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錀(粵拼:Leon4,Roentgenium)係一種人工合成嘅放射性化學元素,化學符號係Rg,原子序數係111。錀屬於超重元素、超鈾元素、超錒元素。現時所發現嘅最穩定同位素嘅半衰期大概10分鐘,之後衰變成為第109號元素䥑。第111號元素係過渡金屬11族嘅成員,所以佢嘅化學性質預計同金、銀、銅等11族金屬類似,會係銀白色或金黃色嘅固體金屬。
錀係由德國達姆施塔特嘅重離子研究所(Gesellschaft für Schwerionenforschung,GSI),1994年12月8號喺線性加速器內利用鎳-64轟擊鉍-209而合成嘅。呢次實驗成功產生咗三粒錀-272原子,並迅速衰變成其他元素[1]。 2001年,IUPAC/ IUPAP聯合工作小組(JWP)嘅結論係冇足夠證據證明當時確實發現咗錀[2]。GSI嘅小組喺2002年重複實驗並再檢測三個原子[3][4]。喺佢哋2003年嘅報告,聯合工作方案嘅決定,應該承認GSI團隊發現呢隻元素[5]。
2004年11月1號被命名為Roentgenium(Rg),呢個名係為咗紀念1895年發現X射線嘅科學家倫琴。原稱「Unununium」,亦即係「1-1-1-ium」,係根據IUPAC嘅而命名。
以下列出各種可以用嚟產生原子序為111嘅目標、發射體組合。
目標 | 發射體 | CN | 結果 |
---|---|---|---|
208Pb | 65Cu | 273Rg | 反應成功 |
209Bi | 64Ni | 273Rg | 反應成功 |
232Th | 45Sc | 277Rg | 未試過 |
231Pa | 48Ca | 279Rg | 未試過 |
238U | 41K | 280Rg | 未試過 |
237Np | 40Ar | 277Rg | 未試過 |
244Pu | 37Cl | 281Rg | 未試過 |
243Am | 36S | 279Rg | 未試過 |
248Cm | 31P | 279Rg | 未試過 |
250Cm | 31P | 281Rg | 未試過 |
249Bk | 30Si | 279Rg | 未試過 |
251Cf | 27Al | 278Rg | 未試過 |
第一次合成錀嘅實驗由杜布納團隊喺1986年用呢種冷核聚變反應。冇原子被確定可分配到錀,截面限制喺4PB。其後GSI嘅團隊用咗升級後嘅設施進行實驗,成功發現3粒272Rg原子。另有3粒原子喺2000年被合成。錀嘅發現喺2003年被證實,當時日本理化學研究所測定咗14個272Rg原子嘅衰變喺測量過程中嘅1N激發能[6]。
2004年,佢哋嘅研究嘅一部分奇數-Z投射喺冷聚變反應,勞倫斯伯克利國家實驗室喺呢個新嘅反應檢測到272Rg嘅單個原子[7][8]。
錀同位素亦喺更重元素嘅衰變產物被觀察到。
274Rg嘅兩個原子已經喺衰變鏈嘅起點278Uut被觀察到。呢兩件事得到嘅衰變數據有所出入。此外,呢兩個整個衰變鏈似乎有唔同。咁表明,274Rg存在核異構體,但需要進一步研究。
直接合成272Rg嗰時已提供咗4個衰變可以量,11.37,11.03,10.82同10.40MeV。喺GSI測得嘅半衰期為1.6毫秒,同時從日本理化學研究所得到嘅數據顯示半衰期大概係3.8毫秒。數據有衝突可能係由於核異構體,但目前嘅數據唔足以作出任何結論。
以下列出直接合成錀嘅聚變核反應嘅截面同激發能量。粗體數據代表從激發函數算出嘅最大值。+代表觀測到嘅出口通道。
發射體 | 目標 | CN | 1n | 2n | 3n |
---|---|---|---|---|---|
64Ni | 209Bi | 273Rg | 3.5 pb, 12.5 MeV | ||
65Cu | 208Pb | 273Rg | 1.7 pb, 13.2 MeV |
穩定嘅11族元素銅、銀、金都有外層電子排布nd10(n+1)s1。對於佢哋每一個元素,第一激發態嘅原子有外層電子排布nd9(n+1)s2。由於d電子之間嘅自旋-軌道作用,呢種狀態被分為一對能量水準。對於銅,唔同嘅能源之間嘅基態同最低激發態令銅呈現紅棕色。對於銀,由於能量差距擴大,令佢呈銀色。然而,隨住原子序嘅增加,相對論效應令激發級別穩定嘅金嘅能隙減小再次呈金黃色。對於錀,計算表明,6d97s2水準穩定到佢成為基態嘅程度。由此產生嘅能量差之間嘅新嘅基態同第一激發態係相似,銀和同錀預計會係銀色嘅外觀[12]。
錀預計會係第九個6D系列過渡金屬成員同埋喺週期表中最重嘅11族(IB)成員,位於銅、銀同金嘅下面。每個11族成員表現出唔同嘅穩定狀態。銅形成穩定嘅+2狀態,而白銀就主要形成銀(I),金就主要形成金(III)。銅(I)同銀(II)就比較少見。因此,預計錀主要會形成穩定嘅+3狀態。由於相對論效應,黃金亦形成咗-1穩定狀態,錀可能都會係咁。
呢族較重嘅成員對化學反應呈惰性。銀同金都係對氧氣呈惰性,但可以同鹵素發生反應。此外,銀亦可以同硫同埋硫化氫發生反應,同金、銀相比,佢嘅反應活性明顯較高。錀預計比黃金更貴重,可以預計佢會對氧同鹵素呈惰性。而最有可能嘅反應係同氟形成氟化物RgF3。
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