7조 요소

Group 7 element
그룹 7이라고도 하는 그룹 VIIA(CAS)에 대해서는 할로겐을 참조하십시오.
주기율표의 7그룹
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕소 카본 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 브롬 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 유로피움 가돌리늄 터븀 디스프로슘 홀뮴 에르비움 툴륨 이터븀 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 플래티넘 골드 수성(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로탁티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 칼리포늄 아이슈타인 페르미움 멘델레비움 노벨륨 로렌시움 러더포디움 더브늄 시보리움 보흐리움 하시움 마이트네륨 다름슈타티움 로엔트게늄 코페르니슘 니혼이움 플레로비움 모스크바 주 리버모륨 테네시주 오가네손
6조 ← → 8조
IUPAC 그룹번호 7
요소별명 망간기
CAS 그룹번호
(US,패턴A-B-A)
 VIIB
구 IUPAC 번호
(유럽, 패턴 A-B)
 비아
↓ 기간
4
Image: Manganese
망간(Mn)
25전이금속
5
Image: Technetium
테크네튬(Tc)
43전이금속
6
Image: Rhenium bar
레늄 (Re)
75전이금속
7 보흐리움 (Bh)
107전이금속

전설

원시적 요소
방사성 붕괴에 의한 원소
합성 원소
원자 번호 색상:
블랙=솔리드

IUPAC 명명법으로 번호가 매겨진 그룹 7은 주기율표의 원소 그룹입니다.망간(Mn), 테크네튬(Tc), 레늄(Re), 보륨(Bh)을 함유하고 있습니다.이 그룹은 주기율표의 d-블록에 있으며, 따라서 전이금속입니다.이 그룹은 때때로 가장 가벼운 멤버의 이름을 따서 망간 그룹 또는 망간 그룹이라고 불리기도 하지만, 그룹 자체는 전이 금속의 더 넓은 그룹에 속하기 때문에 사소한 이름을 얻지 못했습니다.

그룹 7 원소는 주 그룹 산화 상태(+7)를 갖는 경향이 있지만, 이 경향은 이전 그룹보다 현저하게 일관성이 떨어집니다.다른 그룹과 마찬가지로, 이 그룹의 구성원들은 전자 구성에서 패턴을 보여주고, 특히 가장 바깥쪽의 껍질은 화학적 행동의 경향을 낳습니다.자연계에서 망간은 상당히 흔한 원소인 반면 레늄은 희귀하고 테크네튬은 미량으로만 발생하며 보륨은 전적으로 합성입니다.

물리적 특성

그룹 7의 추세는 덜 두드러지기는 하지만 다른 초기 d-block 그룹의 추세를 따르며 5번째에서 6번째 기간을 지날 때 코어에 채워진 f-shell을 추가하는 것을 반영합니다.망간을 제외한 7족 원소는 모두 육방정계밀폐(hcp) 구조에서 결정화되며, 이는 bcc 구조에서 결정화됩니다.보흐리움은 또한 hcp 구조에서 결정화될 것으로 예상됩니다.[1]

아래 표는 그룹 7 요소의 주요 물리적 특성을 요약한 것입니다.물음표 값이 예측됩니다.[2]

그룹 7 요소의 속성
이름. Mn,망간 Tc, 테크네튬 레, 레늄 Bh, 보흐리움
융점 1519K (1246°C) 2430K (2157°C) 3459K (3186°C) 알 수 없는 ­
비등점 2334K (2061°C) 4538K (4265°C) 5903K (5630°C) 알 수 없는 ­
밀도 7.21g·cm−3 11g·cm−3 21.02g·cm−3 26-27g−3?[3][4]
외모 은빛 금속성의 은빛의 은빛의 알 수 없는 ­
원자 반지름 127 pm 136 pm 오후 137시 128시?[2]

화학적 성질

다른 그룹들과 마찬가지로, 이 과의 구성원들은 전자 배열, 특히 바깥쪽 껍질의 패턴을 보여줍니다.

Z 요소 전자/쉘 수
25 망간을 2, 8, 13, 2
43 테크네튬 2, 8, 18, 13, 2
75 레늄 2, 8, 18, 32, 13, 2
107 보흐리움 2, 8, 18, 32, 32, 13, 2

그룹의 모든 구성원은 쉽게 +7의 그룹 산화 상태를 나타내고 그룹이 하강할수록 상태가 안정됩니다.테크네튬은 안정적인 +4 상태를, 레늄은 안정적인 +4 및 +3 상태를 나타냅니다.

따라서 보흐리움 또한 이러한 낮은 상태를 나타낼 수 있습니다.+7 산화 상태가 더 높은 것은 과망간산, 과테크네이트산, 과레네이트와 유사한 과보레이트, BhO와4− 같은 옥시아니온에 존재할 가능성이 더 높습니다.그럼에도 불구하고, 보륨(VII)은 수용액에서 불안정할 가능성이 높고, 더 안정한 보륨(IV)으로 쉽게 환원될 것입니다.[5]

