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운비닐륨

Unbinilium
"Ubn"은 여기서 리디렉션된다.다른 용도는 UBN(동음이의)을 참조하십시오.
운비닐륨, 우비닐
운비닐륨
발음/ˌunbaɪˈnnliəm/ (OON by NIL-ee-lum)
대체 이름원소 120, 에카 라듐
주기율표의 운비닐륨
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕어 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 니오비움 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 은색 카드뮴 인듐 주석 안티모니 텔루륨 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로피움 가돌리늄 테르비움 디스프로슘 홀뮴 에르비움 툴륨 이테르비움속 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 백금 금 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로텍티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 캘리포늄 아인슈타인움 페르뮴 멘델레비움 노벨륨 로렌슘 루더포듐 더브니움 수보르기움 보히움 하시움 메이트네리움 다름슈타디움 뢴트게늄 코페르니슘 니혼륨 플레로비움 모스코비움 간모륨 테네신 오가네손
우누네늄 운비닐륨
운콰드리움 운콰드콰디움 운콰덴티움 운콰덱시움 운콰드셉튬 운콰도크튬 운콰데니움 운펜틸륨 운펜투늄 운펜트비움 언펜트리움 운펜콰듐 운펜튬 운펜테슘 운펜티엄 운펜톡튬 운펜티움 운헥스닐륨 운헥수늄 운헥바이움 운헥스트리움 운헥스콰듐 운헥센튬 운헥시움 운헥세튬 운헥소튬 운헥세니움 운세틸륨 운세푸늄 운셉튬
운비우늄 운비비움 운비트리움 운비콰듐 운비펜튬 운비헥슘 운비셉튬 운비옥튬 운비엔늄 운트리닐륨 운트리늄 언트리비움 언트리리튬 언트리콰디움 언트립티움 운트리헥슘 언트라이플티움 운트록튬 언트리니엄 운콰드닐륨 운콰두늄 운콰드비움
라
↑
우비앤
↓
—
ununennium ← unbinilium → unbiunium
원자번호 (Z)120
그룹그룹 2(지중금속)
기간8주기
블록 s-블록
전자 구성[Og] 8s2 (예측)[1]
셸당 전자2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 2(개)
물리적 성질
위상 STP서고체(고체)[1][2]
녹는점953 K(680 °C, 1256 °F) (예측)[1]
비등점1973 K(1700 °C, 3092 °F) (예측)[3]
밀도 (근처 )7 g/cm3(높이)[1]
융해열8.03–8.58 kJ/mol (추출)[2]
원자성
산화 상태(+1),[4] (+2), (+4)(높음)[1]
전기성폴링 스케일: 0.91(예측)[5]
이온화 에너지
  • 1차: 563.3 kJ/mol (예측)[6]
  • 2차: 895–919 kJ/mol (추출)[2]
원자 반지름경험적: 200pm(오후)[1]
공동 반지름206–190 pm(추가 분석)[2]
기타 속성
결정구조 신체 중심 입방체(BCc)
Body-centered cubic crystal structure for unbinilium

(추출)[7]
CAS 번호54143-58-7
역사
이름 지정IUPAC 체계적 요소 이름
참고 문헌

운비닐륨(Unbinilium)은 eka-radium 또는 단순히 원소 120이라고도 하며, 주기율표에 기호 Ubn과 원자 번호 120이 있는 가상의 화학 원소다.운비닐륨과 Ubn은 원소가 발견·확정될 때까지 사용하는 임시 체계적 IUPAC 명칭과 기호로, 영구적인 명칭이 결정된다.원소 주기율표에서는 s-블록 원소, 알칼리성 토금속, 8교시 제2원소일 것으로 예상된다.안정의 섬에 있을지도 모른다는 일부 예측 때문에 관심을 끌었다.

운비닐륨은 독일과 러시아 팀의 여러 시도에도 불구하고 아직 합성되지 않았다.러시아팀의 또 다른 시도가 계획돼 있지만 정확한 시점은 공개되지 않았다.이러한 시도에 의한 실험적인 증거는 기간 8 원소들이 이전에 알려진 원소보다 합성이 훨씬 더 어려울 가능성이 높고, 심지어 언비닐륨이 현재의 기술과 합성이 가능한 마지막 원소가 될 수도 있다는 것을 보여준다.

운비닐륨은 일곱 번째 알칼리성 접지 금속으로서 위치가 더 가벼운 착향료와 유사한 성질을 가질 것임을 암시하지만, 상대성 효과는 그 성질의 일부가 주기적 추세의 직선적 적용에서 예상되는 것과 차이를 일으킬 수 있다.예를 들어 운비닐륨은 바륨과 라듐에 비해 반응성이 떨어지고 스트론튬에 대한 거동에 가까울 것으로 예상되며, 알칼리성 지구 금속의 특성 +2 산화 상태를 보여야 하지만 다른 알칼리성 지구 금속에서는 알 수 없는 +4 산화 상태도 보일 것으로 예측된다.

