Рендгенијум

Рендгенијум (), неправилно рентгенијум, вероватно је прелазни метал са атомским бројем 111. То је екстремно радиоактивни вештачки елемент који се не налази у природи и може се синтетизовати само у лабораторији. Његов најстабилнији, до данас познати, изотоп је -282, са временом полураспада од 2,1 минуте, мада се претпоставља да би изотоп -286 могао имати нешто дуже време полураспада од 10,7 минута. Овај елемент први пут је синтетизован 1994. године у Центру за истраживање тешких јона Хелмхолц са седиштем у близини немачког града Дармштата. До 1. августа 2004. године био је познат под називом унунунијум (), када је званично потврђено ново име.^[12] Рендгенијум је назив добио по презимену немачког физичара Вилхелма Конрада Рендгена.

Рендгенијум

Општа својства
Име, симбол	рендгенијум, Rg
Изглед	сребрнаст (предвиђено)[1]
У периодноме систему
Водоник Хелијум Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон ↑ Rg ↓ () дармштатијум ← рендгенијум → коперницијум ‍
Атомски број (Z)	111
Група, периода	група 11, периода 7
Блок	d-блок
Категорија	непознато, иако није експериментално потврђено
Рел. ат. маса (Ar)	280,16514[2]
Масени број	282 (најстабилнији изотоп)
Ел. конфигурација
по љускама	2, 8, 18, 32, 32, 17, 2 (предвиђено)
Физичка својства
Агрегатно стање	чврсто (предвиђено)[3]
Густина при с.т.	28,7 g/cm3 (предвиђено)[4]
Атомска својства
Енергије јонизације	1: 1020 kJ/mol 2: 2070 kJ/mol 3: 3080 kJ/mol (остале) (све је предвиђено)[4]
Атомски радијус	138 pm (предвиђено)[4][5]
Ковалентни радијус	121 pm (процењено)[6]
Остало
Кристална структура	​унутрашњецентр. кубична (BCC) (предвиђено)[3]
CAS број	54386-24-2
Историја
Именовање	по Вилхелму Конраду Рендгену
Откриће	Институт за истраживање тешких јона (1994)
Главни изотопи
изотоп расп. пж. (1/2) ТР ПР 272 2 ms α 268 274 12 ms α 272 278 4 ms α 274 279 0,09 s α 275 280 4,6 s α 276 281[7][8] syn 17 s СФ (90%) α (10%) 277Mt 282[9] syn 100 s α 278Mt 283[10] syn 5,1 min? СФ 286[11] syn 10,7 min? α 282Mt
референце • Википодаци

У периодном систему елемената налази се у блоку трансактиноидних елемената. Члан је 7. периоде и 11. групе хемијских елемената, иако изведени хемијски експерименти потврђују да се он понаша као тежи хомолог злата у 11. групи, односно девети члан серије прелазних метала. Према прорачунима, рендгенијум би могао имати сличне особине као његови лакши хомолози: бакар, сребро и злато, мада би могле постојати и знатне разлике између њих.

Историја

Рендгенијум је први пут синтетизиран у лабораторији Друштва за истраживање тешких јона (, ) у немачком Дармштату где је међународни тим под водством Сигурда Хофмана 8. децембра 1994. извршио синтезу елемента 111.^[13] Научници су бомбардирали мету сачињену из изотопа бизмута-209 јако убрзаним језгрима атома никла-64 и при томе су детектирали један атом изотопа рендгенијума-272:^[14]

p=209|b= 83}}Bi + 64
28Ni → 272
111Rg + 1
0n

Међутим, иста реакција је већ била изведена на Заједничком институту за нуклеарна истраживања (JINR) у руском (у то вријеме СССР) граду Дубна 1986. године, али током тог експеримента није запажен нити један атом ²⁷².^[15] Године 2001, заједничка комисија закључила је да не постоји довољно доказа да је откриће било у то време у Дубни.^[16] Тим је поновио исте експерименте 2002. године те је добио још три атома.^[17][18] У свом извештају 2003. комисија је одлучила да тиму треба припасти част за откриће овог елемента.^[19]

Етимологија

Елемент је добио име по Вилхелму Конраду Рендгену.