컴파운드

산화물

망간

망간()IV) 산화물

망간은 다양한 산화물을 형성합니다.MnO, MnO34, MnO23, MnO, MnO2, MnO3 및 MnO27 망간(II) 산화물은 녹색 결정을 형성하는 무기 화합물입니다.많은 모노옥사이드와 마찬가지로 MnO는 양이온과 음이온이 모두 팔각 배위된 암염 구조를 채택합니다.또한 많은 산화물과 마찬가지로 망간(II) 산화물은 종종 비화학량론적입니다. 그 조성은 MnO에서 MnO까지1.045 다양할 수 있습니다.[6] 망간(II,III) 산화물은 망간 산화물을 1000 °C 이상의 공기에서 가열할 때 생성됩니다.[6]상당한 연구가 나노결정II MnO와 Mn의VI 산화 또는 Mn의 환원을 수반하는34 다양한 합성을 생산하는 것에 집중되어 있습니다.[7][8][9] 망간(III) 산화물은 다른 많은 전이금속 산화물과는 달리, 그것이 반원형(AlO23) 구조를 채택하지 않는다는 점에서 다릅니다.[6]일반적으로 α-MnO와 γ-MnO의 두 가지 형태가 알려져 있지만 CaIrO 구조를 갖는 고압 형태도 보고되었습니다.망간()IV) 산화물은 망간의 주 광석이자 망간 결절의 구성 성분인 광물 피롤루사이트로서 검거나 갈색의 고체가 자연적으로 발생합니다.MnO의2 주된 용도는 알칼리 전지 및 아연-탄소 전지와 같은 건식 전지에 사용됩니다.[6]망간(VII) 산화물은 결정질 형태가 짙은 녹색입니다.액체는 반사된 빛에 의해 녹색이고 투과된 빛에 의해 빨간색입니다.[12]사염화 탄소에 용해되며, 물과 접촉하면 분해됩니다.

테크네튬

테크네튬()IV) 산화물

테크네튬의 주요 산화물은 테크네튬(IV) 산화물 및 테크네튬(VII) 산화물.테크네튬()IV) 산화물은 1949년 수산화암모늄 아래 과테크네테이트 암모늄 용액을 전기분해함으로써 처음 제조되었습니다.몰리브덴 및 레늄으로부터 테크네튬을 분리하는 데 종종 사용되었습니다.[13][14][15]더 효율적인 방법은 아연 금속과 염산, 염화연, 하이드라진, 하이드록실아민, 아스코르브산,[14] 헥사클로로테네테이트[16] 포타슘의 가수분해 또는 불활성 분위기 하에서 과테네테이트 암모늄의 분해에 의한 과테네테이트의 환원입니다.[13][17][18]450°C에서 산소와 반응하여 테크네튬(VII) 산화물을 생성합니다.

테크네튬(VII) 산화물은 450-500℃에서 테크네튬의 산화에 의해 직접 제조될 수 있습니다.[19]그것은 분자 쌍성 금속 산화물의 드문 예입니다.다른 예로는 루테늄(VIII) 산화물과 오스뮴(VIII) 산화물이 있습니다.단자와 가교 Tc-O 결합이 각각 167pm, 184pm이고 Tc-O-Tc 각도가 180°[20]인 중심대칭 코너 공유 쌍사면체 구조를 채택하고 있습니다.

레늄

레늄의 주요 산화물은 레늄()입니다.IV) 산화물 및 레늄(VII) 산화물.레늄()IV) 산화물은 회색에서 검은색의 결정성 고체로, 비율에 의해 형성될 수 있습니다.[21]고온에서는 불균형이 발생합니다.이것은 촉매제로 사용될 수 있는 실험실 시약입니다.루타일 구조를 채택하고 있습니다.이것은 알칼리성 과산화수소와 산화산과 함께 과산화수소를 형성합니다.[22]녹은 수산화나트륨에서는 레논산나트륨을 형성합니다.[23]

2 NaOH + ReO → NaReO + HO

레늄(VII) 산화물은 레늄 또는 그 산화물 또는 황화물이 공기 중에서 500-700 ℃에서 산화될 때 형성될 수 있습니다.[24]그것은 물에 녹아서 퍼렌산을 만듭니다.가열 ReO는27 레늄(IV) 검푸른 색의 외관으로 표시되는 산화물.[25]고체 형태의27 ReO는 팔면체와 사면체 중심이 번갈아 가며 구성되어 있습니다.이것은 호스트 광석을 구울 때 얻어지는 휘발분율인 모든 레늄 화합물의 원료입니다.[26]

레늄은 +4 및 +7 산화 상태 외에도 삼산화물을 형성합니다.산화 레늄(VII)을 일산화탄소로 환원하거나 원소 레늄을 4000C에서 환원하여 형성할 수 있습니다.[27]다이옥산으로 환원될 수도 있습니다.[28]외관상 구리를 닮은 금속광택을 가진 적색 고체이며, 7족 원소 중 유일하게 안정한 삼산화물입니다.

할리데스

망간

망간은 +2, +3 및 +4 산화 상태에서 화합물을 형성할 수 있습니다.망간()II) 화합물은 종종 밝은 분홍색 고체입니다.다른 금속 디플루오라이드와 마찬가지로, MnF는2 8면체의 Mn 중심을 특징으로 하는 루타일 구조에서 결정화되며,[29] 특수한 종류의 유리와 레이저의 제조에 사용됩니다.[30]스카치이트는 망간의 자연적인 무수 형태입니다.II)[31] 염화물현재 망간 클로라이드로 체계화된 유일한 다른 광물은 수산화-염소화물 그룹인 아타카마이트 그룹의 대표인 켐파이트입니다.[32]이것은 오르가노틴 화합물을 사용하여 두 개의 탄소 원자를 결합하는 Stille 반응에서 팔라듐 대신 사용될 수 있습니다.[33]분홍색 안료로 사용할 수도 있고 망간 이온이나 요오드화 이온의 공급원으로도 사용할 수도 있습니다.그것은 조명 산업에서 자주 사용됩니다.[33]

테크네튬

다음과 같은 2원계(2개 원소만 포함) 테크네튬 할로겐화물이 알려져 있습니다: TcF6, TcF5, TcCl4, TcBr4, TcBr3, α-TcCl3, β-TcCl3, TcI3, α-TcCl2 및 β-TcCl2.산화 상태는 Tc(VI)에서 Tc(II)까지입니다.테크네튬 할라이드는 분자 팔면체 복합체, 확장된 사슬, 층상 시트 및 3차원 네트워크로 배열된 금속 클러스터와 같은 다양한 구조 유형을 나타냅니다.[34][35]이러한 화합물은 금속과 할로겐을 결합하거나 보다 직접적인 반응을 통해 생성됩니다.