소개

이 섹션은 소개에서 가장 무거운 요소로 변환된다.(이력 편집)
참고 항목:슈퍼헤비 요소 § 소개
A graphic depiction of a nuclear fusion reaction
핵융합 반응에 대한 그래픽 묘사.두 개의 핵이 하나로 융합되어 중성자를 방출한다.지금까지 새로운 원소를 만들어낸 반응은 유사했는데, 단수 중성자 몇 개가 가끔 방출되거나 아예 방출되지 않는 유일한 가능한 차이였다.
외부 영상
video icon 오스트레일리아 국립대학의[8] 계산에 기초한 성공하지 못한 핵융합 시각화

가장 무거운[a] 원자핵은 크기가[b] 같지 않은 두 개의 다른 핵들을 하나로 결합하는 핵 반응에서 생성된다; 대략 질량 면에서 두 핵이 더 불평등할수록 두 핵이 반응할 가능성이 더 크다.[14]더 무거운 핵으로 만들어진 물질은 표적으로 만들어지고, 그 다음에는 더 가벼운 핵의 빔에 의해 폭격된다.두 개의 핵은 서로 충분히 가까이 접근해야만 하나로 융합할 수 있다; 보통 핵은 정전기적 반발로 인해 서로 밀어낸다.강한 상호작용은 이러한 반발력을 극복할 수 있지만 핵으로부터 매우 짧은 거리 내에서만 가능하다. 따라서 빔 핵은 빔 핵의 속도에 비해 그러한 반발력을 경미하게 만들기 위해 크게 가속된다.[15]가까이 오는 것만으로 두 개의 핵이 융합되기에는 충분하지 않다: 두 개의 핵이 서로 접근할 때, 그들은 보통−20 10초 정도 함께 있다가 하나의 핵을 형성하기보다는 (반작용 전과 동일한 구성으로 반드시 존재하는 것은 아니다) 부분적인 방법들을 (반작용 전과 같은 구성으로) 유지한다.[15][16]만약 핵융합이 일어난다면, 복합핵이라고 불리는 일시적인 합병은 흥분된 상태일 것이다.혼합핵은 흥분 에너지를 잃고 보다 안정된 상태에 도달하기 위해 한 개 또는 여러 개의 중성자를 방출하거나 배출하는데,[c] 이 중성자는 에너지를 운반한다.이는 최초 충돌 후 약 10초−16 후에 발생한다.[17][d]

빔은 표적을 통과하여 다음 방인 분리기에 도달한다. 새로운 핵이 생성되면 이 빔과 함께 운반된다.[20]분리기에서 새로 생성된 핵은 다른 핵종(원래 빔과 다른 반응 제품의 핵)[e]에서 분리되어 표면 배리어 검출기로 전달되며, 이는 핵이 정지한다.검출기에 대한 다음 충격의 정확한 위치가 표시되며, 에너지 및 도착 시간도 표시된다.[20]전달은 약 10초−6 정도 걸린다. 감지되기 위해서는 핵이 이만큼 오래 살아남아야 한다.[23]핵은 붕괴가 등록되면 다시 기록되며, 위치, 에너지, 붕괴 시간을 측정한다.[20]

핵의 안정성은 강한 상호작용에 의해 제공된다.그러나, 그것의 범위는 매우 짧다; 핵이 커질수록, 가장 바깥쪽 핵에 대한 영향력은 약해진다.동시에 핵은 사정거리가 무제한이어서 양성자 사이의 정전기적 반발에 의해 갈라진다.[24]따라서 가장 무거운 원소의 핵은 이론적으로 예측되며[25] 지금까지 알파 붕괴와 자발적 핵분열이라는 그러한 반발에 의해 야기되는 붕괴 모드를 통해 주로 붕괴되는 것으로 관찰되어[26] 왔다.[f] 이러한 모드는 초중량 원소의 핵에 지배적이다.알파 해독은 방출된 알파 입자에 의해 등록되며, 붕괴 산물은 실제 붕괴 전에 결정하기 쉽다. 만약 그러한 붕괴나 연속적인 해독이 알려진 핵을 생성한다면, 반응의 원래 산술적으로 결정할 수 있다.[g]그러나 자발적 핵분열은 다양한 핵들을 생산물로 생산하기 때문에 원래의 핵종들은 딸들로부터 결정될 수 없다.[h]

따라서 가장 무거운 원소 중 하나를 합성하려는 물리학자들이 이용할 수 있는 정보는 검출기에서 수집된 정보, 즉 검출기에 입자가 도달한 위치, 에너지 및 시간, 그리고 검출기의 붕괴 시간이다.물리학자들은 이 자료를 분석하여 그것이 정말로 새로운 원소에 의해 야기된 것이며 주장했던 것과 다른 핵종에 의해 야기되었을 수 없다는 결론을 내리려고 한다.제공된 데이터는 새로운 요소가 확실히 생성되었다는 결론에 불충분하며 관측된 효과에 대한 다른 설명이 없다. 데이터 해석에 오류가 발생하였다.[i]

역사

운비닐륨과 같은 트랜스액티니드 원소는 핵융합에 의해 생성된다.이러한 핵융합 반응은 생성된 복합핵의 흥분 에너지에 따라 "[j]핫"과 "콜드" 핵융합으로 나눌 수 있다.고온 핵융합 반응에서 매우 가볍고 높은 에너지의 발사체가 매우 무거운 표적(액티니드)을 향해 가속되어 핵분열을 일으킬 수 있는 높은 흥분 에너지(약 40–50 MeV)에서 복합핵을 발생시키거나 또는 여러 개의(3 ~ 5) 중성자를 증발시킨다.[39]냉간 핵융합 반응(일반적으로 4차 시기부터 더 무거운 발사체와 더 가벼운 표적, 보통 납과 비스무트를 사용)에서 생성된 핵융합은 상대적으로 낮은 흥분 에너지(약 10–20 MeV)를 가지며, 이는 이러한 생성물이 핵분열 반응을 겪을 확률을 감소시킨다.융합핵이 지상으로 냉각되면서 중성자 1~2개만 배출하면 된다.그러나 뜨거운 핵융합 반응은 액티니드가 현재 거시적 양으로 만들어질 수 있는 모든 원소 중에서 중성자 대 양성자 비율이 가장 높기 때문에 더 많은 중성자가 풍부한 제품을 생산하는 경향이 있으며, 현재는 플레로비움(원소 114)으로부터 초중량 원소를 생산하는 유일한 방법이다.[40]

