Флеровий

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Флеровий
← Нихоний | Московий →
114Pb
↑
Fl
↓
(Uho)
Периодическая система элементовВодородГелийЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеонНатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргонКалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецЖелезоКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптонРубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийОловоСурьмаТеллурИодКсенонЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоРтутьТаллийСвинецВисмутПолонийАстатРадонФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклийКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБорийХассийМейтнерийДармштадтийРентгенийКоперницийНихонийФлеровийМосковийЛиверморийТеннессинОганесон
Периодическая система элементов
114Fl
Внешний вид простого вещества
Неизвестен
Свойства атома
Название, символ, номер Флеровий / Flerovium (Fl), 114
Атомная масса
(молярная масса)		 289,190(4) а. е. м. (г/моль) а. е. м. (г/моль)[1]
Электронная конфигурация предположительно [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p2
Химические свойства
Степени окисления +2, +4[2]
Номер CAS54085-16-4
114
Флеровий
(289)
5f146d107s27p2

Флеро́вий[3][4][5] (лат. Flerovium, Fl), ранее был известен как унунква́дий (лат. Ununquadium, Uuq), использовалось также неофициальное название эка-свинец — химический элемент 14-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы IV группы), 7-го периода периодической системы, c атомным номером 114.

История

Впервые элемент был получен группой физиков под руководством Ю. Ц. Оганесяна в Объединённом институте ядерных исследований (Дубна, Россия) с участием учёных из Ливерморской национальной лаборатории (Ливермор, США; коллаборацией Дубна — Ливермор) в декабре 1998 года путём синтеза изотопов через реакцию слияния ядер кальция с ядрами плутония[6][7]:

Получение элемента было подтверждено в 2004 году[8] и в 2006 годах[9] коллаборацией Дубна-Ливермор в Дубне, а также в 2009 году в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США)[10][11].

Позднее в том же Объединённом институте ядерных исследований синтез изотопов элемента был подтверждён его химическим идентифицированием по конечному продукту распада[12][13].

В сентябре 2009 года американские учёные из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли синтезировали 114-й элемент таблицы Менделеева, подтвердив таким образом открытие элемента, сделанное в 1998 году. В результате бомбардировки мишени 242Pu пучком ионов 48Ca были получены два нуклида 114-го элемента с массовыми числами 286 и 287[10]:

В октябре 2010 года группа физиков из Беркли заявила о получении ещё одного изотопа флеровия с массовым числом 285[14].

1 июня 2011 года ИЮПАК официально признал открытие флеровия и приоритет в этом коллаборации учёных из ОИЯИ и Ливерморской национальной лаборатории[15][16]. Официальное утверждение названия произошло через год, 30 мая 2012 года[17]

В 2014—2015 гг. в Дубне получили атомы 284Fl и 285Fl путём реакций 239Pu и 240Pu с 48Ca[18][19][20].

Происхождение названия

Памятник Георгию Николаевичу Флёрову и элементу Флеровий в Дубне на пересечении улиц Флёрова и Векслера
Почтовая марка России  (ЦФА [АО «Марка»] № 1660), посвящённая Флёрову и 114 элементу таблицы Менделеева

Официальное название флеро́вий (flerovium) дано в честь Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова Объединённого института ядерных исследований, где был синтезирован элемент[17]. Лаборатория носит имя её основателя, советского физика Г. Н. Флёрова, руководителя группы, синтезировавшей элементы с номерами от 102 до 110.[21][22] Хотя его фамилия по-английски обычно пишется как Flyorov, основой для названия элемента стал более удобочитаемый вариант Flerov, который сам Флёров использовал при публикациях в зарубежных изданиях[23]. До этого 114-й элемент носил вре́менное систематическое название, данное по порядковому номеру (искусственно образовано из корней латинских числительных: Ununquadium можно буквально перевести как «одно-одно-четыр-ий») до официального решения ИЮПАК про постоянное наименование и химический символ элемента. Ранее был также известен как эка-свинец.

Название флеровий было предложено учёными ОИЯИ и впервые официально озвучено вице-директором Объединённого института ядерных исследований Михаилом Иткисом[24], который также был одним из соавторов открытия. Однако американские партнёры ОИЯИ из Ливерморской национальной лаборатории предложили назвать 114-й или 116-й элемент в честь Леонардо да Винчи, Галилео Галилея или в честь Ливерморской национальной лаборатории[25]. После согласовательных процедур между российскими и американскими учёными 1 декабря 2011 года в комиссию по номенклатуре химических соединений ИЮПАК было направлено предложение назвать 114-й элемент флеровием[21][22]. Название утверждено 30 мая 2012 года[17].

