科学家确认117号元素

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科学家确认117号元素

博丽灵梦2014/05/04化学 IP:吉林

本帖最后由 718281828kc 于 2014-5-4 14:29 编辑

背诵元素周期表的学生可能又要再多记忆一个元素了。一个国际科研小组2日说，他们利用新实验成功证实了117号元素的存在，这一成果使得该超重元素向正式加入元素周期表更近了一步。
117号元素是以俄罗斯杜布纳联合核研究所为首的一个国际团队于2010年首次成功合成的。但此后，只有2012年曾成功重复这一实验。
最新实验在德国亥姆霍兹重离子研究中心进行，欧洲、美国、印度、澳大利亚和日本等多国研究人员参与。他们在粒子加速器中，用钙离子轰击放射性元素Bk，成功生成117号元素。117号元素很快又衰变成115号元素和113号元素。
这一成果发表在新一期《物理学评论通讯》上。研究人员接下来将把成果提交给国际纯粹与应用化学联合会审核，该联合会将会决定是否还需进一步验证。如果审核通过，该联合会还将决定哪个机构拥有117号元素的命名建议权。
化学元素是具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子的总称。序号在92以后的重元素在自然界中难以稳定存在，104号及以后的元素被称为超重元素，寿命更加短暂，迄今所有的超重元素均为人工合成。不过按照已提出几十年的“稳定岛”理论，随着新合成的元素越来越重，它们会变得更加稳定，存在寿命也随之延长。
近年来科学家合成了一系列超重元素，第114号和第116号元素已正式成为元素周期表的新成员。而成功合成117号元素，按照德国亥姆霍兹重离子研究中心科学主管霍斯特·施托克尔的评价，是“通往生产与探测位于‘稳定岛’上的超重元素的重要一步”。

Ununseptium是一种人工合成的超重化学元素，其临时符号为Uus，原子序为117，也被称为eka-砹或117号元素。Uus在所有人工合成元素中质量第二高，在元素周期表中位于第7周期的倒数第二位置。2010年，一个美俄联合科学团队在俄罗斯杜布纳首次宣布发现Uus，因此Uus是最新被发现的元素。2011年的另一项实验直接生成了Uus的其中一种子同位素，这证实了2010年实验的一部份结果；原先的实验在2012成功得到重现。2014年，德国亥姆霍兹重离子研究中心也宣布成功重现该实验。然而，负责检验超重元素合成实验的IUPAC/IUPAP联合工作小组（JWP）尚未证实Uus是否可算作已被发现。一旦予以证实，Uus将会得到永久命名，而发现者具有命名的建议权。Ununseptium是117号元素的系统命名，作为元素获得正式命名之前的临时名称。科学家一般在文献中把它称作117号元素，而非Ununseptium。
在元素周期表中，Uus位于17族、所有卤素以下。Uus的性质很可能和卤素有显著地差异，但其熔点、沸点和第一电离能则预计遵从周期表的规律。

2004年，位于俄罗斯莫斯科州杜布纳的联合核研究所(JINR)的一个团队提议进行合成117号元素的实验。该实验以钙（原子序20）粒子束轰击锫目标体，从而产生核聚变反应。但是，美国橡树岭国家实验室是世界上唯一能够制成锫的实验室，其团队以产量不足为由未能提供这一元素。俄罗斯团队决定转而用钙轰击锎目标体，尝试合成118号元素。
实验需要难以取得的锫元素，有以下的原因。要产生高能离子束，需较轻的同位素。钙-48由20个质子和28各中子组成，是具有多个过剩中子的最轻的稳定（或近稳定）同位素。下一个具有大量过剩中子的同位素为锌-68，其质量比钙高出许多。要与含有20个质子的钙结合成Uus同位素，就需要含有97个质子的锫。俄罗斯研究人员从地球上自然的钙中提取少量的钙-48，以化学方式制成了所需的钙离子束。
合成的原子核将具有更高的质量，更加靠近所谓的稳定岛，即理论预测中稳定性特别高的一组超重原子。然而到了2013年，质量足够高的原子核还没有被合成，而已经合成的同位素也比稳定岛同位素具有较低的中子数。

美国团队在2008年重启了制造锫的计划，并与俄罗斯团队建立了合作关系。计划产生了22微克的锫，足以进行合成实验。锫样本经90天冷却后，再经90天的化学纯化过程。这一锫目标体必须及时送往俄罗斯，因为锫-249的半衰期只有330天，即锫的量每330天因衰变而减半。实验必须在目标体运输算起的六个月之内进行，否则会因样本量过小而无法进行。2009年夏，目标体装载在五个铅制容器中，搭乘纽约至莫斯科的航班送达俄罗斯。
俄罗斯海关两次以文件不全为由拒绝了样本的通关，因此样本共五次飞越大西洋，一共花费了几天时间。到达以后，它被送往乌里扬诺夫斯克州季米特洛夫格勒，固定在钛薄片上，然后运往杜布纳，安装在JINR粒子加速器上。这是世界上用于合成超重元素的最强大的粒子加速器。
实验在2009年6月展开，直到2010年1月，弗廖洛夫核反应实验室的科学家在内部宣布成功探测到原子序为117的新元素的放射性衰变：一个奇数－奇数同位素和一个奇数－偶数同位素的共两条衰变链，前者经6次α衰变后自发裂变，后者经3次α衰变后自发裂变。2010年4月9日，团队在《物理评论快报》上刊登了该项发现的正式报告。以上的两条衰变链分别属于294Uus和293Uus同位素，其合成反应分别为：

在Uus被合成之前，其所有子同位素都尚未被发现，所以这项结果不能用于向IUPAC/IUPAP联合工作小组（JWP）申请证实元素的发现。Uus的其中一个衰变产物Uup-289在2011年被直接合成，其衰变性质与合成Uus时所测得的数据相符。不过当JWP在2007至2011年审阅各种鎶后元素的发现时，参与发现Uus的团队并没有向JWP提出申请。杜布纳团队在2012又成功重现了实验，其结果与先前的实验吻合。团队其后提交了新元素发现的申请书，JWP正在审阅这一申请。2014年5月2日，德国达姆施塔特亥姆霍兹重离子研究中心的科学家宣布成功证实了Uus的发现。

根据德米特里·门捷列夫对未发现元素的命名方法，117号元素可称为“eka-砹”或“dvi-碘”。1979年，国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)发布了有关新元素命名的建议，根据这一规则117号元素应称为“Ununseptium”，符号为Uus。在元素被发现并获得正式永久命名之前，都会先以元素系统命名法命名。但科学家一般称之为117号元素、(117)或117。根据IUPAC目前的指引，所有新元素的正式命名都要以“-ium”结尾。所以就算Uus具有卤素性质，其名称也不会像其他的卤素一样以“-ine”结尾，如氟（Flourine）和碘（Iodine）等。尚未有人正式为Uus提议命名。一旦JWP承认了元素的存在，最先发现者将拥有命名的提议权。

由于相对论性效应，某些估计的Uus化学性质（如键长）不会遵循周期表中卤素的趋势。Uus可能会拥有类金属属性，与砹相似。

合成及可能衰变路径：

293Uus and 294Uus Calculated Decay Chains.jpg

注：
114: Flevorium(Fl)
116: Livermorium(Lv)
Dubnium(Db)即为俄罗斯杜布纳研究所发现并命名的元素。
以上内容部分转自维基百科，有修改：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/wiki/Uus

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