우누네늄과 우비닐륨(원소 119와 120)은 아직 합성되지 않은 원자번호가 가장 낮은 원소로, 앞의 원소가 모두 합성되어 가장 무거운 알려진 원소인 오가네손(원소 118)이 절정을 이루며 주기율표의 7번째 줄을 완성한다.119와 120을 합성하려는 시도는 생산 반응의 단면 감소와 아마도 짧은 반감기로 인해 현재 기술의 한계를 밀어내고 있는데,[41] 이는 마이크로초 단위로 예상된다.[1][42]더 무거운 원소들은 현재 기술로 탐지하기에는 너무 짧은 수명을 가지고 있을 것이다. 즉, 검출기에 도달하기 전에 1마이크로초 이내에 붕괴될 것이다.[41]

기존에는 초중량 원소 합성 시 중요한 도움(실버탄으로 특징지어짐)이 주변 핵의 안정성을 높인 하시움-270 주변의 기형적인 핵 껍데기에서 나왔으며, 중성자 함량이 더 많은 것을 생산하기 위한 발사체로 사용될 수 있는 준안정성 중성자 함량 동위원소 칼슘-48의 존재가 있다.초고층 [43]원소의 옥상(초중성핵종이 많은 중성자일수록 찾는 안정의 섬과 가까워질 것으로 예상된다.)[k]그렇더라도 합성된 동위원소는 여전히 안정의 섬에 있을 것으로 예상되는 것보다 적은 중성자를 가지고 있다.[46]게다가 칼슘-48을 사용하여 운비닐륨을 합성하려면 아직 충분히 많은 양의 생산은 불가능한 페르뮴-257의 목표가 필요할 것이다(현재 피코그램만 생산될 수 있다. 비교해서, 베르켈륨과 캘리포늄의 밀리그램만 사용할 수 있다), 어떤 경우에도 칼시우(Calciu)와 함께 아인슈타늄 표적을 사용하는 것보다 수확량이 낮다.m-48 발사체에 유니늄을 생산한다.[43][47]추가적인 초중량 원소의 보다 실제적인 생산은 Ca보다 무거운 발사체를 필요로 하지만, 이것은 더 차갑고 성공 가능성이 낮은 대칭적인 핵융합 반응을 야기하는 단점을 가지고 있다.[43]

합성 시도

2006년 Cf와 Ca의 반응으로 오가네슨을 획득한 데 이어 2007년 3월~4월 두브나에 있는 원자력 공동연구소(JINR)의 연구팀은 Fe와 Pu의 핵에서 운비닐륨이 생성되기를 바라며 비슷한 실험을 시작했다.[48][49]초기 분석 결과, 연구 에너지에서 단면 400 fb의 한계를 제공하여 비니닐륨 원자가 생성되지 않은 것으로 나타났다.[50]

244
94Pu
 + Fe
 → Ubn
* → 원자 없음

러시아 팀은 그 반응을 다시 시도하기 전에 그들의 시설을 업그레이드할 계획을 세웠다.[50]

2007년 4월 독일 다름슈타트에 있는 GSI 헬름홀츠 중이온연구센터 연구팀은 우라늄-238과 니켈-64를 이용한 언비닐륨 생성을 시도했다.[51]

238
92U
 + Ni
 → Ubn
* → 원자 없음

원자는 검출되지 않았으며, 제공된 에너지에서 단면에 대해 1.6 pb의 한계를 제공했다.GSI는 2007년 4~5월, 2008년 1~3월, 2008년 9~10월 세 번의 개별 주행에서 높은 민감도로 실험을 반복했는데 모두 음성 결과가 나와 단면 제한 90fb에 도달했다.[51]

2011년, 더 많은 방사능 표적을 사용할 수 있도록 장비를 업그레이드한 후, GSI의 과학자들은 다소 비대칭적인 핵융합 반응을 시도했다.[52]

248
96Cm
 + Cr
 → Ubn
* → 원자 없음

이러한 반응의 수율이 그 비대칭성에 크게 좌우되기 때문에 반응의 변화는 언비닐륨을 합성할 확률을 5배 높일 것으로 기대했다.[53][41]이러한 반응은 Cf+50Ti 반응에 비해 비대칭성은 떨어지지만 N = 184에서 쉘 폐쇄에 근접하여 안정성을 높여야 하는 중성자가 풍부한 유니빌륨 동위원소도 더 많이 생성된다.[54]2011년 5월 18일 3개의 신호가 관찰되었는데,[55] Ubn과 그 딸들에 대한 가능한 배정을 고려하였으나 확인할 수 없었으며,[56][57][54] 관찰된 것은 단순히 무작위적인 일련의 사건이라는 다른 분석이 제시되었다.[58]

2011년 8~10월, TASCA 시설을 사용하는 GSI의 다른 팀은 훨씬 더 비대칭적인 새로운 반응을 시도했다.[52][59]