Известные изотопы

Основная статья: Изотопы флеровия

Наиболее распространённые моды распада, альфа-распад (с превращением в изотопы коперниция) и спонтанное деление. Наиболее долгоживущим изотопом является 289Fl с периодом полураспада 1,9 секунды[26].

Изотоп Масса Период полураспада Тип распада
284Fl 284 2,5 мс спонтанное деление
285Fl 285 0,1 с α-распад в 281Cn
286Fl 286 0,12 с[26]спонтанное деление (60 %), α-распад в 282Cn (40 %)[9]
287Fl 287 0,48 с[26]α-распад в 283Cn[9]
288Fl 288 0,66 с[26]α-распад в 284Cn[8]
289Fl 289 1,9 с[26]α-распад в 285Cn[8]

Флеровий-298

Согласно оболочечной теории, флеровий имеет магическое число протонов Z = 114, соответствующее заполненной протонной ядерной оболочке, и благодаря этому находится в зоне острова стабильности. Для изотопа 298Fl достигается также и магическое число нейтронов N = 184, что теоретически должно привести к формированию аномально устойчивого (дважды магического) ядра с периодом полураспада, исчисляемого днями и даже годами. Другие теории, учитывающие релятивистские эффекты, дают магические числа для протонов Z = 120, 122 и 126, в зависимости от исходных параметров.

Прямой синтез 298Fl затруднен из-за отсутствия подходящих материалов мишени и ядер для бомбардировки, которые дали бы необходимое число нейтронов, поскольку для стабильных ядер из центральной части периодической таблицы отношение числа нейтронов к числу протонов значительно меньше, чем для трансактиноидов; при слиянии таких ядер возникают нейтроно-дефицитные изотопы трансактиноидов, менее стабильные, чем изотопы, близкие к линии бета-стабильности[англ.]. Возможной реакцией синтеза может быть[]:

Также теоретически возможны варианты синтеза более тяжёлых ядер с последующим альфа-распадом.

Физические свойства

Предполагается, что, если бы флеровий удалось получить в весовых количествах, то он был бы похож по плотности и внешнему виду на свинец (плотность его будет около 14 г/см³, что больше, чем у свинца, но существенно меньше, чем потенциальные плотности многих других сверхтяжёлых элементов). Флеровий будет плавиться всего при 67 °C и будет одним из самых легкоплавких металлов, уступая только ртути, коперницию, цезию, францию, галлию, рубидию и калию. Но его температура кипения составит всего 140 °C, и это будет самый легкокипящий металл в периодической системе (возможно, уступая лишь коперницию). Аномальные свойства флеровия объясняет низкое межмолекулярное взаимодействие его атомов[27][28].

Химические свойства

В некоторых исследованиях[29] были получены указания[30] на то, что флеровий по химическим свойствам похож не на свинец (под которым он формально находится в таблице Менделеева), а на благородные газы. Это поведение объясняется заполнением стабилизирующей 7p2
1/2-подоболочки валентных электронов, предсказанной расчётами[31] с учётом релятивистских эффектов в электронной оболочке сверхтяжёлых атомов.

Флеровий предположительно способен проявлять в соединениях степень окисления +2 и +4, подобно его гомологу — свинцу, хотя поскольку в 14-й (IVA) группе периодической таблицы устойчивость степени окисления +4 с ростом порядкового номера снижается от углерода к свинцу, некоторые учёные[32] предполагают, что флеровий не сможет проявлять её или сможет её проявлять только в жёстких условиях. Так, предполагается, что диоксид флеровия FlO2 будет высоко нестабильным, распадаясь в обычных условиях на монооксид флеровия и кислород[33]. Флерован FlH4, имеющий расчётную длину связи Fl—H, равную 1,787 Å[34], будет значительно менее стабильным, чем плюмбан PbH4, и, по-видимому, должен спонтанно распадаться на гидрид флеровия(II) и водород. Единственным устойчивым соединением флеровия(IV) будет, вероятно, тетрафторид флеровия FlF4, хотя его образование обусловлено не sp3-, а sd-гибридизацией[35], и его распад на дифторид флеровия и фтор предположительно должен быть экзотермическим[34]. Однако существуют предсказания относительной устойчивости и более высокой степени окисления, Fl(VI), обусловленной приблизительным энергетическим вырождением 7s и 6d-электронов и sd-гибридизацией[27].

