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原子序数为116的化学元素 来自维基百科，自由的百科全书
𫟷元素是以美国的劳伦斯利佛摩国家实验室（英语：Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）命名，该实验室与俄罗斯杜布纳的杜布纳联合原子核研究所合作，在西元2000至2006年之间的实验中发现了此元素。该实验室的名称中包含了它所在的城市之名，即加利福尼亚州的利佛摩；而该城市是以农场主兼地主罗伯特·利佛摩（英语：Robert Livermore）所命名。此元素的名称在西元2012年5月30日被IUPAC采用。[2]
在元素周期表中，𫟷是位于p区的锕系后元素，属于第7周期、第16族（氧族），是已知最重的氧族成员。由于没有足够稳定的同位素，因此目前未能通过化学实验来验证𫟷的性质是否符合钋的较重同族元素。根据计算，𫟷的一些特性与其同族的较轻元素（氧、硫、硒、碲、钋）相近，且属于后过渡金属，尽管计算也显示𫟷的某些性质可能和同族元素有较大差异。
超重元素[a]的原子核是在两个不同大小的原子核[b]的聚变中产生的。粗略地说，两个原子核的质量之差越大，两者就越有可能发生反应。[15]由较重原子核组成的物质会作为靶子，被较轻原子核的粒子束轰击。两个原子核只能在距离足够近的时候，才能聚变成一个原子核。原子核都带正电荷，会因为静电排斥力而相互排斥，所以只有两个原子核的距离足够短时，强核力才能克服这个排斥力并发生聚变。粒子束因此被粒子加速器大大加速，以使这种排斥力与粒子束的速度相比变得微不足道。[16]施加到粒子束上以加速它们的能量可以使它们的速度达到光速的十分之一。但是，如果施加太多能量，粒子束可能会分崩离析。[16]
不过，只是靠得足够近不足以使两个原子核聚变：当两个原子核逼近彼此时，它们通常会融为一体约10−20秒，之后再分开（分开后的原子核不需要和先前相撞的原子核相同），而非形成单一的原子核。[16][17]这是因为在尝试形成单个原子核的过程中，静电排斥力会撕开正在形成的原子核。[16]每一对目标和粒子束的特征在于其截面，即两个原子核彼此接近时发生聚变的概率。[c]这种聚变是量子效应的结果，其中原子核可通过量子穿隧效应克服静电排斥力。如果两个原子核可以在该阶段之后保持靠近，则多个核相互作用会导致能量的重新分配和平衡。[16]
两个原子核聚变产生的原子核处于非常不稳定，[16]被称为复合原子核的激发态。[19]复合原子核为了达到更稳定的状态，可能会直接裂变，[20]或是放出一些中子来带走激发能量。如果激发能量太小，无法放出中子，复合原子核就会放出γ射线来带走激发能量。这个过程会在原子核碰撞后的10−16秒发生，并创造出更稳定的原子核。[20]原子核只有在10−14秒内不衰变，IUPAC/IUPAP联合工作小组才会认为它是化学元素。这个值大约是原子核得到它的外层电子，显示其化学性质所需的时间。[21][d]
粒子束穿过目标后，会到达下一个腔室——分离室。如果反应产生了新的原子核，它就会存在于这个粒子束中。[23]在分离室中，新的原子核会从其它核素（原本的粒子束和其它反应产物）中分离，[e]到达半导体探测器后停止。这时标记撞击探测器的确切位置、能量和到达时间。[23]这个转移需要10−6秒的时间，因此原子核需要存在这么长的时间才能被检测到。[26]若衰变发生，衰变的原子核被再次记录，并测量位置、衰变能量和衰变时间。[23]
原子核的稳定性源自于强核力，但强核力的作用距离很短，随着原子核越来越大，强核力对最外层的核子（质子和中子）的影响减弱。同时，原子核会被质子之间，范围不受限制的静电排斥力撕裂。[27]强核力提供的核结合能以线性增长，而静电排斥力则以原子序数的平方增长。后者增长更快，对重元素和超重元素而言变得越来越重要。[28][29]超重元素理论预测[30]及实际观测到[31]的主要衰变方式，即α衰变和自发裂变都是这种排斥引起的。[f]几乎所有会α衰变的核素都有超过210个核子，[33]而主要通过自发裂变衰变的最轻核素有238个核子。[31]有限位势垒在这两种衰变方式中抑制了原子核衰变，但原子核可以隧穿这个势垒，发生衰变。[28][29]