249
98Cf
 +Ti
 → Ubn
* → 원자 없음

비대칭성 때문에 Cf와 Ti의 반응은 언비닐륨 합성에 가장 유리한 실용반응이 될 것으로 예측되기도 했지만, N = 184의 중성자 껍데기 폐쇄와는 다른 세 가지 반응 중 어느 것이 시도했던 것보다 멀리 떨어져 있다.[60]비닐륨 원자는 확인되지 않았으며, 이는 200 fb의 단면을 제한한다는 것을 의미한다.[59]옌스 Volker Kratz 어떤 238U+64Ni, 244Pu+58Fe, 248Cm+54Cr, 또는 249Cf+50Ti이 약 0.1fb 4반응에 의해 unbinilium 생산을 위하여, 비교가 반응 209Biᆪ278Nh,[41]과 Kratz에[61], 성공적인 반응의 작은 단면적에 세계 기록은 30fb a으로 예상했다 실제 최대 단면적으로 전망했다 20fb의 최대 단면적.유니늄 [61]생산만약 이러한 예측이 정확하다면, 유니닐륨을 합성하는 것은 현재 기술의 한계일 것이고, 유니닐륨을 합성하는 것은 새로운 방법이 필요할 것이다.[61]

이 같은 반응은 2012년 4~9월 GSI에서 다시 조사됐다.이 실험에서는 원소 119를 만들기 위해 Bk 표적과 Ti 빔을 사용했지만, Bk는 약 327일의 반감기로 Cf로 해독하기 때문에 119와 120 원소 모두 동시에 검색할 수 있었다.

249
97Bk
 +Ti
 → Uue
* → 원자 없음
249
98Cf
 +Ti
 → Ubn
* → 원자 없음

119 요소도 120 요소도 관찰되지 않았다.이는 이러한 반응에서 소자 119를 생산하기 위한 65 fb의 단면 및 소자 120의 단면 200 fb의 단면을 의미한다.[62]

2021년, JINR은 새로운 시설에서의 Cf+50Ti 반응을 조사할 계획을 발표했다.[63]캘리포니아-249 목표는 미국 테네시주 오크리지에 있는 오크리지 국립 연구소에서 생산될 것이며, 티타늄-50 빔은 프랑스 알자스 주 스트라스부르에 있는 휴버트 퀴리앙 플루리디지컬 연구소에서 생산될 것이다.만약 러시아와 미국의 외교관계가 이것을 불가능하게 만든다면, 비록 단면이 3배에서 10배 정도 낮을 것 같지만, 대신에 Cm+54Cr 반응이 러시아산 큐륨-248 표적과 프랑스산 크롬-54 빔으로 조사될 수도 있다.[64]

이름 지정

멘델레예프의 명명법은 이름없는 미발견 원소들을 운비닐륨 에카라듐이라고 부를 것이다.1979년 IUPAC 권고안은 발견될 때까지 일시적으로 Unbinilium(기호 Ubn)이라고 부르고, 발견이 확정되어 영구적인 이름을 선택한다.[65]IUPAC 체계적 명칭은 화학 교실에서부터 진보된 교과서에 이르기까지 모든 차원에서 화학계에서 널리 사용되고 있지만, 이론적 또는 실험적으로 초중량 원소를 연구하는 과학자들은 일반적으로 E120, (120) 또는 120을 기호로 하여 "원소 120"이라고 부른다.[1]

예측 특성

원자력 안정성 및 동위 원소

A 2D graph with rectangular cells colored in black-and-white colors, spanning from the llc to the urc, with cells mostly becoming lighter closer to the latter
2010년 두브나 팀이 사용한 핵종 안정성 차트.특징적인 동위원소는 경계선으로 표시된다.원소 118(오가네손, 마지막으로 알려진 원소)을 넘어 알려진 핵종의 라인이 121원소 이후 1마이크로초 이상 반감기가 없는 불안정한 지역으로 빠르게 진입할 것으로 예상된다.타원형 영역은 안정성의 섬의 예측 위치를 둘러싸고 있다.[41]
방위 양자수가 높은 궤도는 에너지에서 상승하며, 그렇지 않으면 원소 114에서 닫힌 양성자 껍질에 해당하는 궤도 에너지 간격이 제거된다. 이는 이 효과를 고려하지 않은 왼쪽 도표에서 알 수 있다.이렇게 하면 다음 양성자 껍질이 오른쪽 도표와 같이 원소 120 주변 영역으로 상승하여 원소 119와 동위원소 120의 반감기가 발생할 가능성이 있다.[61]

핵의 안정성은 현재 알려진 어떤 상위 번호 원소의 것보다 반감기가 4배 긴 96번 원소의 큐륨 이후 원자 수의 증가에 따라 크게 감소한다.원자 번호가 101 이상인 모든 동위원소는 30시간 미만의 리브로 방사능 붕괴를 겪는다.원자 번호가 82(납치 후) 이상인 원소는 안정적 동위원소를 가지지 않는다.[66]그럼에도 불구하고 아직 잘 이해되지 않은 이유로 인해 원자 번호 110–114를 중심으로 핵 안정성이 약간 증가하여 핵물리학에서 "안정성의 섬"으로 알려진 것이 출현하게 된다.글렌 시보그 캘리포니아대 교수가 제안한 이 개념은 초 헤비 원소가 예상보다 오래 지속되는 이유를 설명한다.[67]

