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镆

原子序數為115的化學元素

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鏌（英文：Moscovium）是一種人工合成的化學元素，化學符號為Mc，原子序為115。它最早在俄國杜布納聯合原子核研究所（JINR），由一組俄國及美國科學家組成的團隊所合成。2015年12月，其被國際純化學和應用化學聯合會（IUPAC）和國際純粹與應用物理學聯合會（IUPAP）的聯合工作團隊（英语：IUPAC/IUPAP Joint Working Party）認定為四個新元素之一，於2016年11月28日，正式以莫斯科州之名，命名此元素為鏌，而莫斯科州正是杜布納聯合原子核研究所的所在地[3][4][5]。

镆 115Mc
氫（非金屬） 氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體）
鉍
↑
镆
↓
(Uhp)
鈇 ← 镆 → 鉝
概況
名稱·符號·序數镆（Moscovium）·Mc·115
元素類別未知
可能為貧金屬
族·週期·區15·7·p
標準原子質量[288]
电子排布[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p3
（預測[1]）
2, 8, 18, 32, 32, 18, 5
（預測）
镆的电子層（2, 8, 18, 32, 32, 18, 5 （預測））
镆的电子層（2, 8, 18, 32, 32, 18, 5
（預測））
歷史
發現聯合核研究所及勞倫斯利福摩爾國家實驗室（2003年）
物理性質
物態固體（預測）[1]
密度（接近室温）
11（預測）[1] g·cm−3
熔点~700 K，~400 °C，~750（預測）[1] °F
沸點~1400 K，~1100 °C，~2000（預測）[1] °F
原子性質
氧化态1, 3（預測）[1]
电离能第一：538.4（預測）[1] kJ·mol−1
原子半径200（預測）[1] pm
共价半径162（估值）[2] pm
雜項
CAS号54085-64-2
同位素
主条目：镆的同位素
同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰變
方式 能量​（MeV） 產物
290Mc syn 16 ms α 9.95 286Nh
289Mc syn 169 ms α 10.31 285Nh
288Mc syn 173 ms α 10.46 284Nh
287Mc syn 32 ms α 10.59 283Nh

鏌是一種具高度放射性的元素，其存在最穩定的同位素，鏌-290的半衰期僅0.65秒[6]。 鏌在元素週期表中，隸屬於p區的錒系後元素，其位於第七週期，第15族，為最重的氮族元素，但其是否與同族中原子序較大的鉍金屬有相似的化學特性尚未被證實，理論上其應具有與同族中原子序較小的元素（氮、磷、砷、銻）有類似的化性，但是因鏌為後過渡金屬，其與同族的元素間相比，應具有不少關鍵性差異。鏌原子理應與鉈原子有顯著的相似性質，是由於兩者在準閉合殼層之外，皆具有一個不太被束縛的電子。至今約100個鏌原子被偵測到，而所有原子的質量數，皆介於287至290間。

歷史

發現

 
Ca-48離子加速撞擊Am-243目標原子的模擬圖。

2004年2月2日，由俄羅斯杜布納聯合核研究所和美國勞倫斯利福摩爾國家實驗室聯合組成的科學團隊在《物理評論快報》上表示成功合成了镆。[7][8]他們使用48Ca離子撞擊243Am目標原子，產生了4個镆原子。這些原子通過發射α粒子，衰變為284Nh，需時約100毫秒。

 

美俄科學家的這次合作計劃也對衰變產物268Db進行了化學實驗，並證實發現了Uut。科學家在2004年6月和2005年12月的實驗中，通過量度自發裂變成功確認了𬭊同位素。[9][10]數據中的半衰期和衰變模式都符合理論中的268Db，證實了衰變來自於原子序為115的主原子核。但是在2011年，IUPAC认为该结果只是初步的，不足以称得上是一项发现[11]。

2013年，由瑞典隆德大学核物理学家Dirk Rudolph领导的团队在德国达姆施塔特GSI亥姆霍兹重离子研究中心，通过将钙同位素撞擊镅的方法再次合成了镆[11]。

命名

镆最先被稱為“eka-鉍”。Ununpentium是該元素獲得正式命名之前，IUPAC元素系統命名法所賦予的臨時名稱。研究人員一般稱之為“元素115”。

命名提议

115号元素主要有两个命名提议，一个是根据法国物理学家保羅·朗之萬命名为langevinium[12]，另一个提议是根据Dubna研究所所在地莫斯科州命名为moscovium[13][14]。IUPAC於2016年11月28日正式採用後者。[15]