TcCl은4 Tc 금속 또는 TcO의27 염소화에 의해 얻어집니다. 가열 시 TcCl은 상응하는4 Tc(III) 및 Tc(II) 염화물을 제공합니다.[35]

TcCl → α-TcCl + 1/2Cl
TcCl → β-TcCl + 1/2Cl

TcCl의4 구조는 에지 공유 TcCl6 옥타헤드라의 무한 지그재그 체인으로 구성됩니다.지르코늄, 하프늄, 백금의 전이금속 사염화물과 동형입니다.[35]

다양한 산화 상태에서 테크네튬(Tc-99)의 클로로-함유 배위 복합체:Tc(Ⅲ), Tc(IV), Tc(V), Tc(VI)를 나타냄.

삼염화 테크네튬은 α-와 β-TcCl의3 두 가지 다형성이 존재합니다.α 다형성은 TcCl로도39 표시됩니다.이것은 면상의 생체 정면체 구조를 채택하고 있습니다.[36]클로로-아세테이트 Tc2(OCCH23)4Cl을2 HCl로 처리하여 제조됩니다.ReCl과39 마찬가지로 α-다형의 구조는 짧은 M-M 거리를 가진 삼각형으로 구성됩니다.β-TcCl은3 삼염화 몰리브덴에 대해서도 볼 수 있듯이 쌍으로 구성된 팔면체 Tc 중심을 특징으로 합니다.TcBr은3 어느 삼염화상의 구조도 채택하지 않습니다.대신 짧고 긴 Tc-Tc 접점을 번갈아 갖는 계면 팔면체의 사슬로 구성된 삼브롬화 몰리브덴의 구조를 가지고 있습니다.TcI는3 TiI의3 고온 상과 동일한 구조를 가지며, 동일한 Tc-Tc 접촉을 갖는 계면 팔면체의 사슬을 특징으로 합니다.[35]

몇 가지 음이온 테크네튬 할라이드가 알려져 있습니다.이진 테트라할라이드는 팔면체 분자 기하학을 채택하는 육면체 [TcX] (X = F, Cl, Br, I)로 변환될 수 있습니다.환원된 할로겐화물은 Tc-Tc 결합을 가진 음이온 클러스터를 형성합니다.Mo, W, Re의 관련 요소들도 상황은 비슷합니다.이들 성단은 핵성 Tc4, Tc6, Tc8, Tc를13 갖습니다.Tc6 클러스터와 Tc8 클러스터는 수직 쌍의 Tc 원자가 삼중 결합으로 연결되어 있고 평면 원자는 단일 결합으로 연결되어 있는 프리즘 형상을 가지고 있습니다.모든 테크네튬 원자는 6개의 결합을 형성하고, 나머지 원자가 전자는 1개의 축선과 2개의 가교 리간드 할로겐 원자, 예를 들어 염소 또는 브롬에 의해 포화될 수 있습니다.[38]

레늄

가장 일반적인 염화레늄은 ReCl6, ReCl5, ReCl4, ReCl입니다3.[6]이러한 화합물의 구조는 종종 VII보다 낮은 산화 상태에서 이 금속의 특징인 광범위한 Re-Re 결합을 특징으로 합니다.[ReCl28]2−의 염은 4중 금속-금속 결합을 특징으로 합니다.가장 높은 염화레늄은 Re(VI)를 특징으로 하지만, 불소는 dRe0(VII) 유도체인 헵타플루오라이드를 제공합니다.레늄의 브롬화물과 요오드화물 또한 잘 알려져 있습니다.

텅스텐과 몰리브덴처럼 화학적 유사성을 가지고 있는 레늄은 다양한 옥시할라이드를 형성합니다.옥시클로라이드는 가장 흔하며, ReOCl4, ReOCl을3 포함합니다.

유기금속화합물

망간

주요 기사:유기화학

유기망간 화합물은 1937년 길만과 베일리가 페닐리튬과 망간의 반응을 설명하면서 처음으로 보고되었습니다.II) 요오드화 페닐망간 요오드화 페닐망간(PhMnI) 및 디페닐망간(PhMn2)[39]을 형성하는 요오드화물.

이 선례에 따라, 다른 유기 망간 할로겐화물은 망간()의 알킬화에 의해 얻어질 수 있습니다.II) 염화물, 망간(II) 브로마이드, 망간(II) 요오드화물요오드화망간은 무수화합물이 망간과 요오드로부터 에테르로 제조될 수 있기 때문에 매력적입니다.전형적인 알킬화제는 유기리튬 또는 유기마그네슘 화합물입니다.

Mn(II)-C 결합의 높은 이온성으로 인해 전이금속 중 Mn(II)의 유기금속 화합물의 화학적 성질이 특이합니다.[40]유기망간 화합물의 반응성은 유기마그네슘과 유기아연화합물의 반응성과 비교될 수 있습니다.Mn(1.55)의 전기음성도는 Mg(1.31) 및 Zn(1.65)의 전기음성도와 유사하여 탄소원자(EN = 2.55)를 친핵성으로 만듭니다.Mn의 환원 전위는 Mg와 Zn의 중간 값이기도 합니다.

테크네튬

주요 기사:유기화학
테크네튬(99mTc) 세스타미비("Cardiolite")는 심장 영상 촬영에 널리 사용됩니다.