언비닐륨 동위 원소에는 마이크로초 순서의 알파 붕괴 반 리브가 있을 것으로 예측된다.[68][69]거시적 미시적 모델에서 질량 추정치를 갖는 양자 터널링 모델에서, 여러 개의 유니빌륨 동위원소(292–304UBN)의 알파-데케이 반 리브는 약 1-20마이크로초 정도로 예측되었다.[68][70][71][72]더 무거운 동위원소는 더 안정적일 수 있다; 프리케와 와버는 1971년에 UBN이 가장 안정적인 언비닐륨 동위원소가 될 것이라고 예측했다.[3]운비닐륨은 코페르니슘 주위의 자발적 핵분열을 초래하는 알파 디케이드를 통해 붕괴될 것으로 예상되기 때문에, 운비닐륨 동위원소의 총 반 리브도 마이크로초 단위로 측정될 것으로 예측된다.[1][42]이는 검출기에 도달하기 전에 반감기가 1마이크로초 미만인 동위원소가 붕괴되기 때문에 비닐륨의 합성에 영향을 미친다.[1][42]그럼에도 불구하고 새로운 이론적 모델들은 양성자 궤도 2f7/2 (원소 114에서 채움)와 2f5/2 (원소 120에서 채움) 사이의 예상 에너지 간격이 예상보다 작아서 원소 114가 더 이상 안정된 구형 폐쇄 핵 껍데기로 나타나지 않으며, 이러한 에너지 간극은 원소 119와 120의 안정성을 증가시킬 수 있다는 것을 보여준다.다음 두 배로 늘어난 마법핵은 이제 구형 웁(원소 122) 주위에 있을 것으로 예상되지만, 이 핵종의 기대 반감기와 저생산 단면으로는 합성이 어려워진다.[61]

원소 120이 2f5/2 양성자 궤도 위를 채운다는 점에서 복합핵 Ubn*과 그 성질에 많은 관심이 쏠렸다.복합핵 Ubn*의 핵분열 특성을 연구하는 두브나의 플레로프 핵반응 연구소에서 2000년과 2008년 사이에 여러 가지 실험이 수행되었다.두 가지 핵반응, 즉 Pu+58Fe와 U+64Ni가 사용되었다.그 결과 Sn(Z = 50, N = 82)과 같은 닫힌 쉘핵을 내보냄으로써 이러한 핵분열과 같은 핵이 주로 어떻게 발생했는지를 밝혀냈다.또한 핵융합 방출 경로의 수율이 Ca와 Fe 발사체 사이에 유사하다는 것이 밝혀져 향후 초헤비 원소 형성에 Fe 발사체를 사용할 가능성을 시사했다.[73]

2008년 프랑스 GANIL 연구팀은 중성자 증발 채널보다 수율이 현저히 높기 때문에 복합핵의 핵분열 반감기를 높은 흥분 에너지로 측정하려는 새로운 기법의 결과를 설명했다.또한 다음 양성자 껍질(Z = 114, 120, 124, 126)의 정확한 위치를 나타낼 수 있는 초 헤비 지역의 복합핵 생존성에 대한 쉘 폐쇄의 영향을 조사하는 데 유용한 방법이다.연구팀은 우라늄 이온과 천연 니켈 목표물 사이의 핵융합 반응을 연구했다.[74][75]

238
92U
 + Ni
 → Ubn
* → 핵분열

결과는 측정 가능한 반감기와 10초−18 이상 핵분열을 하는 높은 (~70 MeV) 흥분 에너지에서 운비닐륨의 핵이 생성되었다는 것을 보여주었다.[74][75]비록 매우 짧은(국제 전자 구름을 형성하기 때문에 복합 핵이 되고 10−14 s을 견뎌 냈다 그 nucleons 껍질 안에 마련되지 않어 있는 상태에서 내부 구조가 정말로 있는 요소를 가장에 의해 고려해야 할 존재하는 것, 불충분한)[76]수 있는 능력을 이러한 과정을 측정하는데 Z로) 강한 껍질 효과를 나타낸다. 120.낮은 흥분 에너지(중성자 증발 참조)에서는 쉘의 효과가 향상되고 지상 핵은 비교적 긴 반감기를 가질 것으로 기대할 수 있다.이 결과는 두브나에서 실험에서 측정된 오그(Og)의 비교적 긴 반감기를 부분적으로 설명할 수 있었다.유사한 실험은 소자 124에서 유사한 현상을 나타냈지만 플레로비움에 대해서는 그렇지 않으며, 다음 양성자 껍질이 실제로 소자 120을 넘어 있다는 것을 암시한다.[74][75]2007년 9월, RIKEN 팀은 Cm 표적을 활용한 프로그램을 시작하여, Cm+54Cr뿐만 아니라 앞에서 언급한 핵반응을 이용하여 120이 차세대 양성자 매직 넘버(그리고 184는 차세대 중성자 매직넘버)가 될 가능성을 조사하기 위한 향후 실험을 지시해 왔다.또한 인근 복합핵인 Og*, Og*, Ubb*, Ubb*[77] 등을 조사하여 이 지역을 더욱 도표로 만들 계획이었다.

