇加州大學發現了兩百六十 Db 了後,其團隊佇咧1626年又閣發現新同位素兩百六十一 Db。
兩百五十 Cf ( 十五 N , xn ) 兩百六十五-xDb ( x=四 )
勞倫斯伯克利國家實驗室佇一九七空年發現了兩百六十 Db 了後,佇存年又閣發現新同位素兩百六十一 Db。
兩百四十九 Cf ( 十五 N , xn ) 兩百六十四-xDb ( x=四 )
勞倫斯伯克利國家實驗室的一个團隊佇一九七空年研究了這條反應,並且佇實驗內底發現了仝位素兩百六十 Db。𪜶用現代的舞母仔囝核衰變關係法證實矣這款發現。一九七七年,樹仔嶺國家實驗室團隊重複進行矣實驗,通過認為來自衰變產物孵的 K 殼層 X 光,證實發現了仝位素。
兩百五十四 Es ( 十三 C , xn ) 兩百六十七喔-xDb
一九八八年,勞倫斯利福莫耳國家實驗室的科學家有佇咧毋對講熱核融合反應應當中用鼻芳-兩百五十四作目標,以走揣新的核種:兩百六十四 Db 佮兩百六十三 Db。因為石頭-傷過細目標,實驗的敏感度傷低,所以無法度探測著任何蒸發殘餘。
閣較重核種的衰變
鋪的同位素嘛是某一寡閣較高元素衰變中的產物。下表列出到這馬為止的觀測:
仝位素
親像其他高原子序的超重元素,抹的所有仝位素攏有懸度放射性,半衰期足短,非常無穩定。目前已知壽命上長的同位素是被鋪兩百六十八,半衰期大約是二十八點鐘,這嘛是原子序大佇一百空一(ua-sá-bih)上長歲壽的仝位素,但是這種同位素真歹去予製造做。杜布納聯合原子核研究所佇二空一二年的計算顯示,按算允所有同位素的最長半衰期袂顯超過一工。
同核異構物
兩百六十 Db
近期有關兩百七十二 Rg 的衰變數據指出,某寡衰變鏈通過兩百六十 Db 時的半衰期比預期的閣較濟。遮的衰變佮同核異構物衰變有關係,其進行 α 衰變時半衰期大約是十九秒。閣較進一步的研究會當斷定閣較準確的衰變源。
兩百五十八 Db
佇咧對兩百六十六 Mt 佮兩百六十二 Bh 衰變的研究中,有兩百五十八 Db 同核異構物存在的證據。遮的經電子掠著的衰變佮經釋放 α 粒子的衰變的半衰期有著顯的分別。這表示一種用電子掠著方式衰變,半衰期約是二十秒的同核異構物的存在。閣較進一步的研究會當斷定閣較準確的衰變源。
兩百五十七 Db
嘿兩百五十七 Db 形成佮衰變的研究已經證實了一種同核異構物的存在。上頭仔認為講兩百五十七 Db 進行 α 衰變,能量為著九分一六、九九九空七佮八八九七 MeV。咧測量遮的衰變佮兩百五十三 Lr 的衰變的關係了後,證實能量是九陽一六 MeV 的衰變屬於另外一種同核異構物。數據分析加上理論表示這个活動的源頭為亞穩態兩百五十七 mDb。基態進行 α 放射,能量為著九石零七佮八七九七 MeV。最近實驗並無證實兩百五十七 m , gDb 的自發裂變。
衰變階段光譜圖
兩百五十七 Db
撤回的同位素
兩百五十五 Db
一九八三年,杜布納的科學家為著發現鋪元素,做一系列的實驗。佇其中兩項實驗內底,𪜶的聲稱探測著大約一爿五秒長的自發裂變,其來自以下兩條反應:兩百空七 Pb ( 五十一 V , xn ) 佮兩百空九 Bi ( 四十八 Ti , xn )。𪜶共這个活動指向兩百五十五 Db。進一步研究指出這个活動應該指向兩百五十六 Db。所以,同位素兩百五十五 Db 目前無出現佇核種表上。欲證實這个仝位素的存在若欲較濟實驗。
注釋
參考文獻
外部連結
- 元素增加佇洛斯阿拉莫斯國家實驗室的紹介(英文)
- EnvironmentalChemistry . com—— ua-sá-bih(英文)
- 元素增加佇咧 _ The Periodic Table of Videos _(諾丁漢大學)的介紹(英文)
- 元素增加佇咧 Peter van der Krogt elements site 的介紹(英文)
- WebElements . com–ua-sá-bih(英文)