테크네튬은 유기 리간드와 다양한 배위 복합체를 형성합니다.핵의학과의 관련성 때문에 많은 사람들이 잘 조사되어 왔습니다.[41]

테크네튬은 Tc-C 결합을 갖는 다양한 화합물을 형성하는데, 예를 들어 유기네튬 복합체.이 부류의 중요한 구성원은 CO, 아렌 및 사이클로펜타디엔닐 리간드를 갖는 복합체입니다.[42]쌍성 카보닐 Tc2(10CO)는 흰색 휘발성 고체입니다.[43]이 분자에서, 두 개의 테크네튬 원자는 서로 결합되어 있습니다; 각각의 원자는 다섯 개의 카르보닐 리간드의 옥타헤드라로 둘러싸여 있습니다.테크네튬 원자들 사이의 결합 길이인 303 pm은 [44][45]금속 테크네튬의 두 원자들 사이의 거리(272 pm)보다 상당히 큽니다.비슷한 카보닐은 테크네튬의 착향제인 망간과 레늄에 의해 형성됩니다.[46]오르가노테네튬 화합물에 대한 관심은 핵의학에서의 응용에 의해서도 동기부여가 되었습니다.[42]다른 금속 카보닐과 달리 Tc는 아쿠아-카보닐 복합체를 형성하며 [Tc(CO)(3HO2)]3+[42]로 두드러집니다.

레늄

주요 기사:유기 헤늄 화학

디르헤늄 데카카르보닐은 유기화학의 가장 일반적인 항목입니다.나트륨 아말감을 사용한 환원은 Na[Re(CO)]5를 레늄과 함께 공식 산화 상태 -1로 만듭니다.[47]디르헤늄 데카카르보닐은 브롬과 함께 브로모펜타카르보닐레늄(I)으로 산화될 수 있습니다.[48]

Re(CO) + Br → 2 Re(CO)Br

이 펜타카보닐을 아연과 아세트산으로 환원시키면 펜타카보닐 히드리도레늄이 생성됩니다.[49]

Re(CO)Br + Zn + HOAc → Re(CO)H + ZnBr(OAc)

삼산화메틸레늄("MTO")은 일부33 실험실 실험에서 촉매로 사용된 무색의 휘발성 고체입니다.다양한 경로로 제조할 수 있으며, 대표적인 방법은 ReO와27 테트라메틸틴의 반응입니다.

ReO + (CH)Sn → CHeO + (CH)SnOReO

유사한 알킬 및 아릴 유도체가 알려져 있습니다.MTO는 과산화수소와의 산화를 촉매합니다.말단 알킨은 상응하는 산 또는 에스테르를 생성하고, 내부 알킨은 디케톤을 생성하며, 알켄은 에폭시를 생성합니다.MTO는 또한 알데하이드와 디아조알칸의 알켄으로의 전환을 촉매합니다.[50]

폴리옥소메탈레이트

주요 기사:Polyoxometalate § Polyoxotechnetate 및 renate

폴리옥소테네테이트(폴리옥소메탈레이트 of 테크네튬)는 Tc(V) 및 Tc(VII)를 모두 4:16의 비율로 포함하고, 수소염[HO73][4TcO2068]·4로서 얻어지는 폴리옥소테네테이트HTCO4 용액을 농축하여 HO2.[51]최초의 경험적으로 분리된 폴리옥소헤네이트는 백색 [ReO415]2−이며, 8면체 및 4면체 배위 모두에 Re(VII)를 포함했습니다.[52]

역사

망간

천연에 풍부한 이산화망간은 오랫동안 안료로 사용되어 왔습니다.가르가스의 30,000년에서 24,000년 된 동굴 벽화들은 MnO2 색소의 광물 형태로 만들어졌습니다.[53]망간 화합물은 이집트와 로마의 유리 제조사들에 의해 유리에 색을 첨가하거나 제거하기 위해 사용되었습니다.[54]"유리 제조기 비누"로서 사용은 중세를 거쳐 현대에 이르기까지 계속되었으며 14세기 베니스의 유리에서 분명하게 드러납니다.[55]

테크네튬과 레늄

레늄(라틴어:레누스([56]Rhenus)는 안정한 동위원소(그 이후 자연에서 발견된 프랑슘과 같은 새로운 원소들은 방사성 원소)를 가진 원소들 중에서 가장 최근에 발견된 것입니다.[57]주기율표의 이 위치에 아직 발견되지 않은 원소의 존재는 드미트리 멘델레예프에 의해 처음으로 예측되었습니다.다른 계산된 정보는 1914년 헨리 모즐리에 의해 얻어졌습니다.[58]1908년 일본의 화학자 오가와 마사타카는 43번째 원소를 발견했다고 발표했고 일본의 이름을 따서 니포늄(Np)이라고 이름 지었습니다.그러나, 최근의 분석은 테크네튬이 아닌 레늄(원소 75)의 존재를 나타냈지만,[59] 이러한 재해석은 에릭 세리에 의해 의문이 제기되었습니다.[60]Np 기호는 나중에 넵투늄 원소에 사용되었고, Nh 기호와 함께 일본의 이름을 딴 "니호늄"이라는 이름은 나중에 113 원소에 사용되었습니다.원소 113은 일본 과학자 팀에 의해서도 발견되었으며 오가와의 업적에 경의를 표하여 명명되었습니다.[61]

레늄은 일반적으로 독일의 발터 노닥, 아이다 노닥, 오토 베르그에 의해 발견된 것으로 여겨집니다.1925년에 그들은 백금 광석과 광물 기둥에서 그 원소를 발견했다고 보고했습니다.그들은 또한 가돌리나이트와 몰리브덴에서 레늄을 발견했습니다.[62]1928년에 그들은 몰리브덴 660kg을 가공하여 1g의 원소를 추출할 수 있었습니다.[63]1968년 미국의 레늄 금속의 75%가 내화 금속 합금의 연구와 개발에 사용된 것으로 추정되었습니다.슈퍼 합금이 널리 사용되기까지 그 시점으로부터 몇 년이 걸렸습니다.[64][65]

