Darmstadtium - Darmstadtium
Darmstadtium | ||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Telaffuz | ||||||||||||||||||||
Kütle Numarası | [281] | |||||||||||||||||||
Periyodik tablodaki Darmstadtium | ||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||
Atom numarası ( Z ) | 110 | |||||||||||||||||||
Grup | grup 10 | |||||||||||||||||||
Dönem | 7. dönem | |||||||||||||||||||
Engellemek | d-blok | |||||||||||||||||||
Elektron konfigürasyonu | [ Rn ] 5f 14 6d 8 7s 2 (tahmin edilen) | |||||||||||||||||||
Kabuk başına elektron | 2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 (tahmini) | |||||||||||||||||||
Fiziki ozellikleri | ||||||||||||||||||||
Faz de STP | katı (tahmin edilen) | |||||||||||||||||||
Yoğunluk ( rt yakın ) | 26-27 g / cm 3 (tahmin edilen) | |||||||||||||||||||
atomik özellikler | ||||||||||||||||||||
oksidasyon durumları | ( 0 ), ( +2 ), (+4), (+6), ( +8 ) (tahmin edilen) | |||||||||||||||||||
iyonlaşma enerjileri | ||||||||||||||||||||
atom yarıçapı | ampirik: 132 pm (tahmin edilen) | |||||||||||||||||||
kovalent yarıçap | 128 pm (tahmini) | |||||||||||||||||||
Diğer özellikler | ||||||||||||||||||||
Doğal oluşum | sentetik | |||||||||||||||||||
Kristal yapı | hacim merkezli kübik (bcc)
(tahmin edildi) |
|||||||||||||||||||
CAS numarası | 54083-77-1 | |||||||||||||||||||
Tarih | ||||||||||||||||||||
adlandırma | Darmstadt , Almanya'dan sonra keşfedildiği yer | |||||||||||||||||||
keşif | Gesellschaft für Schwerionenforschung (1994) | |||||||||||||||||||
Darmstadtium'un ana izotopları | ||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||
Darmstadtium a, kimyasal element ile sembolü Ds ve atom numarası 110 Bu son derece olan radyoaktif sentetik elemanı . Bilinen en kararlı izotop olan darmstadtium-281, yaklaşık 12.7 saniyelik bir yarı ömre sahiptir. Darmstadtium ilk olarak 1994 yılında Almanya'nın Darmstadt şehrinde GSI Helmholtz Ağır İyon Araştırmaları Merkezi tarafından oluşturuldu ve ardından adını aldı.
Olarak periyodik tablo , bu a, d-Blok transactinide elemanı . Bu üyesidir 7. süre ve yerleştirilir grup 10 elemanları kimyasal deneyler yapılmamış onaylamak için gerçekleştirilmiştir, ancak daha ağır olarak davranır, homologu için platin 6d seri sekizinci üyesi olarak grup 10 geçiş metaller . Darmstadtium'un daha hafif homologları olan nikel , paladyum ve platin ile benzer özelliklere sahip olduğu hesaplanmıştır .
Tanıtım
Harici video | |
---|---|
Avustralya Ulusal Üniversitesi tarafından yapılan hesaplamalara dayanan başarısız nükleer füzyonun görselleştirilmesi |
En ağır atom çekirdekleri , eşit olmayan büyüklükteki diğer iki çekirdeği bir araya getiren nükleer reaksiyonlarda oluşturulur; kabaca, kütle bakımından iki çekirdek ne kadar eşitsizse, ikisinin tepkime olasılığı o kadar artar. Daha ağır çekirdeklerden oluşan malzeme bir hedef haline getirilir ve daha sonra daha hafif çekirdeklerin ışını tarafından bombalanır . İki çekirdekleri can sadece sigorta biri yakından yeterince birbirini yaklaşırsa içine; normalde, çekirdekler (tümü pozitif yüklü) elektrostatik itme nedeniyle birbirini iter . Güçlü bir etkileşim ama sadece çekirdekten çok kısa bir mesafe içinde bu itmeyi üstesinden; Işın çekirdeği bu nedenle, bu tür bir itmeyi, ışın çekirdeğinin hızına kıyasla önemsiz kılmak için büyük ölçüde hızlandırılır . İki çekirdeğin kaynaşması için tek başına yaklaşmak yeterli değildir: iki çekirdek birbirine yaklaştığında, genellikle yaklaşık 10 −20 saniye birlikte kalırlar ve daha sonra tek bir çekirdek oluşturmak yerine yollarını ayırırlar (reaksiyondan öncekiyle aynı bileşimde olması gerekmez). çekirdek. Füzyon meydana gelirse, bileşik çekirdek olarak adlandırılan geçici birleşme , uyarılmış bir durumdur . Bunu uyarım enerji kaybı ve daha istikrarlı bir durum, bir bileşik çekirdeği ya ulaşmak için fissions veya çıkacaktır bir veya birkaç nötronlar uzaklıkta enerji taşıyan,. Bu , ilk çarpışmadan yaklaşık 10-16 saniye sonra meydana gelir.