По Мендељејевљевој номенклатури за неоткривене и неименоване елементе, рендгенијум би требао бити назван ека-злато. Године 1979. је објавио препоруке према којима би се овај елемент требао називан унунунијум (према чему би симбол требао бити ),^[20] што представља систематско име за елемент који би служио као привремена ознака док се елемент не открије (и откриће буде недвосмислено потврђено), након чега би се изабрало ново, стално име елемента. Иако је назив рендгенијум широко кориштен у оквирима заједница хемичара на свим нивоима, почев од школских учионица, напредних приручника и другде, препоруке -а научници су врло често занемаривали у пракси, називајући елемент једноставно елемент 111, са симболом Е111, затим (111) или чак 111.^[4]

Назив рендгенијум () предложио је 2004. године тим научника са института^[21] у част њемачког физичара Вилхелма Конрада Рендгена, научника који је открио x-зраке.^[21] Тај назив прихватио је 1. новембра 2004. године.^[21]

Особине

Изотопи

Рендгенијум нема ни један стабилни нити природно распрострањени изотоп. До данас је синтетизовано неколико радиоактивних изотопа у лабораторијама, било фузијом језгара лакших елемената или у виду међупроизвода ланца распада тежих елемената. Познато је девет различитих изотопа рендгенијума са атомским масама 272, 274, 278–283 и 286 (мада су 283 и 286 још непотврђени), од којих два изотопа, -272 и -274 имају позната метастабилна стања, иако су и она такође још увек непотврђена. Сви ови изотопи распадају се алфа-распадом или спонтаном фисијом.^[22]

Стабилност и време полураспада

Списак изотопа рендгенијума

Изотоп	Време полураспада[22]	Врста распада[22]	Година открића	Реакција
272	3,8 ms ?	α	1994	209[13]
273	5? ms	α ?	неоткривен	—
274	6,4 ms	α	2004	278(—,α)[23]
275	10? ms	α ?	неоткривен	—
276	100? ms	α, СФ ?	неоткривен	—
277	1? s	α, СФ ?	неоткривен	—
278	4,2 ms	α	2006	282(—,α)[24]
279	0,17 s	α	2003	287(—,2α)[24]
280	3,6 s	α	2003	288(—,2α)[24]
281	17+6 −3	α, СФ	2009	[7][25]
282	2,1+1,4 −0,6	α	2009	[25]
283	5,1 min?	СФ	1998?	?
284	—	–	неоткривен	—
285	—	–	неоткривен	—
286	10,7 min?	α	1998?	?

Сви изотопи рендгенијума су екстремно нестабилни и радиоактивни; генерално, што је изотоп тежи, уједно је и стабилнији од лакших изотопа. Најстабилнији познати изотоп рендгенијума, ²⁸², истовремено је и најтежи до данас откривени изотоп овог елемента; његово време полураспада износи 2,1 минуте. (До данас непотврђени ²⁸⁶ је још тежи изотоп те би према прорачунима могао имати још дуже вријеме полураспада од око 10,7 минута, што би значило да је један од најдуговечнијих супертешких нуклида; слично томе, непотврђени изотоп ²⁸³ би могао имати време полураспада од око 5,1 минута.) Изотопи ²⁸⁰ и ²⁸¹ такође имају времена полураспада дужа од једне секунде. Сви остали изотопи имају времена полураспада у распону од неколико милисекунди.^[22] За, до данас неоткривени, изотоп ²⁸⁷ предвиђа се да би могао бити најстабилнији изотоп у погледу бета-распада;^[26] међутим, ни за један изотоп рендгенијума није познато да се распада на тај начин.^[22] Засад још непознати изотоп ²⁷⁷ би такође могао имати време полураспада дуже од једне секунде. Пре него што су откривени, за изотопе и ²⁸² било је предвиђано да би имали времена полураспада од једне секунде, једне и четири минуте; ипак, након открића њихова времена полураспада измерена су значајно краћа: 4,2 милисекунде, 17 секунди и 2,1 минуте, истим редом. На сличан начин, мерењем времена полураспада непотврђеног изотопа ²⁸³ од 5,1 минуте, такође су значајно смањена претходна предвиђања за њега, која су се кретала до 10 минута.^[22]

Хемијске

Рендгенијум је девети члан серије прелазних метала. Како је за коперницијум (елемент 112) доказано да је метал 12. групе ПСЕ, очекивало се да би сви елементи почев од елемента 104 до 111 требали наставити четврту серију прелазних метала.^[27] Калкулације њихових потенцијала јонизације као и атомских и јонских радијуса атома показале су да је он сличан свом лакшем хомологу злату, што имплицира да би основне особине рендгенијума могле бити у великој мери сличне особинама других елемената из 11. групе: бакру, сребру и злату; ипак, постоје и предвиђања да би рендгенијум могао показивати и бројне разлике од својих лакших хомолога.^[4]