放射性衰变中常产生α粒子是因为α粒子中的核子平均质量足够小，足以使α粒子有多余能量离开原子核。[35]自发裂变则是由静电排斥力将原子核撕裂而致，会产生各种不同的产物。[29]随着原子序数增加，自发裂变迅速变得重要：自发裂变的部分半衰期从92号元素铀到102号元素锘下降了23个数量级，[36]从90号元素钍到100号元素镄下降了30个数量级。[37]早期的液滴模型因此表明有约280个核子的原子核的裂变势垒会消失，因此自发裂变会立即发生。[29][38]之后的核壳层模型表明有大约300个核子的原子核将形成一个稳定岛，其中的原子核不易发生自发裂变，而是会发生半衰期更长的α衰变。[29][38]随后的发现表明预测存在的稳定岛可能比原先预期的更远，还发现长寿命锕系元素和稳定岛之间的原子核发生变形，获得额外的稳定性。[39]对较轻的超重核素[40]以及那些更接近稳定岛的核素[36]的实验发现它们比先前预期的更难发生自发裂变，表明核壳层效应变得重要。[g]
α衰变由发射出去的α粒子记录，在原子核衰变之前就能确定衰变产物。如果α衰变或连续的α衰变产生了已知的原子核，则可以很容易地确定反应的原始产物。[h]因为连续的α衰变都会在同一个地方发生，所以通过确定衰变发生的位置，可以确定衰变彼此相关。[23]已知的原子核可以通过它经历的衰变的特定特征来识别，例如衰变能量（或更具体地说，发射粒子的动能）。[i]然而，自发裂变会产生各种分裂产物，因此无法从其分裂产物确定原始核素。[j]
尝试合成超重元素的物理学家可以获得的信息是探测器收集到的信息，即原子核到达探测器的位置、能量、时间以及它衰变的信息。他们分析这些数据并试图得出结论，确认它确实是由新元素引起的。如果提供的数据不足以得出创造出来的核素确实是新元素的结论，且对观察到的现象没有其它解释，就可能在解释数据时出现错误。[k]对116号元素的第一次搜寻，是由Ken Hulet与他的团队在西元1977年于劳伦斯利佛摩国家实验室（LLNL）执行，他们利用了248Cm与48Ca的反应，但当时侦测不到任何𫟷原子。[51]1978年，尤里·奥加涅相与他的团队也在杜布纳联合原子核研究所的Flerov Laboratory of Nuclear Reactions (FLNR)尝试做该反应，但也没有成功。1985年，柏克莱与Peter Armbruster在GSI的团队合作实验，实验结果也是否定的，该次实验中计算出的截面极限是10–100皮靶。然而，在杜布纳，与48Ca有关的反应持续在进行（48Ca已被证明在用natPb+48Ca的反应合成锘的实验中很有用）。西元1989年，超重元素分离器被开发出来。西元1990年，开始了靶材料的寻找及与LLNL的合作。西元1996年，开始生产更高强度的48Ca粒子束。西元1990年代，完成了灵敏度高出3个数量级的长期实验的准备。这些工作直接导致了有锕系元素靶与48Ca的反应中，元素112至118的新同位素的产生，也导致了元素周期表中最重的五个元素（𫓧、镆、𫟷、鿬、鿫）的发现。[52]
1995年，Sigurd Hofmann领导的国际团队在德国达姆施塔特的Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) 尝试合成116号元素。他们执行铅-208的靶与硒-82的入射粒子之间的辐射捕获反应。在反应之中，复合核以纯粹的伽马发射（不发射中子）而去激发。此反应并无侦测到116号元素的原子。[53]
