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다름슈타디움

Darmstadtium
"Uun"이 여기로 이동합니다. UUN으로 약칭되는 소변 검사에 대해서는 소변 요소 질소를 참조하십시오.
다름슈타디움
다름슈타디움
발음
질량수[281]
주기율표의 다름슈타듐
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕소 탄소 질소 산소 플루오린 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브로민 크립톤
루비듐 스트론튬 이트리움 지르코늄 니오븀 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 실버 카드뮴 인듐 주석 안티몬 텔루륨 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로퓸 가돌리늄 테르븀 디스프로슘 홀뮴 에르븀 툴륨 이터븀 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 플래티넘 골드 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로탁티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 칼리포르늄 아인슈타이늄 페르뮴 멘델레븀 노벨륨 로렌시움 러더포디움 두브늄 시보르기움 보륨 하시움 미트네륨 다름슈타디움 뢴트게늄 코페르니슘 니혼륨 플레로븀 모스코비움 리보모륨 테넨신 오가네손
Pt
↑
Ds
↓
(Uhq)
미트네륨 ← 다름슈타듐 → 뢴트게늄
원자번호 (Z)110
그룹.10조
기간7교시
블록 디블록
전자구성[Rn] 5f14 6d8 7s2 (predicted)[3]
포탄당 전자2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 (predicted)[3]
물성
단계 STP에서고체 (predicted)
밀도 (근처)26~27g/cm(predicted)
원자적 성질
산화상태(0, (+2), (+4), (+6), (+8) (predicted)
이온화 에너지
  • 1st: 960 kJ/mol
  • 2nd: 1890 kJ/mol
  • 3rd: 3030 kJ/mol
  • (더보기) (모두 추정)[3]
원자반지름경험적: 오후 132 (predicted)
공유반지름오후 128시 (추정)[8]
기타속성
자연발생합성의
결정구조 체심입방(bcc)
Body-centered cubic crystal structure for darmstadtium

(predicted)[4]
CAS 번호54083-77-1
역사
네이밍그것이 발견된 독일 다름슈타트 이후.
디스커버리제셀샤프 퓌르 슈베리오넨 포충 (1994)
다름슈타듐 동위 원소
주동위원소[9] 썩음
흥겨운 ­춤 반감기 (t1/2) 모드 ­ 제품
279Ds 신스 0.2초 α10% 275ㅎ
SF90% –
281Ds 신스 14초 SF94% –
α6% 277ㅎ
분류: 다름슈타듐
참고 문헌

다름슈타디움은 합성 화학 원소로 기호 D와 원자 번호 110을 가지고 있습니다. 이것은 매우 방사능이 강한데, 가장 안정적인 동위원소인 다름슈타듐-281의 반감기는 약 14초입니다. 다름슈타디움은 1994년 독일 다름슈타트시에 있는 GSI 헬름홀츠 중이온연구센터에 의해 처음 만들어졌고, 그 이름을 따서 명명되었습니다.

주기율표에서 d-block transactinide 원소입니다. 전이 금속의 6d 계열의 8번째 구성원으로서 10족 백금에 대해 더 무거운 상동체로 작용한다는 것을 확인하기 위한 화학적 실험은 아직 수행되지 않았지만, 7족의 구성원입니다. 다름슈타듐은 가벼운 동족체인 니켈, 팔라듐, 백금과 비슷한 성질을 가진 것으로 계산됩니다.

서론

이 섹션은 슈퍼헤비 엘리먼트 § 소개에서 발췌한 내용입니다.[편집]

초중력핵의 합성

A graphic depiction of a nuclear fusion reaction
핵융합 반응에 대한 그래픽 묘사. 두 개의 핵이 하나로 융합되어 중성자를 방출합니다. 이 순간에 새로운 원소를 생성하는 반응은 비슷했는데, 유일한 차이점은 여러 개의 특이한 중성자가 때때로 방출되거나 전혀 방출되지 않는다는 것입니다.

