镆
鏌(英文:Moscovium)是一種人工合成的化學元素,化學符號為Mc,原子序為115。它最早在俄國杜布納聯合原子核研究所(JINR),由一組俄國及美國科學家組成的團隊所合成。2015年12月,其被國際純化學和應用化學聯合會(IUPAC)和國際純粹與應用物理學聯合會(IUPAP)的聯合工作團隊認定為四個新元素之一,於2016年11月28日,正式以莫斯科州之名,命名此元素為鏌,而莫斯科州正是杜布納聯合原子核研究所的所在地[3][4][5]。
鏌是一種具高度放射性的元素,其存在最穩定的同位素,鏌-290的半衰期僅0.65秒[6]。 鏌在元素週期表中,隸屬於p區的錒系後元素,其位於第七週期,第15族,為最重的氮族元素,但其是否與同族中原子序較大的鉍金屬有相似的化學特性尚未被證實,理論上其應具有與同族中原子序較小的元素(氮、磷、砷、銻)有類似的化性,但是因鏌為後過渡金屬,其與同族的元素間相比,應具有不少關鍵性差異。鏌原子理應與鉈原子有顯著的相似性質,是由於兩者在準閉合殼層之外,皆具有一個不太被束縛的電子。至今約100個鏌原子被偵測到,而所有原子的質量數,皆介於287至290間。
歷史
發現

2004年2月2日,由俄羅斯杜布納聯合核研究所和美國勞倫斯利福摩爾國家實驗室聯合組成的科學團隊在《物理評論快報》上表示成功合成了镆。[7][8]他們使用48Ca離子撞擊243Am目標原子,產生了4個镆原子。這些原子通過發射α粒子,衰變為284Nh,需時約100毫秒。
美俄科學家的這次合作計劃也對衰變產物268Db進行了化學實驗,並證實發現了Uut。科學家在2004年6月和2005年12月的實驗中,通過量度自發裂變成功確認了同位素。[9][10]數據中的半衰期和衰變模式都符合理論中的268Db,證實了衰變來自於原子序為115的主原子核。但是在2011年,IUPAC认为该结果只是初步的,不足以称得上是一项发现[11]。
2013年,由瑞典隆德大学核物理学家Dirk Rudolph领导的团队在德国达姆施塔特GSI亥姆霍兹重离子研究中心,通过将钙同位素撞擊镅的方法再次合成了镆[11]。
命名
镆最先被稱為“eka-鉍”。Ununpentium是該元素獲得正式命名之前,IUPAC元素系統命名法所賦予的臨時名稱。研究人員一般稱之為“元素115”。
命名提议
115号元素主要有两个命名提议,一个是根据法国物理学家保羅·朗之萬命名为langevinium[12],另一个提议是根据Dubna研究所所在地莫斯科州命名为moscovium[13][14]。IUPAC於2016年11月28日正式採用後者。[15]
中文名稱
2017年1月15日,中華人民共和國全国科学技术名词审定委员会联合国家语言文字工作委员会组织化学、物理学、语言学界专家召开了113号、115号、117号、118号元素中文定名会,將此元素命名為镆(读音同「漠」)。[16]
2017年4月5日,中華民國國家教育研究院的化學名詞審譯委員會審譯修正通過之「化學元素一覽表」將此元素命名為「鏌」,音同「莫」。[17]
未來實驗
Flerov核反應實驗室有計劃研究較輕的镆同位素,所用反應為:241Am + 48Ca。[18]
同位素與核特性
能產生Z=115复核的目標、發射體組合
下表列出各種可用以產生115號元素的目標、發射體組合。
目標 | 發射體 | CN | 結果 |
---|---|---|---|
208Pb | 75As | 283Mc | 至今失敗 |
232Th | 55Mn | 287Mc | 至今失敗 |
238U | 51V | 289Mc | 至今失敗 |
237Np | 50Ti | 287Mc | 至今失敗 |
244Pu | 45Sc | 289Mc | 至今失敗 |
243Am | 48Ca | 291Mc | 反應成功 |
241Am | 48Ca | 289Mc | 至今失敗 |
248Cm | 41K | 289Mc | 至今失敗 |
250Cm | 41K | 291Mc | 至今失敗 |
249Bk | 40Ar | 289Mc | 至今失敗 |
249Cf | 37Cl | 286Mc | 至今失敗 |
251Cf | 37Cl | 288Mc | 尚未嘗試 |
238U(51V,xn)289−xMc
有強烈證據顯示重離子研究所在2004年底一項氟化鈾(IV)實驗中曾進行過這個反應。他們並未發布任何報告,因此可能並未探測到任何產物原子,這是團隊意料之內的。[19]
243Am(48Ca,xn)291−xMc (x=3,4)
杜布納團隊首先在2003年7月至8月進行了該項反應。在兩次分別進行的實驗中,他們成功探測到3個288Mc原子與一個287Mc原子。2004年6月,他們進一步研究這項反應,目的是要在288Mc衰變鏈中隔離出268Db。團隊在2005年8月重複進行了實驗,證實了衰變的確來自268Db。
同位素發現時序
同位素 | 發現年份 | 核反應 |
---|---|---|
287Mc | 2003年 | 243Am(48Ca,4n) |
288Mc | 2003年 | 243Am(48Ca,3n) |
289Mc | 2009年 | 249Bk(48Ca,4n)[20] |
290Mc | 2009年 | 249Bk(48Ca,3n)[20] |
熱聚變
下表列出直接合成镆的熱聚變核反應的截面和激發能量。粗體數據代表從激發函數算出的最大值。+代表觀測到的出口通道。
發射體 | 目標 | CN | 2n | 3n | 4n | 5n |
---|---|---|---|---|---|---|
48Ca | 243Am | 291Mc | 3.7 pb, 39.0 MeV | 0.9 pb, 44.4 MeV | ||
化學屬性
氧化態
镆預計為7p系的第3個元素,是元素週期表中15 (VA)族最重的成員,位於鉍之下。這一族的氧化態為+V,但穩定性各異。氮的+V態较難形成,因為它有較低的d軌域,而且氮原子容納不下5個配體。磷、砷和銻能夠表現出明顯的+V態特性,但鉍卻很難達到該氧化態,因為其6s2電子不易參與形成化學鍵。這個現象稱為“惰性電子對效應”,一般與6s電子軌域的相對論性穩定性相關。镆預計會延續這個趨勢,並只會具有+III和+I氧化態。氮(I)和鉍(I)也存在,但較罕見,而镆(I)很可能會有一些獨特的屬性。[24]由於自旋軌道耦合作用,鈇可能會有完整的軌域,並具有類似惰性氣體的屬性。這樣的話,镆可能只有一顆價電子,因為Mc+離子會和鈇有相同的電子排布。