Işın hedeften geçer ve bir sonraki bölmeye, ayırıcıya ulaşır; yeni bir çekirdek üretilirse bu ışınla taşınır. Ayırıcıda, yeni üretilen çekirdek diğer nüklidlerden (orijinal ışının ve diğer reaksiyon ürünlerininki) ayrılır ve çekirdeği durduran bir yüzey bariyeri dedektörüne aktarılır . Dedektör üzerindeki yaklaşan darbenin tam yeri işaretlenir; ayrıca enerjisi ve varış zamanı da işaretlenmiştir. Aktarım yaklaşık 10 −6 saniye sürer ; tespit edilebilmesi için çekirdeğin bu kadar uzun süre hayatta kalması gerekir. Çekirdek, bozunması kaydedildikten sonra tekrar kaydedilir ve bozunmanın yeri, enerjisi ve zamanı ölçülür.
Bir çekirdeğin kararlılığı, güçlü etkileşim ile sağlanır. Ancak menzili çok kısadır; çekirdek büyüdükçe, en dıştaki nükleonlar ( protonlar ve nötronlar) üzerindeki etkisi zayıflar. Aynı zamanda çekirdek, sınırsız menzile sahip olduğu için protonlar arasındaki elektrostatik itme ile parçalanır. En ağır elementlerin çekirdekleri bu nedenle teorik olarak tahmin edilir ve şimdiye kadar öncelikle bu tür bir itmenin neden olduğu bozunma modları yoluyla bozunduğu gözlemlenmiştir: alfa bozunumu ve kendiliğinden fisyon ; bu modlar, süper ağır elementlerin çekirdekleri için baskındır . Alfa bozunmaları yayılan alfa parçacıkları tarafından kaydedilir ve bozunma ürünlerinin asıl bozunmadan önce belirlenmesi kolaydır; eğer böyle bir bozunma veya bir dizi ardışık bozunma bilinen bir çekirdek üretiyorsa, bir reaksiyonun orijinal ürünü aritmetik olarak belirlenebilir. Bununla birlikte, kendiliğinden fisyon, ürün olarak çeşitli çekirdekler üretir, bu nedenle orijinal nüklid, kızlarından belirlenemez.
En ağır elementlerden birini sentezlemeyi amaçlayan fizikçilerin elindeki bilgiler, bu nedenle, dedektörlerde toplanan bilgilerdir: bir parçacığın dedektöre varış yeri, enerjisi ve zamanı ve bozunma bilgileri. Fizikçiler bu verileri analiz eder ve gerçekten de yeni bir elementten kaynaklandığı ve iddia edilenden farklı bir nüklidden kaynaklanamayacağı sonucuna varmaya çalışırlar. Genellikle, sağlanan veriler yeni bir unsurun kesinlikle yaratıldığı sonucuna varmak için yetersizdir ve gözlemlenen etkiler için başka bir açıklama yoktur; verilerin yorumlanmasında hatalar yapılmıştır.