원소 43의 발견은 1937년 시칠리아의 팔레르모 대학교에서 카를로 페리에와 에밀리오 세그레에 의해 실험된 것에서 마침내 확인되었습니다.[66]1936년 중반, 세그레는 미국을 방문했고, 뉴욕에 있는 컬럼비아 대학교와 캘리포니아에 있는 로렌스 버클리 국립 연구소를 방문했습니다.그는 사이클로트론 발명가 어니스트 로렌스를 설득하여 방사성 물질이 된 버려진 사이클로트론 부품들을 되찾게 했습니다.로렌스는 사이클로트론의 편향기의 일부였던 몰리브덴 호일을 그에게 우편으로 보냈습니다.[67]

보흐리움

두 그룹은 보륨 원소의 발견을 주장했습니다.보륨의 증거는 1976년 유리 오가네시안이 이끄는 소련 연구팀에 의해 처음 보고되었는데, 이 연구에서 비스무트-209와 납-208의 표적은 각각 크롬-54와 망간-55의 가속된 핵을 폭격당했습니다.[68]반감기가 1~2밀리초인 활동과 약 5초인 활동이 두 가지로 나타났습니다.이 두 가지 활동의 강도의 비율이 실험 내내 일정했기 때문에, 첫 번째는 동위 원소 보륨-261의 것이고 두 번째는 딸 더브늄-257의 것이라고 제안되었습니다.나중에 더브늄 동위 원소는 더브늄-258로 수정되었는데, 실제로는 더브늄-257의 반감기는 5초입니다. (더브늄-257의 반감기는 1초입니다.) 그러나 그 모체에서 관측된 반감기는 1981년 다름슈타트에서 보륨을 발견한 것보다 훨씬 짧습니다.IUPAC/IUPAP Transfermium Working Group(TWG)은 더브늄-258이 이 실험에서 보였을 가능성이 있지만, 모체인 보륨-262의 생성에 대한 증거는 충분히 설득력이 없다고 결론 내렸습니다.[69]

1981년 독일 다름슈타트에 위치한 GSI 헬름홀츠 중이온 연구센터의 페터 암브루스터와 고트프리트 뮌젠베르크가 이끄는 연구팀은 비스무트-209를 크롬-54의 가속된 핵으로 폭격하여 동위원소 보륨-262의 원자 5개를 생성했습니다.[70]

Bi + Cr → Bh + n

이 발견은 이전에 알려진 페르미늄과 캘리포늄 동위 원소에 대한 생성된 보륨 원자의 알파 붕괴 사슬의 상세한 측정으로 더욱 입증되었습니다.IUPAC/IUPAP Transfermium Working Group(TWG)은 1992년 보고서에서 GSI 협력을 공식적인 발견자로 인정했습니다.[69]

발생 및 생산

망간

주요 기사 : 망간 § 생산

망간은 지각의 약 1000ppm(0.1%)을 차지하는데, 지각의 원소 중 12번째로 풍부합니다.[71]토양에는 평균 440ppm의 망간이 7~9000ppm 함유되어 있습니다.[71]대기 중에는 0.01μg/m의3 대기가 포함되어있습니다.[71]망간은 주로 피로루사이트(MnO2), 브라운사이트(MnMn2+3+6)(SiO12),[72] 실로멜란(psilomelane)으로 발생합니다. (Ba,HO2)2MnO510, 로도크로사이트(MnCO3) 보다 적은 정도.

국가별[73] 2006년 망간 생산량 비율

가장 중요한 망간 광석은 피로루사이트(MnO2)입니다.경제적으로 중요한 다른 망간 광석은 보통 스팔레라이트와 같은 철광과 공간적으로 밀접한 관계를 보여줍니다.[74][75]토지 기반 자원은 규모가 크지만 불규칙적으로 분포되어 있습니다.알려진 세계 망간 자원의 약 80%가 남아프리카에 있습니다. 다른 중요한 망간 매장량은 우크라이나, 호주, 인도, 중국, 가봉 그리고 브라질에 있습니다.[73]1978년 추정에 의하면 해저에는 5천억 톤의 망간 단괴가 있다고 합니다.[76]경제적으로 실행 가능한 망간 단괴 수확 방법을 찾으려는 시도는 1970년대에 중단되었습니다.[77]

남아프리카 공화국의 경우, 확인된 매장량의 대부분은 노던 케이프 지방의 호타젤 근처에 위치해 있으며, 2011년 추산으로 150억 톤에 달합니다.2011년 남아프리카 공화국은 340만 톤을 생산했는데, 이는 다른 모든 국가에서 가장 높은 수치입니다.[78]

망간은 주로 남아프리카, 오스트레일리아, 중국, 가봉, 브라질, 인도, 카자흐스탄, 가나, 우크라이나, 말레이시아에서 채굴됩니다.[79]

망간산철을 생산하기 위해 망간 광석은 철광석과 탄소를 혼합한 후 고로 또는 전기로에서 환원됩니다.[80]생성된 페로망간은 망간 함량이 30~80%[74]입니다.무철 합금 제조에 사용되는 순수 망간은 망간 광석을 황산으로 침출한 후 후속 전기도금 공정을 통해 제조됩니다.[81]

Contains reactions and temperatures, as well as showing advanced processes such as the heat exchanger and milling process.
망간 정제 회로의 공정 흐름도

좀 더 진보적인 추출 공정은 고랭지 침출액에서 망간 광석을 직접적으로 환원시키는 것을 포함합니다.이 작업은 천연 가스를 더미 바닥을 통해 침투시켜 수행됩니다. 천연 가스는 열(850°C 이상)과 환원제(일산화탄소)를 제공합니다.이것은 망간 광석을 모두 망간 산화물(MnO)로 환원시키는데, 이것은 침출 가능한 형태입니다.그런 다음 광석은 분쇄 회로를 통과하여 광석의 입자 크기를 150 ~ 250 μm로 줄이고 표면적을 늘려 침출을 돕습니다.그 다음, 광석을 황산과 철(Fe2+)로 이루어진 침출조에 1.6:1 비율로 첨가합니다.철은 이산화망간(MnO2)과 반응하여 산화철(III)-수산화철(FeO(OH))과 망간(Mn) 원소를 형성합니다.