參考資料
- Haire, Richard G. . Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (编). 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 1-4020-3555-1.
- Chemical Data. Ununpentium - Uup 页面存档备份,存于, Royal Chemical Society
- Staff . . IUPAC. 30 November 2016 [1 December 2016]. (原始内容存档于2016-11-30).
- St. Fleur, Nicholas. . New York Times. 1 December 2016 [1 December 2016]. (原始内容存档于2017-08-14).
- . IUPAC. 2016-06-08 [2016-06-08]. (原始内容存档于2016-06-08).
- Oganessian, Y.T. . Reports on Progress in Physics. 2015, 78 (3): 036301. doi:10.1088/0034-4885/78/3/036301.
- Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkoy, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G.; Bogomolov, S. . Physical Review C. 2004, 69: 021601. doi:10.1103/PhysRevC.69.021601.
- Oganessian; 等. (PDF). JINR preprints. 2003 [2011-06-03]. (原始内容 (PDF)存档于2016-01-17).
- Oganessian; 等. (PDF). JINR preprints. 2004 [2011-06-03]. (原始内容 (PDF)存档于2008-05-28).
- Oganessian, Yu. Ts. . Physical Review C. 2005, 72: 034611. doi:10.1103/PhysRevC.72.034611.
- . 科学网. 2013-08-29 [2013-10-23].
- . oane.ws. 28 August 2013 [23 September 2015] (俄语).
В свою очередь, российские физики предлагают свой вариант – ланжевений (Ln) в честь известного французского физика-теоретика прошлого столетия Ланжевена.
- Fedorova, Vera. . JINR. Joint Institute for Nuclear Research. 30 March 2011 [22 September 2015] (俄语).
- Zavyalova, Victoria. . Russia & India Report. 25 August 2015 [22 September 2015].
- . IUPAC. 2016-11-30 [2016-11-30]. (原始内容存档于2016-11-30).
- . [2017-02-16]. (原始内容存档于2017-11-06).
- . 國家教育研究院. 2017-04-05 [2017-04-17]. (原始内容存档于2017-04-18).
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- . (原始内容存档于2007-07-23).
- C. S1¥amanta, P. Roy Chowdhury and D.N. Basu. . Nucl. Phys. A. 2007, 789: 142–154. doi:10.1016/j.nuclphysa.2007.04.001.
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- Feng, Z; Jin, G; Li, J; Scheid, W. . Nuclear Physics A. 2009, 816: 33. arXiv:0803.1117. doi:10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003.
- Keller, O. L., Jr.; C. W. Nestor, Jr. . Journal of Physical Chemistry. 1974, 78: 1945. doi:10.1021/j100612a015.
外部連結
- 元素镆在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹(英文)
- —— {{LinkForElement|115| }}(英文)
- 元素镆在The Periodic Table of Videos(諾丁漢大學)的介紹(英文)
- 元素镆在Peter van der Krogt elements site的介紹(英文)
- WebElements.com – {{LinkForElement|115| }}(英文)
- Uut and Uup Add Their Atomic Mass to Periodic Table 页面存档备份,存于
- Superheavy elements 页面存档备份,存于
- History and etymology