크기가[b] 같지 않은 다른 두 개의 원자핵이 하나로 합쳐지는 핵반응은 초고중력의[a] 원자핵을 만드는 것인데, 대략 두 개의 원자핵이 질량 면에서 불평등할수록 두 개가 반응할 가능성이 커집니다.[15] 더 무거운 핵으로 만들어진 물질은 표적이 되고, 그 표적은 더 가벼운 핵의 광선에 의해 폭격됩니다. 두 개의 핵은 충분히 가까이 접근해야만 하나로 융합될 수 있습니다. 보통 핵은 정전기적 반발력으로 인해 서로 밀어냅니다. 강한 상호작용은 이러한 반발력을 극복할 수 있지만 핵에서 매우 짧은 거리 내에서만 가능합니다. 따라서 빔 핵은 빔 핵의 속도에 비해 이러한 반발력을 미미하게 만들기 위해 크게 가속됩니다.[16] 빔 핵을 가속시키기 위해 빔 핵에 가해지는 에너지는 빔 핵이 빛의 속도의 10분의 1만큼 빠른 속도에 도달하도록 할 수 있습니다. 하지만 너무 많은 에너지가 가해지면 빔 핵이 떨어질 수 있습니다.[16]

충분히 가까이 오는 것만으로는 두 개의 핵이 융합하기에 충분하지 않습니다. 두 개의 핵이 서로 접근할 때 보통 약 10초−20 동안 함께 있다가 하나의 핵을 형성하는 것이 아니라 (반드시 반응 이전과 같은 구성이 아닌) 헤어집니다.[16][17] 이것은 하나의 핵을 형성하려고 시도하는 동안 정전기적 반발력이 형성되는 핵을 찢어버리기 때문에 발생합니다.[16] 표적과 빔의 각 쌍의 특징은 두 개의 핵이 서로 접근하면 핵융합이 일어날 확률로, 핵융합이 일어나기 위해서는 입사 입자가 부딪혀야 하는 가로 면적으로 표현됩니다.[c] 이 핵융합은 핵이 정전기적 반발력을 통해 터널링할 수 있는 양자 효과의 결과로 일어날 수 있습니다. 만약 두 핵이 그 단계를 지나서도 가까이 있을 수 있다면, 여러 핵 상호작용은 에너지의 재분배와 에너지 평형을 초래합니다.[16]

외부영상
video icon 호주 국립대학의[19] 계산에 근거한 핵융합 실패 시각화

결과적으로 생성된 병합은 화합물 핵이라고 하는 들뜬 상태이므로[20] 매우 불안정합니다.[16] 더 안정된 상태에 도달하기 위해, 일시적인 결합은 더 안정된 핵의 형성 없이 핵분열을 할 수 있습니다.[21] 다른 방법으로, 화합물 핵은 몇 개의 중성자를 방출하여 여기 에너지를 운반할 수 있습니다. 만약 후자가 중성자 방출에 충분하지 않다면, 합병은 감마선을 생성할 것입니다. 이것은 최초의 핵 충돌 후 약−16 10초 후에 일어나 더 안정적인 핵이 생성됩니다.[21] IUPAC/IUPAP 공동 작업당(JWP)의 정의에 따르면 화학 원소는 10초−14 이내에 핵이 붕괴되지 않은 경우에만 발견된 것으로 인식될 수 있습니다. 이 값은 핵이 외부 전자를 획득하여 화학적 특성을 나타내는 데 걸리는 시간을 추정하기 위해 선택되었습니다.[22][d]

부패 및 탐지

빔은 표적을 통과하여 다음 챔버인 분리막에 도달하고, 새로운 핵이 생성되면 이 빔으로 운반됩니다.[24] 분리기에서 새로 생성된 핵은 다른 핵종(원래 빔 및 다른 반응 생성물의 핵종)[e]과 분리되어 표면 장벽 검출기로 전달되어 핵을 정지시킵니다. 디텍터에 발생할 예정인 충격의 정확한 위치가 표시되어 있으며, 디텍터의 에너지와 도착 시간도 표시되어 있습니다.[24] 이동하는 데는−6 10초 정도가 소요되는데, 검출되기 위해서는 핵이 이렇게 오래 살아남아야 합니다.[27] 붕괴가 등록되면 핵은 다시 기록되고, 붕괴가 일어난 위치와 에너지, 시간을 측정합니다.[24]

핵의 안정성은 강한 상호작용에 의해 제공됩니다. 그러나 핵이 커지면 가장 바깥쪽의 핵자(양성자와 중성자)에 대한 영향력이 약해지기 때문에 그 범위는 매우 짧습니다. 동시에 양성자 사이의 정전기적 반발력에 의해 핵이 찢어지고, 그 범위는 제한되지 않습니다.[28] 강한 상호작용에 의해 제공되는 총 결합 에너지는 핵자의 수에 따라 선형적으로 증가하는 반면, 정전기적 반발력은 원자 번호의 제곱에 따라 증가하며, 즉 후자는 더 빠르게 성장하고 무거운 핵과 슈퍼헤비핵에 대해 점점 더 중요해집니다.[29][30] 따라서 이론적으로[31] 슈퍼헤비핵은 알파 붕괴와 자발적 핵분열과 같은 반발력에 의해 발생하는 붕괴 모드를 통해 주로 붕괴되는 것으로 지금까지 관찰되었습니다[32].[f] 거의 모든 알파 방출체는 210개가 넘는 핵자를 가지고 있으며,[34] 주로 자발 핵분열을 겪고 있는 가장 가벼운 핵종은 238개입니다.[35] 두 붕괴 모드 모두에서 핵은 각 모드에 해당하는 에너지 장벽에 의해 붕괴가 억제되지만, 이를 통해 터널링할 수 있습니다.[29][30]