1998年尾，波兰物理学家罗伯特·斯莫兰楚克发表了合成包括118和116号元素在内的超重元素的计算。[54]计算显示在严格控制的环境下，铅与氪的核聚变可以产生这两个元素。[54]1999年，劳伦斯伯克利国家实验室利用这些预测，宣布合成了118和116号元素，并把论文发布到《物理评论快报》，[55]不久后结果登上《科学》。[56]研究团队宣称成功完成以下核反应：
翌年，由于其它实验室及劳伦斯伯克利国家实验室本身都未能重复这些结果，研究团队因此撤稿。[57]2002年6月，实验室主任宣布原先两个元素的发现结果建立在第一作者维克托·尼诺夫所假造的数据上。[58][59]
2000年7月19日，位于俄罗斯杜布纳联合核研究所（JINR）的科学家使用48Ca离子撞击248Cm目标，探测到𫟷原子的一次α衰变，能量为10.54 MeV。结果于2000年12月发布。[60]由于292Lv的衰变产物和已知的288Fl关联，因此这次衰变起初被认为源自292Lv。然而其后科学家把288Fl更正为289Fl，所以衰变来源292Lv也顺应更改到293Lv。他们于2001年4至5月进行了第二次实验，再发现两个𫟷原子。[61]
在同样的实验里，研究人员探测到𫓧的衰变，并将此次衰变活动指定到289Fl。[61]在重复进行相同的实验后，他们并没有观测到该衰变反应。这可能是来自𫟷的同核异能素293bLv的衰变，或是293aLv的一条较罕见的衰变支链。这须进行进一步研究才能确认。
研究团队在2005年4月至5月重复进行实验，并探测到8个𫟷原子。衰变数据证实所发现的同位素是293Lv。同时他们也通过4n通道第一次观测到292Lv。[6]
2009年5月，联合工作组在报告中指明，发现了的鿔同位素包括283Cn。[62]283Cn是291Lv的衰变产物，因此该报告意味著291Lv也被正式发现（见下）。
𫟷的原文名称Livermorium（Lv），是IUPAC在2012年5月30日正式命名的[64]。之前IUPAC根据系统命名法将之命名为Ununhexium（Uuh）[65]。科学家通常称之为“元素116”（或E116）。
此前𫟷被提议以俄罗斯莫斯科州（Moscow Oblast）名为Moscovium，但由于元素114和116是俄罗斯和美国劳伦斯利福摩尔国家实验室研究人员合作的产物，而元素114已经根据俄罗斯的要求命名，因此元素116最后以实验室所在地美国利弗莫尔市（Livermore）命名为Livermorium（Lv）[66][67]。
2012年6月2日，中华民国国家教育研究院的化学名词审译委员会将此元素暂译为鉝。[7][8] 2013年7月，中华人民共和国全国科学技术名词审定委员会通过以𫟷（读音同“立”）为中文定名。[8]
目前已知的𫟷的同位素共有5个，质量数为288及290-293，全部都具有极高的放射性，半衰期极短，极为不稳定。愈重的同位素稳定性愈高，因为它们更接近稳定岛的中心，其中最长寿的同位素为𫟷-293，半衰期为53毫秒，也是目前发现最重的𫟷同位素。此外，未经证实的更重同位素𫟷-294可能也具有较长的半衰期，约为54毫秒。[68]
由于𫟷的生产极为昂贵且每次的产量皆极少，产出的𫟷又会在极短时间内发生衰变，因此目前除了核特性外，尚未利用实验测量过任何𫟷或其化合物的化学属性，只能通过理论来预测。[69]
𫟷是氧族元素，在元素周期表中位于氧、硫、硒、碲、钋之下。所有氧族元素都有六粒价电子，电子构型ns2np4。𫟷预测也和其它氧族元素一样有六粒价电子，电子构型7s27p4，[1]因此性质与较轻的同族元素相似。不过，由于𫟷的电子速度比同族元素快，接近光速，因此变得明显的自旋-轨道作用会影响𫟷的性质。[70]它降低了𫟷原子7s、7p电子能级的能量，使它们稳定，但有两个7p电子能级比另外四个更稳定。[71]使7s电子变得稳定的现象叫惰性电子对效应，使7p电子能级分裂成较稳定与较不稳定部分的现象则叫亚层分裂。计算化学家把较稳定与较不稳定部分分别称为7p1/2和7p3/2。7p1/2电子能级会变成第二对惰性电子对，而7p3/2电子能级则可容易地参与化学反应。[1][70]大部分理论预测都会把𫟷的电子构型写成7s2