Tarih
keşif
Darmstadtium ilk olarak 9 Kasım 1994'te Almanya'nın Darmstadt kentindeki Ağır İyon Araştırma Enstitüsü'nde (Gesellschaft für Schwerionenforschung, GSI) Peter Armbruster ve Gottfried Münzenberg tarafından Sigurd Hofmann yönetiminde oluşturuldu . Ekip , ağır iyon hızlandırıcıda hızlandırılmış nikel-62 çekirdekleriyle kurşun -208 hedefini bombaladı ve darmstadtium-269 izotopunun tek bir atomunu tespit etti:
208
82Pb +62
28Ni →269
110Ds +1
0
Aynı deney serisinde, aynı ekip reaksiyonu daha ağır nikel-64 iyonları kullanarak da gerçekleştirdi. İki çalışma sırasında 9 atom271
D' ler, bilinen yavru bozunma özellikleriyle korelasyonla ikna edici bir şekilde tespit edildi:
208
82Pb +64
28Ni →271
110Ds +1
0
Bundan önce, en 1986-87 yılında sentez girişimleri sonuçsuz olmuştu Nükleer Araştırma Ortak Enstitüsü içinde Dubna'da (daha sonra Sovyetler Birliği GSI at) ve 1990 yılında. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda 1995 yılında yapılan bir girişim, yeni bir izotop keşfini düşündüren ancak kesin olarak işaret etmeyen işaretlerle sonuçlandı.267
bombardımanında oluşan Ds209
Bi ile59
Co ve JINR'deki benzer şekilde sonuçsuz bir 1994 girişimi,273
Ds üretiliyor244
pu ve34
S . Her takım 110. element için kendi ismini önerdi: Amerikan ekibi , 105. elementteki durumu çözmek için Otto Hahn'dan sonra hahnium önerdi (uzun süredir bu ismi öneriyordu), Rus ekibi Henri Becquerel'den sonra becquerelium önerdi ve Alman ekibi , enstitülerinin yeri olan Darmstadt'tan sonra darmstadtium'u önerdi . IUPAC / IUPAP Ortak Çalışma Grubu (JWP) onlara elemanı için bir isim önermek hakkı veren, onların 2001 raporunda kaşifleri olarak GSI takımı tanıdı.
adlandırma
Adsız ve keşfedilmemiş elementler için Mendeleev'in terminolojisini kullanarak , darmstadtium eka- platin olarak bilinmelidir . 1979 yılında, IUPAC elemanı çağrılacak olan göre öneriler yayınlanan ununnilium (karşılık gelen sembol ile Uun ), bir sistematik öğe adı bir şekilde tutucu elemanı tespit edildi (ve keşif onaylanır) ve kalıcı bir isim olduğunu karar vermek. Kimya camiasında kimya dersliklerinden ileri düzey ders kitaplarına kadar her seviyede yaygın olarak kullanılmasına rağmen, bu alandaki bilim adamları tarafından E110 , (110) veya hatta sadece 110 sembolüyle "element 110" olarak adlandırılan öneriler çoğunlukla göz ardı edildi. .
1996'da Rus ekibi, Henri Becquerel'den sonra becquerelium adını önerdi . Amerikan ekibi 1997'de Otto Hahn'dan sonra hahnium adını önerdi (daha önce bu isim 105 elementi için kullanılıyordu ).
Darmstadtium (Ds) adı , GSI ekibi tarafından, elementin keşfedildiği Darmstadt şehrinin onuruna önerildi. GSI ekibi başlangıçta , elementin keşfedildiği Wixhausen olarak bilinen Darmstadt banliyösünden sonra , elemente wixhausium adını vermeyi düşündü , ancak sonunda darmstadtium'a karar verdi . Almanya'daki acil durum telefon numarasının 1-1-0 olması nedeniyle policium da şaka olarak önerilmişti . Yeni isim darmstadtium , 16 Ağustos 2003'te IUPAC tarafından resmi olarak önerildi .
