Ua-sá-bih
ua-sá-bih(拼音:fū,注音:ㄈㄨ,音同「夫」;英語:Flerovium), 是一種人工合成的化學元素,其化學符號做Fl,原子序數為一百十四。鋪是一種放射性誠強的超重元素,所有仝位素的半衰期攏足短,非常無穩定。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反應生成。科學家到今觀測著約九十个鷹原子,其中五十八个是直接合成的,賰的只是佇咧閣較重元素(抹粉佮粉)的衰變產物內底發現的。所有的衰變攏來自兩百八十五 Fl~兩百八十九 Fl,攏總五个量數相鄰的被同位素。
佇元素週期表中,攏是因為 p 區的被系後元素,屬於第七週期、第十四族(碳族), 是已經知上重的碳族成員。毋過二空空七年進行的初步化學實驗指出,鋪排會出意料的高揮發性,性質佮仝族的鉛非常的無仝。佇初步實驗當中,甚至若親像表現出佮慢性氣體相𫝛的性質。閣較近期的實驗結果來顯示,抹著佮金的化學反應佮擬相仝,表明搪著一種真好發的元素,佇標準狀況下甚至是氣態的。實驗內底也表現出其金屬性,顯示其為鉛的較重化學同系物,而且是第十四族內底反應活性上低的金屬。節甲二空二二年,科學家對廈門的性質到底閣較像金屬抑是貧惰性氣體的問題猶無定論。
目前已經知上長壽的被同位素為增加-兩百八十九,半衰期大約是一丈九秒。無經證實的同位素增加-兩百九十可能有閣較長的半衰期,為十九秒。科學家按算欲顧是分佇理論上的穩定島的中心附近,而且預測閣較重的無發現仝位素,尤其是核子數為雙重幻數的被-兩百九十八,可能有閣較長的半衰期。
俄羅斯杜布納聯合核研究所(JINR)的研究團隊佇一九九八年頭擺合成出祀。其名稱得自蘇聯原子物理學家格奧爾基 ・ 佛雷洛夫。
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
一九九八年十二月,佇咧俄羅斯杜布納聯合核研究所(JINR)的科學家使用四十八 Ca 離子挵挵兩百四十四 Pu 目標體,敆做一个見識原子。該原子以九配六七 MeV 的能量進行 α 衰變,半衰期做三十秒。該原子其後被確認做兩百八十九 Fl 仝位素。這項發現佇一九九九年一月公佈。毋過,了後的實驗並無法度重現所觀測著的衰變鏈。所以這粒原子的真正身份猶原待確認,有可能是穩定的同核異構物兩百八十九 mFl。
一九九九年三月,仝一个團隊以兩百四十二 Pu 代替兩百四十四 Pu 目標體,以合成其他的被同位素。這改,𪜶成功合做兩个配合原子,原子是以十曉二九 MeV 的能量進行 α 衰變,半衰期是五秒五秒。這兩个原子確認為講兩百八十七 Fl。其他的實驗仝款無法度重現這改實驗的結果,所以真正產生的原子核身份仝款袂當予人確定,毋過有可能是穩定的同核異構物兩百八十七 mFl。
杜布納的團隊佇一九九九年六月進行實驗,成功製作做摃。這項結果是受著公認的。𪜶重複進行兩百四十四 Pu 的反應,並產生兩个清楚原子,原子是九嬸八二 MeV 能量進行 α 衰變,半衰期為二四六秒。
研究人員一開始共所產生的原子認定做兩百八十八葩 Fl,但二空空二年十二月進行的研究工作是欲結論更改做二百八十九 Fl。
- $ \ , _ { 九十四 } ^ { 兩百四十四 } \ mathrm { Pu } + \ , _ { 二十 } ^ { 四十八 } \ mathrm { Ca } \ to \ , _ { 一百十四 } ^ { 兩百九十二 } \ mathrm { Fl } ^ { * } \ to \ , _ { 一百十四 } ^ { 兩百八十九 } \ mathrm { Fl } + 三 \ , _ { 零 } ^ { 一 } \ mathrm { n } $
二空空九年五月,IUPAC 的聯合工作組發布交易的發現報告,其中講著兩百八十三 Cn 的發現。因為兩百八十七 Fl 佮兩百九十一 Lv(相連紲)的合成數據牽涉著兩百八十三 Cn,所以這也有意思影發現得著證實。