7p2
1/27p2
3/2，以显示7p电子能级的分裂。[1]
𫟷的惰性电子对效应应该比钋强，因此其+2氧化态会比+4氧化态稳定。𫟷预测的电离能反映了这点，第三电离能（电离了惰性的7p1/2电子）会远高于第二电离能，而第五电离能也会远高于第四电离能。[4]𫟷的7s电子的稳定性将会使它无法达到+6氧化态。[1]𫟷的熔点和沸点预测会延续氧族元素的趋势，熔点比钋高，但沸点比钋低。[3]它有与钋类似的α相和β相，密度预测比钋高（α-Lv 12.9 g/cm3，α-Po 9.2 g/cm3）。[4][72]𫟷的类氢原子（只剩一粒电子的原子，即Lv115+）中的电子速度极快，会由于相对论效应而有静止电子1.86倍的重量。作为比较，钋和碲的这个值分别是1.26和1.080。[70]
𫟷预计为7p系非金属的第4个元素，并是元素周期表中16族（VIA）最重的成员，位于钋之下。尽管它是7p系元素中理论研究最少的，它的化学性质预测类似钋。[4]这一族的氧化态为+VI，缺少d轨域，无法形成超价分子的氧除外。氧的最高氧化态只到 +2 ，存在于OF2（理论上存在的三氟𨦡的氧化态为 +4）硫、硒、碲及钋的氧化态都是+IV，稳定性由S(IV)和Se(IV)的还原性到Po(IV)的氧化性。Te(IV)是碲最稳定的氧化态。这表明了相对论效应，尤其是惰性电子对效应对元素性质的影响越来越大。因此，随着元素周期表中氧族元素的下降，较高氧化态的稳定性也跟着下降。 [70]因此，𫟷应有不稳定，有氧化性的+IV态，以及最稳定的+II态。同族其他元素亦能产生−II态，如氧化物、硫化物、硒化物、碲化物和钋化物。𫟷的+2氧化态应该与铍和镁一样容易形成， 而+4氧化态只有在和电负性极高的基团反应才能得到，例如四氟化𫟷 (LvF4)。[1]𫟷的 +6 氧化态应该不存在，因为7s轨道非常稳定，使得𫟷可能只有四颗价电子。[4]较轻的氧族元素可以形成−2氧化态，存在于氧化物、硫化物、硒化物、碲化物和钋化物中。由于𫟷的 7p3/2 壳层变得不稳定，它的−2氧化态会非常不稳定。这使得𫟷应该只能形成阳离子，[1]尽管与钋相比，𫟷更大的壳层和能量分裂会使得Lv2-的不稳定程度略低于预期。 [70]
𫟷的化学特性能从钋的特性推算出来。因此，它应在氧化后产生二氧化𫟷（LvO2）。三氧化𫟷（LvO3）也有可能产生，但可能性较低。在氧化𫟷（LvO）中，𫟷会展现出+II氧化态的稳定性。氟化后它可能会产生四氟化𫟷（LvF4）和/或二氟化𫟷（LvF2）。氯化和溴化后会产生二氯化𫟷（LvCl2）和二溴化𫟷（LvBr2）。碘对其氧化后一定不会产生比二碘化𫟷（LvI2）更重的化合物，甚至可能完全不发生反应。[来源请求]
氢化𫟷 (LvH2) 将会是最重的氧族元素氢化物，也是H2O、H2S、H2Se、H2Te和PoH2)的同系物。钋化氢比大部分金属氢化物共价，因为钋介于金属和类金属之间，还有一些非金属的性质。它的性质介于卤化氢，像是氯化氢（HCl）和金属氢化物，像是甲锡烷 (SnH4)之间。 氢化𫟷将会继续这个趋势 。比起是一种𫟷化物，它更可能是一种氢化物，不过它还是一种分子型化合物。[73] 自旋-轨道作用会使Lv–H键比单纯靠元素周期律推测的长，也会使H–Lv–H的键角比预测的更大。从理论上讲，这是因为未被占用的8s轨道能量较低，并且可以与𫟷的7p轨道发生轨道杂化。 [73] 这种现象被称为“超价轨道杂化”， [73] 在周期表里并不少见。例如，分子型二氟化钙中的钙原子有4s和3d参与的轨道杂化。 [74] 𫟷的二卤化物将会是直线形的，不过更轻的氧族元素的二卤化物是角形的。[75]
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