izotoplar
İzotop | Yarım hayat | çürüme modu |
keşif yılı |
Keşif reaksiyonu |
|
---|---|---|---|---|---|
Değer | Referans | ||||
267 Ds | 10 µs | α | 1994 | 209 Bi( 59 Co,n) | |
269 D | 230 µs | α | 1994 | 208 Pb( 62 Ni,n) | |
270 D | 205 µs | α | 2000 | 207 Pb( 64 Ni,n) | |
270m Ds | 10 ms | α | 2000 | 207 Pb( 64 Ni,n) | |
271 Ds | 90 ms | α | 1994 | 208 Pb( 64 Ni,n) | |
271m D | 1,7 ms | α | 1994 | 208 Pb( 64 Ni,n) | |
273 Ds | 240 µs | α | 1996 | 244 Pu( 34 S,5n) | |
277 Ds | 3.5 ms | α | 2010 | 285 Fl(—,2α) | |
279 D | 210 ms | SF, a | 2003 | 287 Fl(—,2α) | |
280 D | 360 µs | bilimkurgu | 2021 | 288 Fl(—,2α) | |
281 Ds | 12,7 sn | SF, a | 2004 | 289 Fl(—,2α) | |
281m D | 900 ms | α | 2012 | 293m Sv (—,3α) |
Darmstadtium'un kararlı veya doğal olarak oluşan izotopları yoktur. Laboratuvarda ya iki atomun kaynaştırılması ya da daha ağır elementlerin bozunmasının gözlemlenmesi yoluyla birkaç radyoaktif izotop sentezlenmiştir. Darmstadtium-267 doğrulanmamış olmasına rağmen, atom kütleleri 267, 269-271, 273, 277 ve 279-281 olan dokuz farklı darmstadtium izotopu bildirilmiştir. Üç darmstadtium izotopu, darmstadtium-270, darmstadtium-271 ve darmstadtium-281, darmstadtium-281'inki doğrulanmamış olmasına rağmen, yarı kararlı durumlara sahiptir. Bunların çoğu ağırlıklı olarak alfa bozunması yoluyla bozunur, ancak bazıları kendiliğinden fisyona uğrar.
Kararlılık ve yarı ömür
Tüm darmstadtium izotopları aşırı derecede kararsız ve radyoaktiftir; genel olarak, daha ağır izotoplar, hafif olanlardan daha kararlıdır. Bilinen en kararlı darmstadtium izotopu, 281 Ds, aynı zamanda bilinen en ağır darmstadtium izotopudur; 12.7 saniyelik bir yarı ömre sahiptir. 279 Ds izotopunun yarı ömrü 0,18 saniye iken, doğrulanmamış 281m Ds'nin yarı ömrü 0,9 saniyedir. Kalan yedi izotop ve iki yarı kararlı durum, 1 mikrosaniye ile 70 milisaniye arasında yarı ömre sahiptir. Ancak bazı bilinmeyen darmstadtium izotoplarının yarılanma ömrü daha uzun olabilir.
Kuantum tünelleme modelindeki teorik hesaplama, bilinen darmstadtium izotopları için deneysel alfa bozunumu yarı ömür verilerini yeniden üretir. Aynı zamanda keşfedilmemiş izotop tahmin 294 bir sahiptir Ds, sihirli numarayı ait nötronlar (184), 311 yıllık sipariş üzerine bir alfa bozunma yarı ömre sahip olacaktır; ancak tamamen aynı yaklaşım, sihirli olmayan 293 Ds izotopu için ~3500 yıllık bir alfa yarılanma ömrü öngörür .
Öngörülen özellikler
Nükleer özellikler dışında, darmstadtium veya bileşiklerinin hiçbir özelliği ölçülmemiştir; bunun nedeni, son derece sınırlı ve pahalı üretimi ve darmstadtium'un (ve ebeveynlerinin) çok çabuk bozulmasıdır. Darmstadtium metalinin özellikleri bilinmiyor ve sadece tahminler mevcut.
Kimyasal
Darmstadtium, 6d serisi geçiş metallerinin sekizinci üyesidir ve platin grubu metallere çok benzemelidir . İyonlaşma potansiyelleri ve atomik ve iyonik yarıçapları üzerindeki hesaplamalar , daha hafif homolog platininkine benzerdir , bu nedenle darmstadtium'un temel özelliklerinin diğer grup 10 elementleri , nikel , paladyum ve platininkine benzeyeceği anlamına gelir .