二空空九年一月,伯克利團隊證實兩百八十七 Fl 佮兩百八十六 Fl 的發現。紲落來佇二空空九年七月,德國重離子研究所閣證實兩百八十八 Fl 佮兩百八十九 Fl 的發現。
二空一一年六月十一號,IUPAC 證實抹的存在。
號名
Flerovium(Fl)是 IUPAC 佇咧二空一二年五月三十正式採用的,紀念蘇聯原子物理學家格奧爾基 ・ 燉廖羅夫。此前根據 IUPAC 元素系統號名法所產生的臨時名號做 Ununquadium(Uuq)。 科學家通常講是「元素一百十四」(抑是 E 一百十四)。
中文號名
二空一二年六月二號,中華民國國家教育研究院的化學名詞審譯委員會暫定以ua-sá-bih做為該元素的中文名稱。 二空一三年七月,中華人民共和國全國科學技術名詞審定委員會通過ua-sá-bih(讀音同「夫」)為中文定名。
未來的實驗
日本理化學研究所的一个團隊已經表示有計畫研究以下的冷聚變反應:
- $ \ , _ { 八十二 } ^ { 兩百空八 } \ mathrm { Pb } + \ , _ { 三十二 } ^ { 七十六 } \ mathrm { Ge } \ to \ , _ { 一百十四 } ^ { 兩百八十四 } \ mathrm { Fl } ^ { * } \ to \ , ? $
Flerov 核反應實驗室佇未來有計畫研究佇兩百三十九 Pu 佮四十八 Ca 反應中合成的較輕的商同位素。
嘛有計畫用無仝發射體能量閣再用兩百四十四 Pu 進行反應,以一步了解二 n 巷路,對而且發現新的同位素兩百九十 Fl。
仝位素佮核特性
目前已經知的同位素共有六个,質量數分別為兩百八十四排兩百八十九,此外甥-兩百八十九猶閣有已經知但未確認的亞穩態。抹的同位素全部攏有真懸的放射性,半衰期極短,非常無穩定,而且閣較重的仝位素大多數較輕的仝位素來的穩定,因為𪜶閣較接近穩定島的中心,其中上長歲壽的同位素替刣-兩百八十九,半衰期大約一丈九秒,也是目前發現上蓋重的趨同位素。無經證實的同位素增加-兩百九十可能有閣較長的半衰期,為十九秒。除了鑿-兩百八十九外,其他半衰期較長的同位素猶閣有隱-兩百八十九 m(無經證實), 半衰期為一更一秒,賰較輕同位素的半衰期攏佇一秒以下。
核合成
會當產生 Z=一百十四个反核的目標、發射體組合
下表列出各種會當用產生一百十四號元素的目標、發射體組合。
冷聚變
兩百空八 Pb ( 七十六 Ge , _ x _ n ) 兩百八十四 − _ x _ Fl
頭一擺以冷聚變合做標準的實驗佇二空空三年法國國家大型重離子加速器(GANIL)進行,產量限制是一丈二 pb 時陣並無合成任何的原子。
熱聚變
兩百四十四 Pu ( 四十八 Ca , _ x _ n ) 兩百九十二 − _ x _ Fl ( _ x _=三 , 四 , 五 )
杜布納的一个團隊佇一九九八年十一月頭擺試合成學。𪜶探測著一个源自兩百八十九 Fl 的長衰變鏈。佇咧一九九九年重複進行的實驗再次合成做兩个七七,這改差不多兩百八十八葩 Fl。團隊佇二空空二年進一步研究這項反應。咧測量三 n、四 n 佮五 n 中子蒸發激發函數時,𪜶探測著三个兩百八十九 Fl 原子、十二个兩百八十八 Fl 原子佮一个新同位素兩百八十七 Fl 原子。根據遮的結果,頭一个予人探測著的原子是兩百九十 Fl 抑是兩百八十九 mFl,來過的兩个原子是兩百八十九 Fl。二空空七年四月利用兩百八十五 Cn 來研究幫的化學特性的時陣,科學家再次進行這條反應。瑞士保羅謝勒研究所佮 Flerov 核反應實驗室直接探測著兩个兩百八十八 Fl 原子,這是對影響的頭擺化學研究拍下基礎。
二空空八年六月,科學家才用該反應來產生兩百八十九 Fl 仝位素,以研究孵的化學特性。這改發現一个見識原子,這著愛確認伊的屬性類似伊貧性氣體。