Предвиђа се да би рендгенијум могао бити и племенити метал. На основу најстабилнијих оксидационих стања лакших елемената из 11. групе периодног система, за рендгенијум се превиђа да би могао имати стабилна оксидациона стања +5 и +3, те нешто мање стабилно стање +1. Стање +3 би према предвиђањима требало бити најстабилније. За рендгенијум() се очекује да има реактивност сличну оној код злата(), али би могла бити доста стабилнија и градила шири спектар једињења. Злато гради и донекле стабилно стање −1 због релативистичких ефеката, а постоје назнаке да би се тако могао понашати и рендгенијум:^[4] ипак, афинитет према електрону код рендгенијума би се могао очекивати да буде око 1,6 , што је значајно ниже од вредности код злата која износи 2,3 , тако да евентуални рентгениди не би могли бити стабилни а можда и немогући.^[5] Орбитале су дестабилизоване због релативистичких ефеката и интеракција сприн–орбитала близу краја четврте серије прелазних метала, због чега би високо оксидационо стање рендгенијума() могло бити стабилније од његовог лакшег хомолога злата() (познато само у једном једињењу) јер електрони учествују у вези у значајнијем обиму. Интеракције спин-орбитала стабилизирају молекуларна једињења рендгенијума са више везујућих електрона; на пример, за RgF−
6 се очекује да би могао бити стабилнији од RgF−
4, а за који се опет очекује да би требао бити стабилнији од RgF−
2. За рендгенијум() се очекује да би се врло тешко могао добити.^[4][28][29] Злато врло лако гради цијанидне комплексе Au(CN)−
2, који се користе за издвајање злата из руда путем процеса цијанидизације злата; а за рендгенијум се очекује да следи тај образац и гради Rg(CN)−
2.^[30]

Могућа хемија рендгенијума привукла је знатно више пажње од хемије претходна два синтетичка елемента, мајтнеријума и дармштатијума, јер се за валентну подљуску код елемената 11. групе очекује да ће бити знатно релативистички концентрирана нарочито снажно код рендгенијума.^[4] Прорачуни за молекул показују релативистичке ефекте двоструке снаге везе рендгенијум-водоник, чак иако је ослабљена због интеракције спин-орбитала за 0,7 . Једињења и , где је X = или , су такође проучавани.^[4][31] За јон ⁺ се предвиђа да би могао бити најмекши метали јон, чак мекши и од ⁺, мада не постоје слагања међу научницима о томе да ли се он понаша као киселина или база.^[32][33] У воденим растворима, јон ⁺ би могао градити водени јон , где дужина везе износи 207,1 . Очекује се и да би могао градити комплексе са амонијаком, фосфином и водоник сулфидом.^[33]

Физичке

За рендгенијум се очекује да буде у чврстом агрегатном стању у стандардним условима температуре и притиска, те да се кристализира у просторно-центрирану кубичну структуру, за разлику од својих лакших конгенера који се кристализирају у просторно-центрирану кубну структуру, а због очекивања да би рендгенијум могао имати другачију густину набоја електрона од њих.^[3] Он би могао бити веома тешки метал, густоће око 28,7 ³. За успоредбу, најгушћи познати елемент који има измерену густоћу је осмијум, а она износи „само” 22,59 ³.^[34] Овако велика густина резултат је велике атомске тежине рендгенијума, ефекат контракције лантаноида и актиноида као и релативистички ефекат, иако би производња довољне количине рендгенијума да би се ова вредност измерила била врло непрактична, а узорак би се распао у кратком времену.^[4]

Стабилни елементе 11. групе ПСЕ, бакар, сребро и злато, имају конфигурацију вањских електрона . За сваки од ових елемената, прво побуђено стање њихових атома има конфигурацију . Због купловања спин-орбитала између електрона, ово стање се дели на пар нивоа енергија. За бакар, разлика у енергији између основног и најнижег побуђеног стања узрокује да овај метал поприми црвенкасту нијансу. Код сребра, енергетски распон је још шири те је метал карактеристичног сјаја. Међутим, порастом атомског броја, побуђени нивои се стабилизирају услед релативистичких ефеката па се код злата енергетски распон поновно смањује па злато због има жуте (златне) нијансе. Код рендгенијума, прорачуни дају назнаку да је ниво до те мере стабилизиран да чак постаје основно стање док ниво постаје прво побуђено стање. Резултирајућа разлика у енергијама између новог основног стања и првог побуђеног стања је иста као и код сребра, те се очекује да би рендгенијум могао бити доста сличан сребру по изгледу.^[1] За атомски радијус рендгенијума очекује се да би могао износити око 138 .^[4]