中文名稱

2017年1月15日，中華人民共和國全国科学技术名词审定委员会联合国家语言文字工作委员会组织化学、物理学、语言学界专家召开了113号、115号、117号、118号元素中文定名会，將此元素命名為镆。[16]

2017年4月5日，中華民國國家教育研究院的化學名詞審譯委員會審譯修正通過之「化學元素一覽表」將此元素命名為「鏌」，音同「莫」。[17]

未來實驗

Flerov核反應實驗室有計劃研究較輕的镆同位素，所用反應為：241Am + 48Ca。[18]

同位素與核特性

核合成

能產生Z=115复核的目標、發射體組合

下表列出各種可用以產生115號元素的目標、發射體組合。

目標 發射體 CN 結果
208Pb 75As 283Mc 至今失敗
232Th 55Mn 287Mc 至今失敗
238U 51V 289Mc 至今失敗
237Np 50Ti 287Mc 至今失敗
244Pu 45Sc 289Mc 至今失敗
243Am 48Ca 291Mc 反應成功
241Am 48Ca 289Mc 至今失敗
248Cm 41K 289Mc 至今失敗
250Cm 41K 291Mc 至今失敗
249Bk 40Ar 289Mc 至今失敗
249Cf 37Cl 286Mc 至今失敗
251Cf 37Cl 288Mc 尚未嘗試

熱聚變

238U(51V,xn)289−xMc

有強烈證據顯示重離子研究所在2004年底一項氟化鈾(IV)實驗中曾進行過這個反應。他們並未發布任何報告，因此可能並未探測到任何產物原子，這是團隊意料之內的。[19]

243Am(48Ca,xn)291−xMc (x=3,4)

杜布納團隊首先在2003年7月至8月進行了該項反應。在兩次分別進行的實驗中，他們成功探測到3個288Mc原子與一個287Mc原子。2004年6月，他們進一步研究這項反應，目的是要在288Mc衰變鏈中隔離出268Db。團隊在2005年8月重複進行了實驗，證實了衰變的確來自268Db。

同位素發現時序

同位素 發現年份 核反應
287Mc 2003年 243Am(48Ca,4n)
288Mc 2003年 243Am(48Ca,3n)
289Mc 2009年 249Bk(48Ca,4n)[20]
290Mc 2009年 249Bk(48Ca,3n)[20]

同位素產量

熱聚變

下表列出直接合成镆的熱聚變核反應的截面和激發能量。粗體數據代表從激發函數算出的最大值。+代表觀測到的出口通道。

發射體 目標 CN 2n 3n 4n 5n
48Ca 243Am 291Mc 3.7 pb, 39.0 MeV 0.9 pb, 44.4 MeV

理論計算

衰變特性

利用量子穿隧模型的理論計算支持實驗得出的α衰變數據。[21]

蒸發殘留物截面

下表列出各種目標-發射體組合，並給出最高的預計產量。

MD = 多面；DNS = 雙核系統；σ = 截面

目標 發射體 CN 通道（產物） σmax 模型 參考資料
243Am 48Ca 291Mc 3n (288Mc) 3 pb MD [22]
243Am 48Ca 291Mc 4n (287Mc) 2 pb MD [22]
243Am 48Ca 291Mc 3n (288Mc) 1 pb DNS [23]
242Am 48Ca 290Mc 3n (287Mc) 2.5 pb DNS [23]

化學屬性

推算的化學屬性

氧化態

镆預計為7p系的第3個元素，是元素週期表中15 (VA)族最重的成員，位於鉍之下。這一族的氧化態為+V，但穩定性各異。氮的+V態较難形成，因為它有較低的d軌域，而且氮原子容納不下5個配體。磷、砷和銻能夠表現出明顯的+V態特性，但鉍卻很難達到該氧化態，因為其6s2電子不易參與形成化學鍵。這個現象稱為“惰性電子對效應”，一般與6s電子軌域的相對論性穩定性相關。镆預計會延續這個趨勢，並只會具有+III和+I氧化態。氮(I)和鉍(I)也存在，但較罕見，而镆(I)很可能會有一些獨特的屬性。[24]由於自旋軌道耦合作用，鈇可能會有完整的軌域，並具有類似惰性氣體的屬性。這樣的話，镆可能只有一顆價電子，因為Mc+離子會和鈇有相同的電子排布。