Apparatus for creation of superheavy elements
JINR의 Ferov 핵반응 실험실에 설치된 Dubna Gas-filled Recoil Separator를 이용한 초중력 원소 생성 장치의 구성도 전자의 쌍극자 자석과 후자의 4극자 자석으로 인해 검출기와 빔 집속 장치 내의 궤적이 바뀝니다.[36]

알파 입자는 일반적으로 핵자당 알파 입자의 질량이 핵을 떠날 때 운동 에너지로 사용될 수 있는 에너지를 남길 수 있을 정도로 충분히 작기 때문에 방사성 붕괴에서 생성됩니다.[37] 자발적 핵분열은 정전기적 반발력에 의해 핵이 찢어져 발생하며, 동일한 핵분열의 다양한 경우에 다양한 핵을 생성합니다.[30] 원자 수가 증가함에 따라 자발적 핵분열은 더 중요해집니다: 자발적 핵분열 부분 반감기는 우라늄(원소 92)에서 노벨륨(원소 102)으로 23배 [38]감소하고 토륨(원소 90)에서 페르뮴(원소 100)으로 30배 감소합니다.[39] 따라서 이전의 액체 방울 모델은 약 280개의 핵자를 가진 핵분열 장벽이 사라지기 때문에 거의 즉시 자발적인 핵분열이 일어날 것이라고 제안했습니다.[30][40] 이후의 핵탄두 모형은 약 300개의 핵자를 가진 핵들이 자발적인 핵분열에 더 저항력이 있고 반감기가 길수록 알파 붕괴를 주로 겪을 것이라는 안정성의 섬을 형성할 것이라고 제안했습니다.[30][40] 이후의 발견들은 예측된 섬이 원래 예상보다 더 멀리 있을 수 있다는 것을 암시했습니다; 그것들은 또한 장수하는 악티니드와 예측된 섬 사이의 중간 핵이 변형되고 껍질 효과로부터 추가적인 안정성을 얻는 것을 보여주었습니다.[41] 예상되는 섬에 더 가까운 [42]실험뿐만 아니라 더 가벼운 슈퍼헤비핵에 [38]대한 실험은 자발적 핵분열에 대해 이전에 예상했던 것보다 더 큰 안정성을 보여줌으로써 핵에 대한 포탄 효과의 중요성을 보여주었습니다.[g]

알파 붕괴는 방출된 알파 입자에 의해 기록되며, 붕괴 생성물은 실제 붕괴 전에 쉽게 결정됩니다. 이러한 붕괴 또는 연속적인 붕괴가 알려진 핵을 생성하면 반응의 원래 생성물을 쉽게 결정할 수 있습니다.[h] (붕괴 사슬 내의 모든 붕괴가 실제로 서로 관련되어 있다는 것은 이 붕괴들의 위치에 의해 성립되며, 이는 반드시 같은 장소에 있어야 합니다.)[24] 알려진 핵은 붕괴 에너지(또는 보다 구체적으로는 방출된 입자의 운동 에너지)와 같은 붕괴의 특정 특성에 의해 인식될 수 있습니다.[i] 그러나 자연 핵분열은 생성물로서 다양한 핵을 생성하기 때문에 딸로부터 원래 핵종을 판별할 수 없습니다.[j]

따라서 초중력원소의 합성을 목표로 하는 물리학자들이 이용할 수 있는 정보는 검출기에서 수집된 정보, 즉 입자의 위치, 에너지, 검출기에 도달하는 시간, 그리고 입자의 붕괴에 대한 정보입니다. 물리학자들은 이 데이터를 분석하여 그것이 실제로 새로운 원소에 의해 발생한 것이며 주장된 것과 다른 핵종에 의해 발생했을 수 없다는 결론을 내리고자 합니다. 종종 데이터가 새 요소가 확실히 생성되었다는 결론을 내리기에는 충분하지 않으며 관측된 효과에 대한 다른 설명이 없습니다. 데이터 해석에 오류가 발생했습니다.[k]

역사

다름슈타디움의 이름과 같은 다름슈타디움의 도심.