Darmstadtium'un olası kimyasal özelliklerinin tahmini son zamanlarda fazla ilgi görmemiştir. Darmstadtium çok asil bir metal olmalıdır . Ds 2+ /Ds çifti için öngörülen standart indirgeme potansiyeli 1,7 V'tur. Daha hafif grup 10 elementlerinin en kararlı oksidasyon durumlarına dayanarak, darmstadtium'un en kararlı oksidasyon durumlarının +6, +4 ve +2 durum; bununla birlikte, nötr durumun sulu çözeltilerde en kararlı olduğu tahmin edilmektedir . Karşılaştırıldığında, sadece paladyum ve platinin gruptaki maksimum oksidasyon durumunu +6 gösterdiği bilinirken, en kararlı durumlar hem nikel hem de paladyum için +4 ve +2'dir. Ayrıca, bohriyumdan (element 107) darmstadtium'a (element 110) kadar olan elementlerin maksimum oksidasyon durumlarının gaz fazında stabil olabilmesi, ancak sulu solüsyonda olmaması beklenmektedir . Darmstadtium heksaflorürün (DsF 6 ), çok benzer elektronik yapılara ve iyonizasyon potansiyellerine sahip olan daha hafif homolog platin heksafloride (PtF 6 ) çok benzer özelliklere sahip olduğu tahmin edilmektedir . Ayrıca, aynı olması beklenir oktahedral moleküler geometri PTF olarak 6 . Diğer öngörülen darmstadtium bileşikleri , her ikisinin de daha hafif homologları gibi davranması beklenen darmstadtium karbür (DsC) ve darmstadtium tetraklorürdür (DsCl 4 ). +2 oksidasyon durumunda, Pt(CN) 2'de tercihen bir siyanür kompleksi oluşturan platinden farklı olarak , darmstadtium'un tercihen nötr durumunda kalması ve Ds(CN) oluşturması beklenir. 2−
2 bunun yerine, bazı çoklu bağ karakterleriyle güçlü bir Ds-C bağı oluşturur.
Fiziksel ve atomik
Darmstadtium'un yüz merkezli kübik yapıda kristalleşen daha hafif türdeşlerinden farklı olarak normal koşullar altında katı olması ve vücut merkezli kübik yapıda kristalleşmesi beklenir, çünkü onlardan farklı elektron yük yoğunluklarına sahip olması beklenir. Bu bir çok ağır metal olmalıdır yoğunluğu g / cc civarında 26-27 3 . Karşılaştırma, yoğunluğu ölçülen aldı yoğun bilinen elemanı, içinde osmiyum , sadece 22.61 g / cm 'lik bir yoğunluğa sahiptir 3. .
Darmstadtium'un dış elektron konfigürasyonu , Aufbau ilkesine uyan ve platinin 5d 9 6s 1 dış elektron konfigürasyonunu takip etmeyen 6d 8 7s 2 olarak hesaplanmıştır . Bunun nedeni, 7s relativistik stabilizasyonu için 2 112 104 elemanların hiçbiri Aufbau ilkesini ihlal yapılandırmaları elektron olması beklenmektedir, bu, bütün yedinci bir süre boyunca elektron çifti. Darmstadtium'un atom yarıçapının 132 pm civarında olması bekleniyor.