원자 및 물리적

제2주기 8원소인 운비닐륨은 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 라듐 이하의 알칼리성 접지금속일 것으로 예측된다.이들 원소 각각은 가장 바깥쪽 s-오르비탈(밸런스 전자 구성 ns2)에 두 개의 발란스 전자를 가지고 있는데, 이는 +2 산화 상태를 형성하기 위한 화학 반응에서 쉽게 손실된다. 따라서 알칼리성 접지 금속은 크기가 작아서 베릴륨을 제외하고는 오히려 반응성 원소들이다.언비닐륨은 추세를 지속하며 8s의2 발란스 전자 구성을 가질 것으로 예측된다.따라서 그것은 더 가벼운 착향료처럼 행동할 것으로 기대되지만, 일부 특성에서 더 가벼운 알칼리성 접지 금속과 다를 것으로 예측된다.[1]

운비닐륨과 다른 알칼리성 접지 금속 사이의 차이를 예측하는 주된 이유는 스핀-오비트(SO) 상호작용, 즉 전자의 움직임과 스핀 사이의 상호 작용이다.SO 상호작용은 특히 초중량 원소에 대해 강하다. 왜냐하면 그들의 전자는 더 가벼운 원자에 있는 전자보다 빛의 속도에 필적하는 속도로 더 빨리 이동하기 때문이다.[4]언비닐륨 원자에서는 7p와 8s의 전자 에너지 레벨을 낮춰 해당 전자를 안정화시키지만, 7p 전자 에너지 수준 중 2개는 다른 4개보다 안정화된다.[78]그 효과는 7p 서브쉘을 보다 안정화된 부분과 덜 안정화된 부분으로 나누기 때문에 서브셸 분할이라고 불린다.계산 화학자는 7p 하위 쉘의 보다 안정화된 부분과 덜 안정화된 부분을 위해 각각 1에서 1/2 및 3/2로 두 번째(azimuthal) 양자수 l의 변화로 분할을 이해한다.[4][l]따라서 운비닐륨의 바깥쪽 8s 전자는 안정되어 예상보다 제거하기가 어려워지는 반면, 7p3/2 전자는 그에 상응하여 불안정해져 화학반응에 참여할 수 있게 된다.[1]가장 바깥쪽 s-오르비탈(이미 라듐에서 유의한 것)의 안정화는 언비닐륨의 화학에 영향을 미치는 핵심 요소로서, 알칼리성 지구 금속의 원자 및 분자 성질에 대한 모든 추세를 바륨 후 역방향으로 유도한다.[79]

경험적[1][80](Na-Cs, Mg-Ra) 및 예측(Fr-Uhp, Ubn-Uhh) 원자 반지름(앵스트롬으로 측정)
전자볼트로[1][80] 측정한 3~9기 알칼리 및 알칼리성 토금속의 경험적(Na-Fr, Mg-Ra) 및 예측(Uue-Uhp, Ubn-Uhhh) 이온화 에너지

외측 8s 전자의 안정화 때문에, 언비닐륨의 첫 이온화 에너지, 즉 중성 원자로부터 전자를 제거하는 데 필요한 에너지는 칼슘과 비슷한 6.0 eV로 예측된다.[1]수소처럼 생긴 우비닐륨 원자의 전자는 산화되어 하나의 전자인 UBN을119+ 가지고 있는데, 그 질량이 상대론적 효과에서 오는 특징인 무이동 전자보다 2.05배 더 빨리 이동할 것으로 예측된다.비교를 위해 수소성 라듐의 수치는 1.30이고 수소성 바륨의 수치는 1.095이다.[4]상대성 법칙의 단순 외삽에 따르면 원자 반경의[4] 수축 정도를 간접적으로 200pm 정도로 [1]스트론튬(215pm)에 매우 가까운 것으로 나타나며, Ubn2+ 이온의 이온반경도 160pm으로 낮아진다.[1]전자 친화력의 경향도 라듐과 운비닐륨에서 비슷하게 역방향으로 나타날 것으로 예상된다.[79]

언비닐륨은 상온에서 고체여야 하며, 녹는점은 680 °C:[81] 라듐의 값 700 °C보다 낮은 그룹 내 하강 추세를 지속한다.[82]언비닐륨의 비등점은 약 1700℃로 예상되는데, 이는 그룹 내 모든 원소(특히 라듐은 1737℃에서 비등)의 비등점보다 낮은 수치로, 하향 주기 추세에 따른 것이다.[3]언비닐륨의 밀도는 7g/cm로3 예측되어 그룹 내 밀도가 증가하는 추세를 지속하고 있다: 라듐의 값은 5.5g/cm이다3.[3][2]

케미컬

알칼리성 접지 금속 조광기의 결합 길이 및 결합 분리 에너지.
화합물 본드 길이
(Å)		 본드-분산
에너지(eV)
CA2 4.277 0.14
SR2 4.498 0.13
BA2 4.831 0.23
라2 5.19 0.11
우비앤2 5.65 0.02

운비닐륨의 화학성분은 알칼리성 지구금속과 비슷할 것으로 예측되지만,[1] 아마도 바륨이나 라듐보다는 칼슘이나 스트론튬에[1] 더 가까운 작용을 할 것이다.운비닐륨은 스트론튬처럼 공기와 함께 격렬하게 반응해 산화물(UBNO)을 형성하고 물과 함께 강력한 기반이 될 수산화물(UBN(OH)2을 형성해 수소 가스를 방출해야 한다.또한 할로겐과 반응하여 UbnCl과2 같은 염분을 형성해야 한다.[83]이러한 반응은 주기적인 경향에서 예상될 수 있지만, 상대론적 영향을 무시하기 때문에 낮은 강도는 다소 이례적이지만, 주기적인 경향은 운비닐륨이 바륨이나 라듐보다 훨씬 더 반응할 것으로 예측한다.이 낮은 반응성은 운비닐륨의 발란스 전자의 상대론적 안정화 때문에 운비닐륨의 첫 이온화 에너지를 증가시키고 금속과 이온화 라디움을 감소시키기 때문이다.[84] 이 효과는 라듐에 대해 이미 볼 수 있다.[1]+2 산화 상태에서 운비닐륨의 화학은 라듐보다 스트론튬의 화학에 더 유사해야 한다.한편, 7p 궤도가 불안정하여 하부 껍질의 p-orbital보다 크기 때문에 Ubn2+ 이온의 이온 반경은 sr보다2+ 클 것으로 예측된다.Unbinilium 또한 어떤 다른 알칼리 토류 metal,[85]에 다른 알칼리성 지구 금속 중의 모든 알려진 알칼리성 지구 금속의 주요 산화 상태 특성은+2/산화 상태:이것이7p3/2 sp의 불안정과 팽창 때문에 함께 안에 알 수 없는 그+4 산화 state,[1]을 보여 줄 수 있다.inor, cau가장 바깥쪽 전자를 노래하여 다른 방법보다 낮은 이온화 에너지를 갖는다.[1][85]+1 상태는 격리될 수도 있다.[4] Many unbinilium compounds are expected to have a large covalent character, due to the involvement of the 7p3/2 electrons in the bonding: this effect is also seen to a lesser extent in radium, which shows some 6s and 6p3/2 contribution to the bonding in radium fluoride (RaF2) and astatide (RaAt2), resulting in these compounds having more covalent character.[4] Ubn2+/Ubn 부부의 표준 감소 잠재력은 -2.9V로 예측되며 스트론튬(-2.899V)의 Sr2+/Sr 커플과 거의 동일하다.[81]