디스커버리

1994년 11월 9일 독일 다름슈타트에 있는 중이온연구소(Gesellschaft für Schwerionenforschung, GSI)에서 시구르드 호프만의 지휘 아래 피터 암브루스터와 고트프리트 뮌젠베르크에 의해 처음 발견되었습니다. 연구팀은 중이온가속기에서 니켈-62의 가속 핵을 탑재한 납-208 표적을 폭격하여 동위원소 다름슈타듐-269의 단일 원자를 발견했습니다.[53]

Pb + Ni → Ds + n

11월 12일과 17일에는 두 개의 원자가 추가로 발견되었습니다.[53] (또 다른 하나는 11월 11일에 발견되었다고 보고되었으나, 그것은 빅토르 니노프가 조작한 데이터에 근거한 것으로 밝혀졌고, 그 후 철회되었습니다.)[54]

같은 일련의 실험에서 같은 팀은 더 무거운 니켈-64 이온을 사용하여 반응을 수행하기도 했습니다. 두 번의 실행 동안 9개의 D 원자가 알려진 딸의 부패 특성과의 상관관계에 의해 설득력 있게 검출되었습니다.[55]

Pb + Ni → Ds + n

이에 앞서 1986~87년에는 두브나(당시 소련)의 핵공동연구소에서, 1990년에는 GSI에서 합성 시도가 실패했습니다. 1995년 로렌스 버클리 국립 연구소에서의 시도는 Bi와 Co의 폭격에서 형성된 새로운 동위원소 Ds의 발견을 암시하는 징후를 보였으나 결정적으로 언급하지는 않았습니다. 그리고 마찬가지로 결정적이지 않은 1994년 JINR 시도는 Ds가 Pu와 S로부터 생성된 징후를 보여주었습니다. 각각의 팀은 110번 원소에 대한 자신의 이름을 제안했습니다. 미국 팀은 105번 원소에 대한 이름 짓기 논란을 해결하기 위해 오토 한의 이름을 따서 하늄을 제안했고, 러시아 팀은 앙리 베크렐의 이름을 따서 베크렐륨을 제안했고, 독일 팀은 다름슈타트의 이름을 따서 다름슈타듐을 제안했습니다. 그들의 연구소의 [56]소재지 IUPAC/IUPAP 합동 작업당(JWP)은 2001년 보고서에서 GSI 팀을 발견자로 인정하여 원소 이름을 제안할 권리를 부여했습니다.[57]

네이밍

이름 없는 원소와 발견되지 않은 원소에 대한 멘델레예프의 명명법을 사용하여 다름슈타듐을 에카-플래티넘이라고 알아야 합니다. 1979년, IUPAC는 원소가 발견되고 영구적인 이름이 결정될 때까지 그 원소를 장소 소유자로서 체계적인 원소 이름인 [58]Ununnilium(우운의 해당 기호와 함께)이라고 부르도록 권장 사항을 발표했습니다. 화학 교실에서부터 고급 교과서에 이르기까지 모든 수준의 화학계에서 널리 사용되고 있지만, 이 분야의 과학자들 사이에서 권장 사항은 대부분 무시되었으며, 그들은 E110, (110) 또는 심지어 단순히 110이라는 기호로 "요소 110"이라고 불렀습니다.[3]

1996년, 러시아 팀은 앙리 베크렐의 이름을 따서 베크렐리움이라는 이름을 제안했습니다.[59] 1997년 미국 팀은 오토 한(Otto Hahn)의 이름을 따서 하늄이라는[60] 이름을 제안했습니다(이전에는 이 이름이 105번 원소에 사용되었습니다).

다름슈타디움(Ds)이라는 이름은 GSI 팀이 이 원소가 발견된 다름슈타트 시를 기리기 위해 제안한 것입니다.[61][62] GSI 팀은 원래 원소가 발견된 Wixhausen으로 알려진 다름슈타트 교외의 이름을 따서 Wixhausium이라는 이름을 붙이는 것도 고려했지만 결국 다름슈타트움으로 결정했습니다.[63] 독일의 긴급 전화번호가 1-1-0이기 때문에 폴리시움은 농담으로 제안되기도 했습니다.[64] 다름슈타디움이라는 새로운 이름은 2003년 8월 16일 IUPAC에 의해 공식적으로 추천되었습니다.[61]