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Haire, Richard G. Transactinides and the future elements. Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (编). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 1-4020-3555-1. 
  2. ^ Chemical Data. Ununpentium - Uup （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Royal Chemical Society
  3. ^ Staff  . IUPAC Announces the Names of the Elements 113, 115, 117, and 118. IUPAC. 30 November 2016 [1 December 2016]. （原始内容存档于2016-11-30）. 
  4. ^ St. Fleur, Nicholas. Four New Names Officially Added to the Periodic Table of Elements. New York Times. 1 December 2016 [1 December 2016]. （原始内容存档于2017-08-14）. 
  5. ^ IUPAC Is Naming The Four New Elements Nihonium, Moscovium, Tennessine, And Oganesson. IUPAC. 2016-06-08 [2016-06-08]. （原始内容存档于2016-06-08）. 
  6. ^ Oganessian, Y.T. Super-heavy element research. Reports on Progress in Physics. 2015, 78 (3): 036301. doi:10.1088/0034-4885/78/3/036301. 
  7. ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkoy, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G.; Bogomolov, S. Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am(48Ca,xn)291?x115. Physical Review C. 2004, 69: 021601. doi:10.1103/PhysRevC.69.021601. 
  8. ^ Oganessian; et al. Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am(48Ca,xn)291−x115"] (PDF). JINR preprints. 2003 [2011-06-03]. （原始内容 (PDF)存档于2016-01-17）. 
  9. ^ Oganessian; et al. Results of the experiment on chemical identification of db as a decay product of element 115 (PDF). JINR preprints. 2004 [2011-06-03]. （原始内容 (PDF)存档于2008-05-28）. 
  10. ^ Oganessian, Yu. Ts. Synthesis of elements 115 and 113 in the reaction ^{243}Am+^{48}Ca. Physical Review C. 2005, 72: 034611. doi:10.1103/PhysRevC.72.034611. 
  11. ^ 11.0 11.1 瑞典科学家宣称确认115号元素存在. 科学网. 2013-08-29 [2013-10-23]. 
  12. ^ 115-ый элемент Унунпентиум может появиться в таблице Менделеева. oane.ws. 28 August 2013 [23 September 2015] （俄语）. В свою очередь, российские физики предлагают свой вариант – ланжевений (Ln) в честь известного французского физика-теоретика прошлого столетия Ланжевена. 
  13. ^ Fedorova, Vera. Весенняя сессия Комитета полномочных представителей ОИЯИ. JINR. Joint Institute for Nuclear Research. 30 March 2011 [22 September 2015] （俄语）. 
  14. ^ Zavyalova, Victoria. Element 115, in Moscow's name. Russia & India Report. 25 August 2015 [22 September 2015]. 
  15. ^ Elements 113, 115, 117, and 118 are now formally named nihonium (Nh), moscovium (Mc), tennessine (Ts), and oganesson (Og). IUPAC. 2016-11-30 [2016-11-30]. （原始内容存档于2016-11-30）. 
  16. ^ 全国科技名词委联合国家语言文字工作委员会召开113号、115号、117号、118号元素中文定名会. [2017-02-16]. （原始内容存档于2017-11-06）. 
  17. ^ 本院化學名詞審譯委員會審譯修正通過之「化學元素一覽表」，歡迎使用並提供寶貴建議。. 國家教育研究院. 2017-04-05 [2017-04-17]. （原始内容存档于2017-04-18）. 
  18. ^ Study of heavy and superheavy nuclei (see experiment 1.5). 
  19. ^ List of experiments 2000–2006. （原始内容存档于2007-07-23）. 
  20. ^ 20.0 20.1 引用错误：没有为名为e117的参考文献提供内容
  21. ^ C. S1¥amanta, P. Roy Chowdhury and D.N. Basu. Predictions of alpha decay half lives of heavy and superheavy elements. Nucl. Phys. A. 2007, 789: 142–154. doi:10.1016/j.nuclphysa.2007.04.001. 
  22. ^ 22.0 22.1 Zagrebaev, V. Fusion-fission dynamics of super-heavy element formation and decay (PDF). Nuclear Physics A. 2004, 734: 164. doi:10.1016/j.nuclphysa.2004.01.025. 
  23. ^ 23.0 23.1 Feng, Z; Jin, G; Li, J; Scheid, W. Production of heavy and superheavy nuclei in massive fusion reactions. Nuclear Physics A. 2009, 816: 33. arXiv:0803.1117  . doi:10.1016/j.nuclphysa.2008.11.003. 
  24. ^ Keller, O. L., Jr.; C. W. Nestor, Jr. Predicted properties of the superheavy elements. III. Element 115, Eka-bismuth. Journal of Physical Chemistry. 1974, 78: 1945. doi:10.1021/j100612a015. 

外部連結

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