deneysel kimya
Darmstadtium izotoplarının yarı ömürlerinin kısa olması ve çok küçük ölçekte incelenebilecek sınırlı sayıda olası uçucu bileşik nedeniyle darmstadtium'un kimyasal özelliklerinin kesin olarak belirlenmesi henüz belirlenmemiştir. Yeterince uçucu olması muhtemel birkaç darmstadtium bileşiğinden biri darmstadtium heksaflorürdür ( DsF
6), daha hafif homolog platin heksaflorür ( PtF
6) 60 °C'nin üzerinde uçucudur ve bu nedenle darmstadtium'un benzer bileşiği de yeterince uçucu olabilir; uçucu bir oktaflorür ( DsF
8) da mümkün olabilir. Bir transaktinid üzerinde yapılacak kimyasal çalışmalar için en az dört atom üretilmeli, kullanılan izotopun yarılanma ömrü en az 1 saniye olmalı ve üretim hızı haftada en az bir atom olmalıdır. En kararlı onaylanmış darmstadtium izotopu olan 281 Ds'nin yarılanma ömrü 12.7 saniye olmasına ve kimyasal çalışmalar yapmak için yeterince uzun olmasına rağmen , bir başka engel de darmstadtium izotoplarının üretim hızını arttırma ve deneylerin haftalarca devam etmesine izin verme ihtiyacıdır. veya aylar, böylece istatistiksel olarak anlamlı sonuçlar elde edilebilir. Darmstadtium izotoplarını ayırmak ve darmstadtium'un gaz fazı ve çözelti kimyası üzerinde otomatik sistem deneylerine sahip olmak için ayırma ve algılama sürekli olarak yapılmalıdır, çünkü daha ağır elementlerin verimlerinin daha hafif elementlerin verimlerinden daha küçük olacağı tahmin edilmektedir; bohrium ve hassium için kullanılan ayırma tekniklerinden bazıları yeniden kullanılabilir. Ancak, Darmstadtium deneysel kimya dan daha ağır elementlerin o kadar ilgi olarak almamış Copernicium için livermoryum .
Daha nötron açısından zengin darmstadtium izotopları en kararlı olanlardır ve bu nedenle kimyasal çalışmalar için daha umut vericidir. Bununla birlikte, yalnızca daha ağır elementlerin alfa bozunmasından dolaylı olarak üretilebilirler ve dolaylı sentez yöntemleri, kimyasal çalışmalar için doğrudan sentez yöntemleri kadar uygun değildir. Daha nötron açısından zengin izotoplar 276 Ds ve 277 Ds, toryum -232 ve kalsiyum-48 arasındaki reaksiyonda doğrudan üretilebilir , ancak verimin düşük olması beklenmektedir. Ayrıca, bu reaksiyon zaten başarı olmadan test edilmiştir ve dolaylı yöntemler kullanılarak 277 D'yi başarıyla sentezleyen daha yakın tarihli deneyler, kimyasal çalışmaları gerçekleştirmek için yeterince uzun olmayan 3.5 ms'lik kısa bir yarı ömre sahip olduğunu göstermektedir. Kimyasal araştırmalar için yeterince uzun bir yarı ömre sahip olan, sadece bilinen darmstadtiyum izotoptur 281 torunu olarak imal edilmesi gerekir Ds, 289 Fl.
Ayrıca bakınız
Notlar
Referanslar
bibliyografya
- Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; ve diğerleri (2017). "Nükleer özelliklerin NUBASE2016 değerlendirmesi". Çinli Fizik C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 .
- Beiser, A. (2003). Modern fizik kavramları (6. baskı). McGraw-Hill. ISBN'si 978-0-07-244848-1. OCLC 48965418 .
- Hoffman, DC ; Ghiorso, A .; Seaborg, GT (2000). Transuranyum İnsanlar: İç Hikaye . Dünya Bilimsel . ISBN'si 978-1-78-326244-1.
- Kragh, H. (2018). Transuranikten Süper Ağır Elementlere: Bir Anlaşmazlık ve Yaratılış Hikayesi . Springer . ISBN'si 978-3-319-75813-8.
- Zagrebaev, V.; Karpov, A.; Greiner, W. (2013). "Süper ağır element araştırmasının geleceği: Önümüzdeki birkaç yıl içinde hangi çekirdekler sentezlenebilir?". Fizik Dergisi: Konferans Serisi . 420 (1): 01001. arXiv : 1207.5700 . Bibcode : 2013JPhCS.420a2001Z . doi : 10.1088/1742-6596/420/1/012001 . ISSN 1742-6588 . S2CID 55434734 .
Dış bağlantılar
- İlgili Medya Darmstadtium Wikimedia Commons
- Darmstadtium de video Periyodik Tablo (Nottingham Üniversitesi)