Получение

В настоящее время элемент может быть получен только путём ядерного синтеза, так же, как и другие сверхтяжёлые элементы.

Примечания

  1. ↑ Meija J. et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2016. — Vol. 88, no. 3. — P. 265–291. — doi:10.1515/pac-2015-0305. Архивировано 31 марта 2016 года.
  2. ↑ Б. Ф. Мясоедов. Флеровий. Большая Российская энциклопедия 2004-2017. БРЭ. Дата обращения: 15 февраля 2023. Архивировано 15 февраля 2023 года.
  3. ↑ "Два элемента таблицы Менделеева получили официальные наименования". Lenta.ru. 2012-06-01. Архивировано 4 июня 2012. Дата обращения: 2 июня 2012.
  4. ↑ Предполагалось также произношение «флёровий» (через «ё»). Правильное произношение (через «е», с ударением на втором слоге) см. в реплике вице-директора ОИЯИ М. Иткиса в видеосюжете Архивная копия от 13 февраля 2020 на Wayback Machine НТВ, 2:44 от начала ролика.
  5. ↑ ПКК ОИЯИ по ядерной физике. Объединённый институт ядерных исследований (23 марта 2012). Дата обращения: 30 июня 2012. Архивировано из оригинала 5 августа 2012 года.
  6. ↑ Yu. Ts. Oganessian et al. Synthesis of Superheavy Nuclei in the 48Ca + 244Pu Reaction // Physical Review Letters. — 1999. — Vol. 83, № 16. — P. 3154—3157.
  7. ↑ P. Weiss. New element leaves lightweights behind // Science News. — 1999. — Vol. 155, № 6. — P. 85. Архивировано 4 июля 2007 года.
  8. ↑ 1 2 3 Yu. Ts. Oganessian et al. Measurements of cross sections and decay properties of the isotopes of elements 112, 114, and 116 produced in the fusion reactions 233,238U, 242Pu, and 248Cm+48Ca // Physical Review C. — 2004. — Vol. 70. — P. 064609.;
    свободно доступный препринт ОИЯИ Архивная копия от 28 мая 2008 на Wayback Machine, несколько отличающийся от статьи в Phys. Rev. C;
    Yury Ts. Oganessian. Superheavy elements // Pure Appl. Chem.. — 2004. — Vol. 76, № 9. — P. 1715–1734. Архивировано 8 августа 2007 года.
  9. ↑ 1 2 3 Yu. Ts. Oganessian et al. Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the 249Cf and 245Cm+48Ca fusion reactions // Physical Review C. — 2006. — Vol. 74. — P. 044602. Архивировано 13 сентября 2019 года.
  10. ↑ 1 2 L. Stavsetra, K. E. Gregorich, J. Dvorak, P. A. Ellison, I. Dragojević, M. A. Garcia, and H. Nitsche. Independent Verification of Element 114 Production in the 48Ca + 242Pu Reaction Phys. Rev. Lett. 103, 132502 (2009)
  11. ↑ Иван Панин. Американцы подтвердили существование 114-го элемента // Infox.ru : статья. — 2009. Архивировано 29 января 2010 года.
  12. ↑ R. Eichler et al. Confirmation of the Decay of 283112 and First Indication for Hg-like Behavior of Element 112 // Nuclear Physics A. — 2007. — Vol. 787, № 1—4. — P. 373—380. Архивировано 11 мая 2018 года.
  13. ↑ Михаил Молчанов. Открытие подтверждено // В мире науки. — 2006. — № 7 (июль). Архивировано 28 сентября 2007 года.
  14. ↑ Six New Isotopes of the Superheavy Elements Discovered " Berkeley Lab News Center. Дата обращения: 11 декабря 2010. Архивировано 5 мая 2014 года.
  15. ↑ Discovery of the Elements with Atomic Number 114 and 116 (англ.). ИЮПАК (1 июня 2011). Дата обращения: 4 июня 2011. Архивировано из оригинала 26 августа 2011 года.
  16. ↑ "Два синтезированных в России химических элемента признаны официально". РИА Новости. 2011-06-03. Архивировано 7 июня 2011. Дата обращения: 4 июня 2011.
  17. ↑ 1 2 3 Element 114 is Named Flerovium and Element 116 is Named Livermorium (англ.). ИЮПАК (30 мая 2012). Дата обращения: 23 июня 2012. Архивировано 24 июня 2012 года.