동위 원소

주 기사: 다름슈타듐 동위 원소
다름슈타듐 동위 원소 목록
동위 원소 반감기[l] 썩음
모드 		디스커버리
연도 		디스커버리
반동[65]
가치 심판을 보다
267Ds[m] µ 10개 [66] α 1994 209Bi(59Co,n)
269Ds 230 µ [66] α 1994 208Pb(62Ni,n)
270Ds 205 µ [66] α 2000 207Pb(64Ni,n)
270mDs 10ms [66] α 2000 207Pb(64Ni,n)
271Ds 90ms [66] α 1994 208Pb(64Ni,n)
271mDs 1.7 ms [66] α 1994 208Pb(64Ni,n)
273Ds 240 µ [66] α 1996 244Pu(34S,5n)[67]
275Ds 62 µ [68] α 2023 232Th(48Ca,5n)
276Ds 150 µ [69] SF, α 2022 232Th(48Ca,4n)[69]
277Ds 3.5ms [70] α 2010 285Fl(-,2α)
279Ds 186ms [71] SF, α 2003 287Fl(-,2α)
280Ds[72] 360 µ [73][74][75] SF 2021 288Fl(-,2α)
281Ds 14초 [76] SF, α 2004 289Fl(-,2α)
281mDs[m] 900ms [66] α 2012 293mLv(-,3α)

다름슈타듐은 안정하거나 자연적으로 존재하는 동위원소가 없습니다. 두 개의 원자를 융합하거나 더 무거운 원소의 붕괴를 관찰함으로써 실험실에서 몇 가지 방사성 동위원소가 합성되었습니다. 267, 269–271, 273, 275–277, 279–281의 원자량을 가진 11종의 다름슈타듐 동위원소가 보고되었지만, 다름슈타듐-267은 확인되지 않았습니다. 다름슈타듐-270, 다름슈타듐-271, 다름슈타듐-281 등 3개의 다름슈타듐 동위원소가 준안정 상태를 알고 있었지만, 다름슈타듐-281의 준안정 상태는 확인되지 않았습니다.[77] 이들 대부분은 주로 알파 붕괴를 통해 붕괴되지만 일부는 자발적인 핵분열을 겪습니다.[78]

안정과 반감기

일본 원자력청의 모델에 따른 붕괴 모드 도표는 안정성 섬 내에서 총 반감기가 1년을 초과(원형)하고 주로 알파 붕괴를 겪고 있는 몇몇 슈퍼헤비핵종을 예측하며, 반감기는 Ds에서 300년으로 추정됩니다.[79]

모든 다름슈타듐 동위원소는 매우 불안정하고 방사성을 띠고 있으며, 일반적으로 무거운 동위원소는 가벼운 동위원소보다 더 안정적입니다. 가장 안정한 것으로 알려진 다름슈타듐 동위원소인 Ds는 가장 무거운 다름슈타듐 동위원소이기도 합니다. 반감기는 14초입니다. 동위원소 Ds의 반감기는 0.18초이며, 확인되지 않은 Ds의 반감기는 0.9초입니다. 나머지 동위원소와 준안정 상태는 1마이크로초에서 70밀리초 사이의 반감기를 가지고 있습니다.[78] 그러나 몇몇 알려지지 않은 다름슈타듐 동위원소는 반감기가 더 길 수 있습니다.[80]

양자 터널링 모델에서의 이론적 계산은 알려진 다름슈타듐 동위원소에 대한 실험적 알파 붕괴 반감기 데이터를 재현합니다.[81][82] 또한 마법의 중성자 수(184개)[3]를 가진 미발견 동위원소 Ds의 알파 붕괴 반감기는 311년 정도일 것으로 예측합니다. 그러나 마법이 아닌 Ds 동위원소의 경우 ~350년 알파 붕괴 반감기를 정확히 예측합니다.[80][83]

예측속성

핵 특성 외에 다름슈타듐이나 그 화합물의 특성은 측정되지 않았습니다. 이는 극도로 제한적이고 값비싼 생산과[84] 다름슈타듐(그리고 그 모체)이 매우 빨리 붕괴되기 때문입니다. 다름슈타듐 금속의 특성은 알려지지 않은 채 오직 예측만 가능합니다.