MAu의 결합 길이 및 결합 분리 에너지(M = 알칼리성 접지 금속).
화합물 본드 길이
(Å)		 본드-분산
에너지(kJ/mol)
카아우 2.67 2.55
스라우 2.808 2.63
바우 2.869 3.01
라아우 2.995 2.56
우비나우 3.050 1.90

기체 단계에서 알칼리 금속은 알칼리 금속과 같이 보통 공밸리 접합된 이원자 분자를 형성하지 않는다. 왜냐하면 그러한 분자는 결합과 항균 궤도에 같은 수의 전자를 가지고 있고 분리에너지가 매우 낮기 때문이다.[86]따라서 이러한 분자 내 M-M 결합은 주로 반 데르 발스 힘을 통해 이루어진다.[79]이러한 M2 분자의 금속-금속 결합 길이는 그룹을 Ca에서2 Ubn까지2 증가시킨다.반면에 그들의 금속-금속 결합 분리 에너지는 일반적으로 Ca에서2 Ba로2 증가하다가 Ubn으로2 떨어지게 되는데, 이는 그룹 2의 모든 균질성 분자 중에서 가장 약하게 결합되어야 한다.이러한 경향의 원인은 상대적으로 수축된 s 궤도뿐만 아니라 p와3/2 d 전자의 참여가 증가하기 때문이다.[79]이러한 M2 분리에너지에서 운비닐륨의 승화의 엔탈피(ΔHsub)는 150 kJ/mol로 예측된다.[79]

MH와 MAu의 결합 길이, 조화 주파수, 진동 조화 및 결합 분리 에너지(M = 알칼리성 접지 금속).
화합물 본드 길이
(Å)		 조화
빈도,
cm−1 		진동
조화,
cm−1 		본드-분산
에너지(eV)
UbnH 2.38 1070 20.1 1.00
BAH 2.23 1168 14.5 2.06
우비나우 3.03 100 0.13 1.80
바우 2.91 129 0.18 2.84

Ubn-Au 결합은 금과 알칼리성 토금속 사이의 결합 중 가장 약해야 하지만 여전히 안정적이어야 한다.이를 통해 금에 172 kJ/mol(라디움 값은 237 kJ/mol이어야 함)의 중형 흡착 엔탈피(-ΔHads)와 은에 50 kJ/mol의 외삽법을 통해, 귀족 금속으로 만든 표면에 비닐륨의 크로마토그래픽 흡착을 연구할 수 있음을 입증한다.[79]ΔHsub 및 -ΔHads 값은 알칼리성 접지 금속과 상관 관계가 있다.[79]