二空空九年五月至七月,德國重離子研究所第一擺研究了這个反應,閣進一步試來合成 Ts。團隊成功確認兩百八十八 Fl 佮兩百八十九 Fl 的合成佮衰變數據,合成的原子中,前者有九个,尾仔有四个。
兩百四十二 Pu ( 四十八 Ca , _ x _ n ) 兩百九十 − _ x _ 一百十四 ( _ x _=二 , 三 , 四 , 五 )
杜布納的團隊代先佇一九九九年三月至四月研究了這項反應,並探測著兩个兩百八十七 Fl 原子。因為有關兩百八十三 Cn 的數據有衝突,所以科學家佇二空空三年九月重複進行矣該實驗,以確認兩百八十七 Fl 佮兩百八十三 Cn 的衰變數據(詳見識)。 𪜶通過測量二 n、三 n 佮四 n 激發函數得著了兩百八十八 Fl、兩百八十七 Fl 佮新同位素兩百八十六 Fl 的衰變數據。
二空空六年四月,保羅多謝研究所佮 Flerov 核反應實驗室的合作計畫捌使用過這項反應來產生二百八十三 Cn,以研究孵的屬性。佇二空空七年四月進行的一項確認實驗中,團隊直接探測著兩百八十七 Fl,並且會當取得有關鍵原子化學特性的最初數據。
二空空九年一月,伯克利的團隊使用伯克利充氣分離器(BGS)佮新得著的兩百四十二 Pu 形本繼續進行研究,通過以上反應講試合成學。二空空九年九月,𪜶公佈成功探測著二个孵原子,分別為兩百八十七 Fl 佮兩百八十六 Fl,證實矣 Flerov 核反應實驗室取得的衰變數據,但是所測量的截面愈低。
二空空九年四月,瑞士和俄羅斯的合作研究計劃閣再使用以上反應進行矣對增加學屬性的研究, 其中探測著一个兩百八十三 Cn 原子。
二空一空年十二月,勞倫斯伯克利國家實驗室的團隊公佈發現了兩百八十五 Fl 原子,閣觀測著五个衰變產物的新同位素。
做衰變產物
科學家也捌佇交趾的衰變鏈當中觀測著崩去的同位素。
撤回的同位素
兩百八十五 Fl
佇一九九九年發現兩百九十三 Og 的報告內底,兩百八十五 Fl 是以十一孵三五 MeV 能量進行 α 衰變的,半衰期為空寢五八 ms。發現者佇二空空一年撤回了這項發現。這个同位素最後是佇二空一空年被合成的,其衰變屬性佮一九九年報告內底的無符合,意氣味撤回的數據是錯誤的。
仝位素發現時序
原子序為一百十四覆核的裂變
二空空空年到二空空四年期間 Flerov 核反應實驗室進行了幾項研究兩百九十二 Fl 複核衰變屬性的實驗。𪜶咧使用的核反應做兩百四十四 Pu + 四十八 Ca。結果顯示,遮的複核進行裂變的時陣主要發射完整的鐵枝域原子核,如八十二一百三十二 Sn。另外一項發現講是,使用四十八 Ca 佮五十八 Fe 成做發射體的聚變裂變路草相𫝛,這表示未來佇咧合成超重元素的時有可能使用五十八 Fe 發射體。
核異構物
兩百八十九 Fl
頭一擺合成的被同位素為兩百八十九 Fl,伊以九九石七一 MeV 的能量進行 α 衰變,時長為三十秒。了後的直接合做實驗內底並無予觀測著這種現象。毋過,佇咧一擺兩百九十三 Lv 的合成實驗內底,所測得的衰變鏈釋放了九嬸六三 MeV 能量的 α 粒子,時長為二更七秒。了後其他的衰變攏佮兩百八十九 Fl 的相仝。這足明確的表明,遮的衰變活動攏是仝款來自同核異構物的。最近實驗內底並無出現類似的活動,表示這種同核異構物的產量約是基態的百分之二十,第一个實驗觀測著的現象只是巧合。欲解說這个問題,著愛進行閣較濟的研究。
兩百八十七 Fl
使用兩百四十二 Pu 成做目標的初次實驗中,所觀測著的兩百八十七 Fl 同位素進行衰變時放射能量為十鋪二九 MeV 的 α 粒子,不時為著五秒五秒。其衰變產物閣進行自發裂變,不時符合進前合成的兩百八十三 Cn。後來科學家閣無觀測著仝款的衰變活動(詳見識)。 猶毋過,兩者的相關性表示實驗結果是非隨機的,毋過合成方式是袂影響同核異構物的生成的。遮的問題愛經過閣較濟研究才有法度解決。
仝位素產量