  18. ↑ http://ribf.riken.jp/FARIS2014/slide/files/Jun6/Par4C06Rykaczewski-final.pptx (недоступная ссылка)
  19. ↑ Источник. Дата обращения: 21 сентября 2015. Архивировано 6 июня 2015 года.
  20. ↑ Phys. Rev. C 92, 034609 (2015) - Experiments on the synthesis of superheavy nuclei $^{284}{Fl}$ and $^{285}{Fl}$ in the $^{239,240}{Pu}+^{48}{Ca}$ ... Дата обращения: 21 сентября 2015. Архивировано 7 марта 2020 года.
  21. ↑ 1 2 Start of the Name Approval Process for the Elements of Atomic Number 114 and 116 (англ.). ИЮПАК (2 декабря 2011). Дата обращения: 2 декабря 2011. Архивировано из оригинала 4 февраля 2012 года.
  22. ↑ 1 2 "Химическим элементам 114 и 116 предложили названия". Lenta.ru. 2011-12-02. Архивировано 2 декабря 2011. Дата обращения: 2 декабря 2011.
  23. ↑ см. напр. G. N. Flerov et al. Acceleration of 48Ca ions and new possibilities of synthesizing superheavy elements (англ.) // Nuclear Physics A. — 1976. — Vol. 267. — P. 359–364. Архивировано 24 сентября 2015 года.
  24. ↑ "Российские физики предложат назвать 116 химический элемент московием". РИА Новости. 2011-03-26. Архивировано 1 июля 2019. Дата обращения: 26 марта 2011.
  25. ↑ "Новые химические элементы могут назвать в честь да Винчи и Галилея". РИА Новости. 2011-10-14. Архивировано 17 декабря 2011. Дата обращения: 2 декабря 2011.
  26. ↑ 1 2 3 4 5 Yu Ts Oganessian, V. K. Utyonkov. Super-heavy element research // Reports on Progress in Physics. Physical Society (Great Britain). — 2015-02. — Т. 78, вып. 3. — С. 036301. — ISSN 1361-6633. — doi:10.1088/0034-4885/78/3/036301. Архивировано 25 июня 2022 года.
  27. ↑ 1 2 Burkhard Fricke. Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties (англ.) // Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry : journal. — 1975. — Vol. 21. — P. 89—144. — doi:10.1007/BFb0116498. Архивировано 4 октября 2013 года.
  28. ↑ Bonchev, Danail; Kamenska, Verginia. Predicting the Properties of the 113–120 Transactinide Elements (англ.) // Journal of Physical Chemistry[англ.] : journal. — American Chemical Society, 1981. — Vol. 85, no. 9. — P. 1177—1186. — doi:10.1021/j150609a021. Архивировано 22 декабря 2015 года.
  29. ↑ Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements Архивная копия от 20 февраля 2012 на Wayback Machine, lecture by Heinz W. Gäggeler, Nov. 2007. Last accessed on Jun. 15, 2009.
  30. ↑ Отчёт за 2008 г. Архивная копия от 12 июня 2010 на Wayback Machine Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова. ОИЯИ, Дубна. С. 93-94.
  31. ↑ K. S. Pitzer. Are elements 112, 114, and 118 relatively inert gases? J.Chem. Phys. 1975, Vol. 63, P. 1032.
  32. ↑ R. G. Haire. Transactinides and the future elements // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (англ.) / L. R. Morss et al.. — 3rd. — Springer, 2006. — ISBN 978-1-4020-3555-5.
  33. ↑ V. Pershina. Electronic structure and chemistry of the heaviest elements (англ.). — 2010. — P. 450.
  34. ↑ 1 2 Peter Schwerdtfeger, Michael Seth. Relativistic Quantum Chemistry of the Superheavy Elements. Closed-Shell Element 114 as a Case Study (англ.) // Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences : journal. — 2002. — Vol. 3, no. 1. — P. 133—136. Архивировано 24 сентября 2015 года.
  35. ↑ B. Fricke, W. Greiner, J. T. Waber. The continuation of the periodic table up to Z = 172. The chemistry of superheavy elements (англ.) // Theoretica chimica acta : journal. — Springer-Verlag, 1971. — Vol. 21, no. 3. — P. 235—260. — doi:10.1007/BF01172015. Архивировано 3 февраля 2013 года.

Ссылки