이 공정을 통해 망간을 약 92% 회수할 수 있습니다.추가 정제를 위해 망간을 전기 배선 시설로 보낼 수 있습니다.[82]

1972년 CIA의 프로젝트 아조리안은 억만장자 하워드 휴즈를 통해 해저에서 망간 단괴를 채취하는 커버스토리로 휴즈 글로마르 익스플로러호에 의뢰했습니다.[83]그것은 망간 단괴를 수집하기 위한 활동의 쇄도를 촉발시켰는데, 이것은 실제로 실용적이지 않았습니다.휴즈 글로마르 익스플로러의 진짜 임무는 소련의 암호책을 회수하는 것을 목표로 침몰한 소련 잠수함 K-129를 인양하는 것이었습니다.[84]

해저에서 발견되는 Mn 결절 형태의 풍부한 망간 자원.[85][86]29%의 망간으로 구성된 이 결절들은 [87]해저를 따라 위치하고 있으며 이 결절들을 채굴하는 것의 잠재적인 영향을 연구하고 있습니다.이 결절 채굴이 해저를 어지럽히고 퇴적물 플룸을 형성하게 하여 물리적, 화학적, 생물학적 환경적 영향이 발생할 수 있습니다.이 현탁액에는 금속 및 무기 영양소가 포함되어 있어 용해된 독성 화합물로 인해 바닥에 가까운 물이 오염될 수 있습니다.Mn 결절은 또한 방목장, 거주 공간, 엔도- 및 에피포뉴얼 시스템을 위한 보호입니다.이 결절들이 제거되면 이들 시스템은 직접적인 영향을 받습니다.전반적으로, 이것은 종들이 그 지역을 떠나거나 완전히 죽게 할 수 있습니다.[88]채굴 자체가 시작되기 전에, 이러한 영향을 완화하기 위해 환경 영향을 완전히 이해하기 위한 연구가 유엔 산하 기구와 국가 지원 회사에 의해 수행되고 있습니다.[89]

테크네튬

주요 기사:테크네튬 § 발생 및 생산

테크네튬은 사이클로트론이라 불리는 장치에 의해 가속된 중수소를 몰리브덴 원자에 폭격함으로써 만들어졌습니다.테크네튬은 지구의 지각에서 1조 당 0.003 parts의 미세한 농도로 자연적으로 발생합니다.테크네튬은 Tc와 Tc의 반감기가 420만 년에 불과하기 때문에 매우 희귀합니다.지구가 형성된 이래로 천 개 이상의 기간이 흘렀기 때문에 원시 테크네튬의 원자 한 개라도 생존할 확률은 사실상 제로입니다.그러나 우라늄 광석에는 자발적인 핵분열 생성물로 소량 존재합니다.우라늄 1킬로그램은 테크네튬 10조 원자와 맞먹는 1나노그램([90][91][92]10g)으로 추정됩니다−9.분광형 S-, M-, N을 가진 일부 적색 거성은 테크네튬의 존재를 나타내는 분광 흡수선을 포함하고 있습니다.[93][94]이 붉은 거성들은 비공식적으로 테크네튬 별이라고 알려져 있습니다.

레늄

주요 기사:레늄 § 생산
몰리브덴산

레늄은 평균 1ppb의 농도로 지각에서 가장 희귀한 원소 중 하나입니다.[6][95] 다른 자료들은 0.5ppb를 지구에서 77번째로 풍부한 원소로 인용하고 있습니다.[96]레늄은 자연에서 자유로운 상태로 발견되지는 않지만(자연적으로 발생할 수 있는 가능성은 불확실함), 주요 상업 공급원인 광물 몰리브덴(주로 이황화 몰리브덴)에서 최대 0.2%[6]의 양으로 발견되지만, 최대 1.88%의 단일 몰리브덴 샘플이 발견되었습니다.[97]칠레는 세계 최대의 레늄 매장량을 보유하고 있으며, 구리 광석 매장량의 일부이며, 2005년 현재 주요 생산국이었습니다.[98]쿠릴 열도의 이투루프 섬 쿠드리아비 화산의 푸마롤에서 응축된 황화 레늄 광물(ReS2)이 처음 발견되고 기술된 것은 최근의 일입니다.[99]쿠드리아비는 매년 최대 20~60 kg의 레늄을 이황화 레늄의 형태로 배출합니다.[100][101]레니라이트라는 이름의 이 희귀 광물은 수집가들 사이에서 높은 가격을 요구합니다.[102]

과레네이트 암모늄

대부분의 레늄 추출물은 포피리 몰리브덴 침전물에서 나옵니다.[103]이 광석들은 일반적으로 0.001% 내지 0.2%의 레늄을 함유합니다.[6]광석을 구우면 산화레늄이 휘발됩니다.[97]산화레늄(VII)과 페레닌산은 물에 쉽게 녹는데, 연도 먼지와 가스에서 침출되어 과레닌산염으로 칼륨 또는 염화암모늄을 침전시켜 추출하고 재결정에 의해 정제됩니다.[6]세계 총생산량은 연간 40~50톤이며, 주요 생산국은 칠레, 미국, 페루, 폴란드입니다.[104]사용된 Pt-Re 촉매와 특수 합금을 재활용하면 연간 10톤을 더 회수할 수 있습니다.금속 가격은 2003-2006년 kg당 $1000–2000에서 2008년 2월 $10,000 이상으로 빠르게 상승했습니다.[105][106]금속 형태는 과레네이트 암모늄을 고온에서 수소로 환원시켜 제조됩니다.[25]

2 NHReO + 7 H → 2 Re + 8 HO + 2 NH
우라늄 광석의 지하 침출의 생산적인 해결책으로부터 레늄을 추출하는 관련 기술들이 있습니다.[107]

보흐리움

보흐리움은 자연에서 발생하지 않는 합성 원소입니다.합성된 원자는 매우 적고, 방사능 때문에 제한된 연구만 수행되었습니다.보흐리움은 원자로에서만 생산되며 순수한 형태로 분리된 적은 없습니다.