下表列出直接合做標的聚變核反應的截面佮激發能量。粗體數據代表對激發函數算出的上大值。+ 代表觀測著的出口巷路。
冷聚變
熱聚變
理論計算
蒸發殘留物截面
下表列出各種的目標-發射體組合,閣予出上懸的按算產量。
MD=多面;DNS=雙核系統;σ=截面
衰變特性
著 Fl 無仝位素半衰期的理論估算佮實驗結果相符。無必變的同位素兩百九十八葩 Fl 的 α 衰變半衰期按算有十七工。
走揣穩定島:兩百九十八 Fl
根據宏觀—微觀理論,原子序一百十四是後一个幻數。這意味對,該原子核呈球的體狀,啊若其基態會有高佮闊的裂變位壘,自按呢自發裂變部份的半衰期間會足長。
做原子序為一百十四的時陣,宏觀—微觀理論表示後一个中子幻數是一百八十四,因此兩百九十八 Fl 原子核真有可能會是繼續兩百空八 Pb(原子序八十二、中子數百二六)了後後一个滿足雙重的幻數原子核。兩百九十八 Fl 佇咧理論按算的「穩定島」的中央。毋過,其他運用相對論平均場理論的計算顯示,原子序百二、一百二二佮一百二十六才是幻數。有一種可能性是,穩定性並無佇咧單一數字頂懸衝懸,是佇原子序對一百十四到一百二十六个時陣攏是較懸的。
因為有偶核效應,兩百九十七交的鐵枝路修正能量上低,因此裂變位壘上懸。因為較懸的裂變位壘,任何佇遮穩定島上的原子核都會進行 α 衰變,所以半衰期上長的原子核將會是兩百九十八 Fl。半衰期按算誠歹超過十分鐘,除非中子數為一百八十四的中子軌域實際比理論上按算的閣較穩定。另外咧,因為有奇數中子,兩百九十七喔 Fl 的半衰期可能會閣較長。
化學屬性
推算的化學屬性
氧化態
鋪預計屬於七 p 系,並是元素週期表中十四 ( IVA ) 族上重的成員,佇咧鉛之下。這一族的氧化態為 + IV,啊若較重的元素嘛表現出較強的 + II 態,這是因為伊貧惰性電子對效應。錫的 + II 和 + IV 態強度相倚。鉛的 + II 態比 + IV 態強。毋才會影響著應該繼續這一个趨勢,有氧化性的 + IV 態佮穩定的 + II 態。
化學特性
抹壁的化學特性應該佮鉛相倚,能形成 FlO、FlF 二、FlCl 二、FlBr 二和 FlI 二。你若其他 + IV 態會當進行化學反應,伊將只能形成 FlO 二和 FlF 四。伊嘛有可能形成混合氧化物 Fl 三 O 四,類似 Pb 三 O 四。
一寡研究指出四界的化學特性可能佮慢性氣體抹出來接近。
實驗化學
原子氣態
二空空七年四月至五月,瑞士保羅謝勒研究所佮 Flerov 核反應實驗室的合作計畫研究了響的化學特性。第一項反應做兩百四十二 Pu ( 四十八 Ca , 三 n ) 兩百八十七 Fl,第二項反應做兩百四十四 Pu ( 四十八 Ca , 四 n ) 兩百八十八 Fl。𪜶將所生成的原子佇金平面上的吸收屬性佮吐的屬性作落較。第一項實驗探測著三个兩百八十三 Cn 原子,但是同時嘛敢若探測著一个兩百八十七 Fl 原子。這項結果是意料的,因為欲徙振動生成的原子需時大約二秒,枋仔原子應該愛予吸收進前已經衰微去矣。第二个反應產生兩个兩百八十八 Fl 原子佮一个兩百八十九 Fl 原子。其中兩个原子的吸收特性符合貧性氣體的特性。二空空八年進行的實驗肯定矣這一重要的結果,所產生的兩百八十九 Fl 原子特性也符合進前的數據,表示講和金發生的交互作用的時陣類似伊貧惰性氣體。
參見
- 穩定元素島:ua-sá-bih–一百二十箍素–一百二六號的元素
- 元素
- 元素週期表
- 幻數
- 鉛
- 擴展元素週期表
- 𫞼的同位素
注釋
參考資料
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)
- First postcard from the island of nuclear stability
- Second postcard from the island of stability