화학의

다름슈타듐은 6d 계열의 전이금속 중 8번째 원소로 백금족 금속과 매우 비슷해야 합니다.[62] 이온화 전위와 원자 및 이온 반경에 대한 계산은 더 가벼운 동족체 백금의 계산과 비슷하므로 다름슈타듐의 기본 특성은 다른 10족 원소인 니켈, 팔라듐, 백금과 유사할 것임을 암시합니다.[3]

다름슈타듐의 화학적 성질을 예측하는 것은 최근 많은 관심을 받지 못하고 있습니다. 다름슈타디움은 매우 고귀한 금속이어야 합니다. Ds2+/Ds 커플의 예상 표준 환원 전위는 1.7 V입니다.[3] 담슈타듐의 산화 상태는 가벼운 10족 원소 중 가장 안정한 산화 상태를 기준으로 +6, +4, +2 상태로 예측되지만, 중성 상태는 수용액에서 가장 안정한 상태로 예측됩니다. 이에 비해 백금만이 그룹에서 최대 산화 상태인 +6을 보이는 반면 가장 안정한 상태는 니켈과 팔라듐 모두 +2인 것으로 알려져 있습니다. 또한 보륨(요소 107)에서 다름슈타듐(요소 110)까지의 원소의 최대 산화 상태는 기체상에서는 안정적일 수 있지만 수용액상에서는 안정적일 수 없을 것으로 예상됩니다.[3] DsF6(Darmstadium hexafluoride)는 전자 구조와 이온화 전위가 매우 유사한 가벼운 상동체인6 6불화 백금(PtF)과 매우 유사한 특성을 가질 것으로 예상됩니다.[3][85][86] 또한 PtF와6 동일한 팔면체 분자기하학을 가질 것으로 예상됩니다.[87] 다른 예측된 다름슈타듐 화합물은 다름슈타듐 카바이드(DsC)와 다름슈타듐 테트라클로라이드(DsCl4)이며, 둘 다 그들의 가벼운 상동체처럼 행동할 것으로 예상됩니다.[87] +2 산화 상태인 Pt(CN)2에서 우선적으로 시안화 복합체를 형성하는 백금과 달리 다름슈타듐은 우선적으로 중성 상태를 유지하고 대신 Ds(CN)2−
2을 형성하여 일부 다중 결합 특성을 갖는 강한 Ds-C 결합을 형성할 것으로 예상됩니다.[88]

물리적, 원자적

다름슈타듐은 일반적인 조건에서 고체가 될 것으로 예상되며, 면심입방구조에서 결정화되는 가벼운 동족체와 달리 체심입방구조에서 결정화될 것으로 예상되는데, 이들과 다른 전자 전하 밀도를 가질 것으로 예상되기 때문입니다.[4] 밀도가 약 26~27g3/cm인 매우 무거운 금속이어야 합니다. 이에 비해 밀도를 측정한 원소 중 가장 밀도가 높은 오스뮴은 밀도가 22.61g/cm에3 불과합니다.[5][6]

다름슈타듐의 외부 전자 구성은 6d8 7s로2 계산되며, 이는 Aufbau 원리를 준수하며 백금의 외부 전자 구성인 5d9 6s를1 따르지 않습니다. 이것은 7번째2 주기 전체에 걸쳐 7s 전자쌍이 상대론적으로 안정화되었기 때문에 104에서 112까지의 원소 중 어느 것도 Aufbau 원칙을 위반하는 전자 구성을 가질 것으로 예상되지 않습니다. 다름슈타듐의 원자반경은 오후 132시경이 될 것으로 예상됩니다.[3]

실험화학

다름슈타듐의 화학적 특성에 대한 명확한 결정은 다름슈타듐 동위원소의 짧은 반감기와 매우 작은 규모로 연구될 수 있는 제한된 수의 휘발성 화합물 때문에 아직 확립되지[89] 않았습니다. 충분히 휘발성일 가능성이 있는 몇 안 되는 다름슈타듐 화합물 중 하나는 다름슈타듐 육불화물(DsF
6)인데, 이는 더 가벼운 상동체인 6불화 백금(PtF
6)이 60°C 이상의 휘발성이므로 다름슈타듐의 유사 화합물도 충분히 휘발성일 수 있습니다.[62] 휘발성 8불화물(DsF
8)도 가능할 수 있습니다.[3] 트랜치니드에 대한 화학적 연구가 수행되려면 최소 4개의 원자가 생성되어야 하고 사용된 동위원소의 반감기가 최소 1초 이상이어야 하며 생성 속도가 일주일에 1개 이상이어야 합니다.[62] 가장 안정적으로 확인된 다름슈타듐 동위원소인 Ds의 반감기가 14초로 화학적 연구를 수행할 수 있을 정도로 길지만, 통계적으로 유의미한 결과를 얻기 위해서는 다름슈타듐 동위원소의 생성 속도를 높이고 실험을 수주 또는 수개월간 진행해야 한다는 점도 걸림돌입니다. 다름슈타듐 동위원소를 분리하고 다름슈타듐의 기체상 및 용액화학에 대한 자동화된 시스템 실험을 위해 분리 및 검출을 지속적으로 수행해야 합니다. 무거운 원소의 수율은 가벼운 원소의 수율보다 낮을 것으로 예상되기 때문에, 보륨과 하슘에 사용되는 일부 분리 기술을 재사용할 수 있습니다. 그러나 다름슈타듐의 실험화학은 코페르니슘에서 간모륨에 이르기까지 무거운 원소의 실험화학만큼 주목을 받지 못했습니다.[3][89][90]