적용들

M = Mn, Re; X = Cl, Br; R-bpy = 4,4'-치환-2,2'- bip리딘인 M(R-bpy)X의 면상 이성질체의 구조

레늄과 망간 2,2'-비피리딜 트리카르보닐 할라이드 복합체의 면상 이성질체는 높은 선택성과 안정성으로 인해 전기화학적 이산화탄소 저감 촉매로 광범위하게 연구되어 왔습니다.이들은 일반적으로 M(R-bpy)(CO)X로 약칭되며, 여기서 M = Mn, Re; R-bpy = 4,4'-치환된 2,2'- bip리딘; 및 X = Cl, Br.

망간

레늄의 희귀성은 더 지속 가능한 대안으로서 이러한 촉매의 망간 버전으로 연구를 이동시켰습니다.[108]2011년에 Mn(R-bpy)(3CO)Br의 CO2 감소를 향한 촉매 활성에 대한 최초의 보고는 Chardon-Noblat 및 동료로부터 나왔습니다.[109]Re 유사체와 비교하여 Mn(R-bpy)(CO)3Br은 낮은 과전위에서 촉매 활성을 보여줍니다.[110]

Mn(R-bpy)(CO)3X의 촉매 메커니즘은 복잡하고 비피리딘 리간드의 입체 프로파일에 의존합니다.R이 부피가 크지 않은 경우, 활성종을 형성하기 전에 촉매는 이량체화하여 [Mn(R-bpy)(CO)]32을 형성합니다.그러나 R이 부피가 큰 경우, 복합체는 이량체 없이 활성종을 형성하여 CO2 감소의 과전위를 200-300 mV 감소시킵니다.Re(R-bpy)(CO)3X와 달리 Mn(R-bpy)(CO)3X는 산이 존재할 때 CO만을2 감소시킵니다.[110]

테크네튬

Upper image: two drop-like features merged at their bottoms; they have a yellow centre and a red rim on a black background. Caption: Graves' Disease Tc-Uptake 16%. Lower image: red dots on black background. Caption: 250 Gy (30mCi) + Prednison.
그레이브스병 환자의 목 부위에 대한 테크네튬 신티그래피

Technetium-99m ("m"은 준안정 핵 이성질체임을 나타냅니다)는 방사성 동위원소 의학 시험에 사용됩니다.예를 들어, Technetium-99m은 의료 영상 장비가 인체에서 추적하는 방사성 추적기입니다.[90][111][112]쉽게 검출할 수 있는 140keV 감마선을 방출하고 반감기는 6.01시간(24시간 내에 약 94%가 테크네튬-99로 붕괴됨을 의미함)이기 때문에 이 역할에 적합합니다.[113]테크네튬의 화학적 성질은 테크네튬이 다양한 생화학적 화합물과 결합할 수 있게 해주는데, 테크네튬은 각각의 화학적 화합물이 어떻게 대사되고 체내에 축적되는지를 결정하며, 이 단일 동위원소는 다양한 진단 테스트에 사용될 수 있습니다.50개 이상의 일반적인 방사선 의약품은 뇌, 심장 근육, 갑상선, 폐, 간, 담낭, 신장, 골격, 혈액 및 종양의 영상 및 기능 연구를 위해 테크네튬-99m을 기반으로 합니다.[114]테크네튬-99m은 방사선 촬영에도 사용됩니다.[115]

수명이 더 긴 테크네튬-95m의 반감기는 61일로 환경과 식물 및 동물 시스템에서 테크네튬의 이동을 연구하기 위한 방사성 추적기로 사용됩니다.[116]

테크네튬-99는 거의 전적으로 베타 붕괴에 의해 붕괴되며, 낮은 에너지로 일관된 베타 입자를 방출하고 감마선이 동반되지 않습니다.게다가, 긴 반감기는 이 방출이 시간에 따라 매우 천천히 감소한다는 것을 의미합니다.또한 방사성 폐기물로부터 높은 화학적 및 동위원소 순도로 추출할 수 있습니다.이러한 이유로 NIST(National Institute of Standards and Technology) 표준 베타 방출기이며, 장비 교정에 사용됩니다.[117]테크네튬-99는 또한 광전자 장치와 나노 스케일의 핵 배터리를 위해 제안되었습니다.[118]

레늄이나 팔라듐처럼 테크네튬도 촉매 역할을 할 수 있습니다.이소프로필 알코올의 탈수소화와 같은 과정에서 레늄이나 팔라듐보다 훨씬 더 효과적인 촉매입니다.그러나 방사능은 안전한 촉매 적용에서 주요한 문제입니다.[119]