참고 항목

메모들

  1. ^ 핵물리학에서 원소의 원자 번호가 높으면 무거운 원소라고 부른다. 납(원소 82)은 그러한 무거운 원소의 한 예다.용어"초중 원소의 요소"일반적으로 원자 번호와 요소 더 큰 것보다 103(비록 다른 정의, 같은 원자 번호 이상 100[9]이나 112로의;[10]가끔, 그 용어는 제시된 등가는 용어"초 악티 니드의",을 상한 연령을 정하기 전에 시작의 가정적인 superactinide 세리.에스).[11]용어 "중량 동위원소"(주어진 원소의)와 "중량 핵"은 공통 언어에서 이해할 수 있는 것, 즉 (주어진 원소의 경우) 고질량의 등가선 및 고질량의 핵이다.
  2. ^ 2009년, 오가네시안이 이끄는 JINR의 팀은 대칭 Xe + Xe 반응으로 하시를 생성하려는 시도 결과를 발표했다.그들은 그러한 반응에서 단 하나의 원자도 관찰하지 못하여, 핵반응 확률의 척도인 단면(단면)에 상한선을 2.5 pb로 두었다.[12]이에 비해 하시움 발견을 초래한 반응인 Pb + Fe는 발견자가 추산한 바와 같이 ~20 pb(더 구체적으로는 19+19
    −11     pb)의 단면을 가지고 있었다.[13]
  3. ^ 흥분 에너지가 클수록 중성자가 더 많이 배출된다.흥분 에너지가 각 중성자를 핵의 나머지 부분에 결합하는 에너지보다 낮으면 중성자가 방출되지 않고, 대신 복합핵은 감마선을 방출하여 탈제약한다.[17]
  4. ^ IUPAC/IUPAP 공동작업당의 정의에 따르면 화학원소의 핵이−14 10초 이내에 붕괴되지 않은 경우에만 화학원소가 발견되었다고 인정할 수 있다.이 값은 핵이 외부 전자를 획득하여 화학적 특성을 나타내는 데 걸리는 시간의 추정치로 선택되었다.[18]이 수치는 또한 복합핵의 수명에 대해 일반적으로 허용되는 상한선을 나타낸다.[19]
  5. ^ 이 분리는 결과 핵이 비작동 빔 핵보다 더 천천히 대상을 지나 이동한다는 것에 기초한다.분리기는 이동 입자에 대한 영향이 입자의 특정 속도에 대해 취소되는 전기장과 자기장을 포함한다.[21]이러한 분리는 또한 비행 시간 측정과 반동 에너지 측정의 도움을 받을 수 있다. 두 가지를 조합하면 핵의 질량을 추정할 수 있다.[22]
  6. ^ 모든 붕괴 모드가 정전기적 반발에 의해 야기되는 것은 아니다.예를 들어 베타 붕괴는 약한 상호작용에 의해 발생한다.[27]
  7. ^ 핵의 질량은 직접 측정되지 않고 오히려 다른 핵의 질량으로부터 계산되기 때문에, 그러한 측정을 간접 측정이라고 한다.직접 측정도 가능하지만, 대부분의 부분에서는 무거운 핵에 사용할 수 없는 상태로 남아 있다.[28]초중핵 질량의 첫 직접 측정은 2018년 LBNL에서 보고되었다.[29] 질량은 전달 후 핵의 위치로부터 결정되었다(이 위치는 자석이 있는 곳에서 전달되었기 때문에 핵의 질량 대 충전 비율과 연결된 궤적을 결정하는 것을 돕는다).[30]
  8. ^ 자발적 핵분열은 JINR의 대표적인 과학자인 [31]소련의 물리학자 게오르기 플레로프에 의해 발견되었고, 따라서 이 시설을 위한 '호비호스'가 되었다.[32]대조적으로, LBL 과학자들은 핵분열 정보가 원소의 합성에 대한 주장에 충분하지 않다고 믿었다.그들은 복합핵이 양성자나 알파 입자와 같은 전하를 띤 입자가 아닌 중성자만 배출하였다는 것을 규명하는 어려움이 있었기 때문에, 자발적 핵분열이 새로운 원소의 식별에 사용될 만큼 충분히 연구되지 않았다고 믿었다.[19]따라서 그들은 새로운 동위원소를 이미 알려진 동위원소와 연속적인 알파 데이에 의해 연계하는 것을 선호했다.[31]
  9. ^ 예를 들어, 102 원소는 1957년 스웨덴 스톡홀름 카운티 스톡홀름의 노벨 물리학 연구소에서 잘못 식별되었다.[33]이 원소의 창조에 대한 이전의 결정적인 주장은 없었고, 그 원소는 스웨덴, 미국, 영국의 발견자들인 노벨륨에 의해 이름을 부여받았다.나중에 그 식별이 잘못되었다는 것이 밝혀졌다.[34]이듬해 LBNL은 스웨덴의 결과를 재현할 수 없었고 대신 원소의 합성을 발표했는데, 그 주장도 나중에 반증되었다.[34]JINR은 그들이 원소를 처음 창조했다고 주장하면서 새로운 원소인 졸리오튬을 위해 그들 자신의 이름을 제안했고,[35] 소련 이름 또한 받아들여지지 않았다(이후 JINR은 102 원소의 이름을 "맛있는"[36] 것으로 지칭했다)."노벨륨"이라는 명칭은 널리 쓰이기 때문에 변함이 없었다.[37]
  10. ^ 초중량 원소 합성의 맥락에서 '콜드 퓨전'이라는 명칭에도 불구하고, 핵융합은 상온 조건에서도 달성할 수 있다는 생각(콜드 퓨전 참조)과는 구별되는 개념이다.[38]
  11. ^ 가장 가벼운 원소의 안정적인 동위원소는 보통 중성자-프로톤 비율이 1에 가깝거나 같다(예를 들어, 알루미늄의 유일한 안정적 동위원소는 양성자 13개와 중성자 14개로 중성자-프로톤 비율이 1.077이다).[44]그러나 무거운 원소의 동위원소는 양성자의 수에 따라 증가하면서 중성자-양자 비율이 더 높아진다(다이오딘의 유일한 안정 동위원소는 양성자 53개와 중성자-양자 비율 1.396, 금의 유일한 안정 동위원소는 양성자 79개와 중성자 118개, 중성자-양자 비율은 1.494개, 플루토늄의 가장 안정적인 동위원소는 양성자 94개와 150개).중성자, 중성자-양성자 비율 1.596).[44]이러한 추세는 초중량 원소까지 이어져 가장 안정적인 [45]동위원소들의 중성자-프로톤 비율이 초중량 원소의 가장 안정적인 동위원소들의 예상 비율보다 낮기 때문에 가장 안정적인 동위원소 합성이 어려울 것으로 예상된다.
  12. ^ 양자 번호는 전자 궤도 이름에 0 ~ s, 1 ~ p, 2 ~ d 등의 문자에 해당한다.자세한 내용은 방위 양자 번호를 참조하십시오.

참조

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    There is still much work to adjust the system. I don’t want to get ahead of myself, but if we can successfully conduct all the model experiments, then the first experiments on the synthesis of element 120 will probably start this year.
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참고 문헌 목록