중성자가 풍부한 다름슈타듐 동위원소가 가장 안정적이며[78], 따라서 화학 연구에 더 유망합니다.[3][62] 그러나, 그것들은 더 무거운 원소들의 알파 붕괴로부터만 간접적으로 생산될 수 있고,[91][92][93] 간접적인 합성 방법은 직접적인 합성 방법만큼 화학 연구에 유리하지 않습니다.[3] 중성자가 풍부한 동위원소 Ds와 Ds가 토륨-232와 칼슘-48 사이의 반응에서 직접적으로 생성될 수 있지만 수율은 낮을 것으로 예상되었습니다.[3][94][95] 여러 번의 성공적인 시도 끝에 Ds는 2022년에 이 반응에서 생성되었으며 예측과 일치하는 반감기가 밀리초 미만이고 수율이 낮은 것으로 관찰되었습니다.[69] 또한 Ds는 (Fl의 손녀로서) 간접적인 방법을 사용하여 성공적으로 합성되었으며 화학적 연구를 수행하기에 충분히 길지 않은 3.5 ms의 짧은 반감기를 가지고 있음을 발견했습니다.[70][92] 화학 연구를 위해 충분히 긴 반감기를 가진 유일하게 알려진 다름슈타듐 동위원소는 Ds인데, 이 동위원소는 Fl의 손녀로 생산되어야 할 것입니다.[96]