강철을 물에 담그면 온도가 250°C(523K)로 높아지더라도 물에 과테크네테이트(VII) 칼륨을 소량(55ppm) 첨가하면 강철이 부식되지 않도록 보호할 수 있습니다.[120]이러한 이유로 페르테네이트는 강철의 양극 부식 방지제로 사용되어 왔지만, 테크네튬의 방사능은 이러한 적용을 자가 격리 시스템으로 제한하는 문제를 가지고 있습니다.[121](예를 들어) CrO는2−
4 부식을 방지할 수도 있지만, 10배나 높은 농도를 필요로 합니다.한 실험에서 탄소강의 시편은 20년 동안 퍼텍네이트 수용액에 보관되었고 여전히 부식되지 않았습니다.[120]퍼텍네이트가 부식을 방지하는 메커니즘은 잘 알려져 있지 않지만, 얇은 표면 층의 가역적인 형성을 수반하는 것으로 보입니다.하나의 이론은 퍼테크네테이트가 강철 표면과 반응하여 이산화 테크네튬 층을 형성하여 더 이상의 부식을 방지한다고 주장합니다. 같은 효과가 물에서 퍼테크네테이트를 제거하는 데 철 분말이 어떻게 사용될 수 있는지 설명합니다.퍼텍네이트의 농도가 최소 농도 이하로 떨어지거나 다른 이온의 농도가 너무 높아지면 그 효과는 급격히 사라집니다.[122]

기술된 바와 같이, 테크네튬의 방사성 특성(필요한 농도에서 3MBq/L)은 거의 모든 상황에서 이러한 부식 방지를 실현하기 어렵습니다.그럼에도 불구하고, 퍼텍네이트 이온에 의한 부식 방지는 끓는 물 원자로에 사용하기 위해 제안되었습니다(그러나 채택되지 않았습니다).[122]

레늄

이산화탄소 환원을 위한 Re(3bpy)(CO)Cl의 촉매 활성은 Lehn et al.[123]과 Meyer et al.[124]에 의해 1984년과 1985년에 각각 최초로 연구되었다.Re(R-bpy)(CO)3X 복합체는 물 또는 브뢴스테드 산의 농도가 높은 용액에서도 100%에 가까운 파라다익 효율로 CO2 감소로부터 CO를 독점적으로 생산합니다.[108]

Re(R-bpy)(CO)3X의 촉매 메커니즘은 복합체를 두 번 감소시키고 X 리간드를 손실하여 CO를2 결합하는 5좌표 활성종을 생성하는 것을 포함합니다.이러한 복합체는 추가적인 산이 존재하거나 존재하지 않을 때 모두 CO를2 감소시키지만, 산이 있으면 촉매 활성이 증가합니다.[108]경쟁하는 수소 진화 반응에 대한 CO 감소에2 대한 이러한 복합체의 높은 선택성은 밀도 함수 이론 연구에 의해 H 결합에+ 비해 CO2 결합의 더 빠른 속도론과 관련이 있는 것으로 나타났습니다.[110]

보흐리움

보흐리움은 합성 원소이며 방사능이 너무 강해서 어떤 것에도 사용할 수 없습니다.

독성 및 주의사항

망간 화합물은 니켈이나 구리와 같은 널리 퍼져있는 다른 금속들보다 독성이 덜합니다.[125]그러나 망간 분진과 매연에 노출되는 것은 독성 수준 때문에 단기간이라도 5mg/m의3 천 장값을 초과해서는 안 됩니다.[126]망간 중독은 운동 능력의 저하와 인지 장애와 관련이 있습니다.[127]

테크네튬은 화학적 독성이 낮습니다.예를 들어, 몇 주 동안 음식 1g 당 15 µg의 테크네튬-99를 섭취한 쥐의 경우 혈액형, 신체 및 장기 무게, 음식 섭취에 어떠한 유의미한 변화도 감지할 수 없었습니다.체내에서 테크네튬은 빠르게 안정한 TcO−
4 이온으로 전환되는데, TcO 이온은 수용성이 높고 빠르게 배출됩니다.테크네튬의 방사선학적 독성(질량 단위당)은 화합물, 해당 동위원소의 방사선 종류, 동위원소의 반감기의 함수입니다.[129]하지만 방사성 물질이기 때문에 모든 동위원소는 조심스럽게 다루어야 합니다.테크네튬으로 작업할 때의 주요 위험은 먼지 흡입입니다. 폐에 있는 이러한 방사능 오염은 심각한 암 위험을 초래할 수 있습니다.대부분의 작업에서는 흄 후드를 조심스럽게 다루는 것으로 충분하며 글로브 박스는 필요하지 않습니다.[130]

레늄과 그 화합물들은 아주 적은 양으로 사용되기 때문에 독성에 대해서는 거의 알려져 있지 않습니다.할로겐화 레늄 또는 과레네이트와 같은 가용성 염은 레늄 이외의 원소 또는 레늄 자체로 인해 위험할 수 있습니다.[131]레늄의 몇 가지 화합물만이 급성 독성을 시험했습니다; 두 가지 예는 쥐에게 용액으로 주입된 과레네이트 칼륨과 삼염화 레늄입니다.과레네이트는 7일 후 2800 mg/kg의 LD50 값을 나타냈으며(이는 테이블염과 유사한 매우 낮은 독성임), 삼염화 레늄은 280 mg/kg의 LD50 값을 나타냈습니다.[132]

생물학적 역할

주요 기사 : 생물학에서의 망간

7족 원소 중 망간만이 인체에 역할을 합니다.그것은 몸에 주어진 시간에 약 10 밀리그램을 함유하고 있는 필수 미량 영양소입니다.이것은 대영양소 대사, 뼈 형성, 그리고 자유 라디칼 방어 시스템을 포함하는 생물학적 과정에서 조효소로 존재합니다.그것은 수십 개의 단백질과 효소에 중요한 성분입니다.[133]인체의 망간은 주로 뼈에 집중되어 있고, 연조직의 나머지는 간과 신장에 집중되어 있습니다.[134]인간의 뇌에서 망간은 망간 금속 단백질, 특히 성상세포에서 글루타민 합성효소와 결합되어 있습니다.[135]테크네튬, 레늄, 보륨은 알려진 생물학적 역할이 없습니다.그러나 테크네튬은 방사선 촬영에 사용됩니다.

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서지학