참고 항목

메모들

  1. ^ 핵물리학에서 원소의 원자번호가 높으면 무거운 원소라고 하는데, 납(82번 원소)이 그런 무거운 원소의 한 예입니다. "초중력 원소"라는 용어는 일반적으로 원자 번호가 103보다 큰 원소를 말합니다. (원자 번호가 100[10] 또는 112보다 큰 등 다른 정의도 있지만, 때때로 [11]이 용어는 "트랜스액티나이드"라는 용어와 동등하게 제시되며, 이는 가상적인 초중력계의 시작 앞에 상한을 두는 것입니다.)[12] "중동위원소"와 "중동위원소"는 공통어로 이해할 수 있는 것을 의미합니다. 각각 높은 질량의 동위원소와 높은 질량의 핵을 의미합니다.
  2. ^ 2009년, Oganessian이 이끄는 JINR의 한 팀은 대칭적인 Xe + Xe 반응으로 하시움을 생성하려는 그들의 시도의 결과를 발표했습니다. 그들은 그러한 반응에서 단 하나의 원자도 관찰하지 못했고, 핵 반응 확률의 척도인 단면의 상한을 2.5 pb로 두었습니다.[13] 이에 비해 하슘 발견을 초래한 반응인 Pb + Fe는 발견자들이 추정한 바와 같이 ~20 pb(더 구체적으로는 19+19
    -11     pb)의 단면을 가지고 있었습니다.[14]
  3. ^ 빔 입자를 가속시키기 위해 빔 입자에 가해지는 에너지의 양은 단면의 값에도 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어 Si + n → Al + p 반응에서 단면은 12.3 MeV에서 370 mb에서 18.3 MeV에서 160 mb로 부드럽게 변화하며, 최대 값은 380 mb로 13.5 MeV에서 넓은 피크를 보입니다.
  4. ^ 이 수치는 또한 복합핵의 수명에 대해 일반적으로 허용되는 상한을 표시합니다.[23]
  5. ^ 이러한 분리는 생성된 핵이 반응하지 않은 빔 핵보다 표적을 더 느리게 이동한다는 것을 기반으로 합니다. 분리기에는 움직이는 입자에 대한 영향이 입자의 특정 속도에 대해 상쇄되는 전기장과 자기장이 포함되어 있습니다.[25] 또한 이러한 분리는 비행 시간 측정과 반동 에너지 측정을 통해 도움을 받을 수 있습니다. 이 둘을 결합하면 핵의 질량을 추정할 수 있습니다.[26]
  6. ^ 모든 부패 모드가 정전기적 반발력에 의해 발생하는 것은 아닙니다. 예를 들어 베타 붕괴는 약한 상호작용으로 인해 발생합니다.[33]
  7. ^ 핵의 바닥 상태가 에너지와 모양에 차이가 있다는 것과 특정한 수의 핵자가 핵의 더 큰 안정성에 해당한다는 것은 1960년대에 이미 알려져 있었습니다. 그러나 슈퍼헤비핵은 너무 변형되어 핵을 형성할 수 없어 핵구조가 존재하지 않는 것으로 추정되었습니다.[38]
  8. ^ 핵의 질량은 직접적으로 측정되는 것이 아니라 다른 핵의 질량으로부터 계산되기 때문에 이러한 측정을 간접적이라고 합니다. 직접적인 측정도 가능하지만, 대부분의 경우 슈퍼헤비핵은 사용할 수 없었습니다.[43] 2018년 LBNL에서 최초로 직접적으로 슈퍼헤비핵의 질량을 측정한 것이 보고되었습니다.[44] 질량은 이동 후 핵의 위치에서 결정되었습니다. (이동은 자석이 있는 상태에서 이루어졌기 때문에 핵의 질량 대 전하 비율과 연결된 위치는 핵의 궤적을 결정하는 데 도움이 됩니다.)[45]
  9. ^ 만약 붕괴가 진공에서 일어난다면, 붕괴 전후의 고립계의 총 운동량이 보존되어야 하기 때문에 딸핵도 작은 속도를 받게 될 것입니다. 따라서 두 속도의 비율과 그에 따른 운동 에너지의 비율은 두 질량의 비율과 반대가 될 것입니다. 붕괴 에너지는 알파 입자의 알려진 운동 에너지와 딸핵의 운동 에너지의 합(전자의 정확한 부분)과 같습니다.[34] 이 계산은 실험에도 적용되지만, 핵은 탐지기에 묶여 있기 때문에 붕괴 후 움직이지 않는다는 차이점이 있습니다.
  10. ^ 자발적인 핵분열은 JINR의 선도적인 과학자인 [46]소련의 물리학자 게오르기 플레로프에 의해 발견되었고, 따라서 그것은 그 시설에 "취미마"였습니다.[47] 대조적으로, LBL 과학자들은 핵분열 정보가 원소 합성 주장에 충분하지 않다고 믿었습니다. 그들은 자발적인 핵분열이 새로운 원소를 식별하는 데 사용될 만큼 충분히 연구되지 않았다고 믿었습니다. 왜냐하면 화합물 핵이 양성자나 알파 입자처럼 전하를 띤 입자가 아닌 중성자만 분출했다는 것을 입증하는 데 어려움이 있었기 때문입니다.[23] 따라서 그들은 연속적인 알파 붕괴에 의해 새로운 동위원소를 이미 알려진 동위원소와 연결하는 것을 선호했습니다.[46]
  11. ^ 예를 들어, 원소 102는 1957년 스웨덴 스톡홀름 카운티의 노벨 물리학 연구소에서 잘못 확인되었습니다.[48] 이 원소의 생성에 대한 이전의 확실한 주장은 없었고, 이 원소는 스웨덴, 미국, 영국의 발견자인 노벨륨에 의해 이름이 붙여졌습니다. 나중에 신원 확인이 잘못된 것으로 나타났습니다.[49] 이듬해 RL은 스웨덴의 결과를 재현하지 못하고 대신 원소 합성을 발표했는데, 이 주장은 나중에 반증되기도 했습니다.[49] JINR은 그들이 최초로 이 원소를 만들었다고 주장했고, 졸리오튬이라는 새로운 원소에 자신들의 이름을 제안했습니다.[50] 소련의 이름 또한 받아들여지지 않았습니다(JINR은 후에 102번 원소의 이름을 "허스티"라고 불렀습니다).[51] 이 이름은 1992년 9월 29일에 서명된 원소 발견 우선권에 대한 그들의 판결에 대한 서면 응답으로 IUPAC에 제안되었습니다.[51] "노벨리움"이라는 이름은 널리 사용되었기 때문에 변하지 않았습니다.[52]
  12. ^ 소스에 따라 반감기에 대한 값이 달라지며 가장 최근에 게시된 값이 나열됩니다.
  13. ^ a b 이 동위원소는 확인되지 않았습니다

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