新起点
2020-05-22 17:57:54

5f14 6d6 7s2
(预测)
2, 8, 18, 32, 32, 14, 2(预测)

第一:733.3(估值) kJ·mol−1
第二:1756.0(估值) kJ·mol−1
第三:2827.0(估值) kJ·mol−1

主条目:�的同位素

�(Hassium)是一种人工合成元素,符号为Hs,原子序为108。它是8族中最重的元素。其放射性极强。科学家在1984年首次观察到�元素。实验证明,�是典型的8族元素,具稳定的+8氧化态,类似于锇。�是锇的同系物。

已知的�同位素中,269Hs的半衰期最长,约为10秒。到目前为止,多个研究通过不同的核反应,一共合成了超过100个�原子,有的是母原子核,有的是更重元素的衰变产物。

1984年,由彼得·安布鲁斯特和Gottfried Münzenberg(英语:Gottfried Münzenberg)领导的研究队于德国达姆施塔特重离子研究所首次进行了�的合成反应。团队以58Fe原子核撞击铅目标体,制造出3个265Hs原子,反应如下:

IUPAC/IUPAP超镄元素工作组在1992年的一份报告中承认,重离子研究所是�的正式发现者。

�曾经被称为eka锇。在命名争议期间,IUPAC使用的临时系统名称是Unniloctium(符号为Uno),来自数字1、0、8的拉丁语写法。

德国发现者在1992年正式提出使用Hassium作为108号元素的名称,取自研究所所在地德国黑森州的拉丁语名(Hassia)。

1994年,IUPAC的一个委员会建议把元素108命名为Hahnium(Hn),虽然长期的惯例是把命名权留给发现者。在德国发现者抗议之后,国际承认了现用名称Hassium(Hs)。

未来重要的实验将会包括通过该对称反应利用裂变碎片合成�同位素。这条反应曾于2007在杜布纳进行,但未探测到任何原子,截面限制为1 pb。一经证实,这种对称聚变反应就应该算是热核聚变,而非一开始认为的冷核聚变。这意味着,该反应用于合成超重元素的实际用途具有限制。

该反应于2002年5月在重离子研究所进行。不过,由于锌-70粒子束的失败,实验被中断了。

1978年位于杜布纳的团队首次报告了该反应。在1984年的一次实验中,他们利用滚筒技术探测到了来自260Sg的一次自发裂变行为,而264Hs是其母同位素。同年进行的重复实验中,他们用化学辨识衰变产物,从而证明了元素108的成功合成。所探测到的有253Es和253Fm的α衰变,这些都是265Hs的衰变产物。

在1984年正式发现�元素的实验中,重离子研究所的团队使用了α衰变相关法,并辨认出3颗265Hs原子。在1993年改进设施之后,团队在1994年重复进行了实验,并在测量1n中子蒸发通道的部分激发函数时,探测到75个265Hs原子和2个264Hs原子。在1997年进行的另一次实验中,测量到的1n通道的最大值为69 pb,另探测到20个原子。

理化学研究所于2002年的重复实验成功制造出10个原子,而国家大型重离子加速器于2003年制造出7个原子。

理化学院究所的团队于2008年再次研究该反应,以对264Hs作出首次的光谱分析。他们另又发现29个265Hs原子。

1984年在杜布纳进行的实验首次使用Pb-207目标。团队探测到与使用Pb-208时的实验相同的自发裂变,来自同位素260Sg,264Hs的子同位素。位于重离子研究所的团队首次于1986年研究这条反应,并使用α衰变相关法发现了单个264Hs原子,截面为3.2 pb。反应在1994年重复进行,同时探测到α衰变和自发裂变264Hs。

理化学研究所在2008年研究了该反应,以进行首次对264Hs的光谱分析。该团队探测到11个原子。

劳伦斯伯克利国家实验室的团队在2008年首次研究该反应,并制造及辨认出6个新发现的263Hs同位素原子。数月之后,理化学研究所的团队也发布了他们对同一条反应的研究结果。

理化学研究所的团队在2008年首次研究了该反应,并识别出8个新发现的263Hs同位素原子。

最初对�原子核的合成实验使用的就是这条反应,由杜布纳的一支团队在1983年进行。他们使用滚筒技术,探测到来自255Rf的自发裂变,而该同位素是263Hs的衰变产物。1984年重复进行的实验得到同样的结果。1983年的另一次实验当中,他们通过化学辨识衰变产物,从而支持�的合成结果。探测到的有镄同位素的α衰变,该镄同位素是262Hs的衰变产物。这条反应之后一直没有进行尝试,因此262Hs的存在至今仍未证实。

位于Flerov核反应实验室由Yuri Oganessian领导的团队声称在1978年曾研究过这条反应,但实验结果没有发布在任何文献当中。该反应于2008年6月在同一实验室重复进行,结果探测到4个270Hs同位素原子,产量为9 pb。该同位素的衰变数据得到证实后,发现α能量稍微更高。2009年1月,团队重复进行实验,再探测到2个270Hs原子。

这条反应首次再1987年于杜布纳进行。探测方式为自发裂变,但并未发现任何成功地反应,截面限制为2 pb。

该反应使用罕见且昂贵的36S同位素,于2008年4月至5月在重离子研究所进行。初步结果显示,实验探测到1个270Hs原子,产量为0.8 pb。数据证实了270Hs和266Sg的衰变特性。

1994年3月,位于杜布纳由Yuri Lazerev领导的团队宣布在5n中子蒸发通道探测到3个267Hs原子。在重离子研究所的团队在同时研究�的时候证实了�同位素的衰变特性。

这项实验于2009年1月至2月在重离子研究所进行,用以发现新同位素268Hs。由Nishio教授领导的团队探测到1个268Hs和1个267Hs原子。新发现的同位素经过α衰变后形成已知的264Sg同位素。

重离子研究所与保罗谢尔研究所的合作团队研究了锔-248和镁-26离子之间的反应。在2001年5月到2005年8月期间,团队研究了产生269Hs、270Hs及271Hs的3n、4n及5n中子蒸发通道的激发函数。2006年12月,慕尼黑工业大学的科学团队发布了合成270Hs同位素的重要结果。报告指出,该同位素经α衰变,能量为8.83 MeV,预计半衰期约为22秒,形成266Sg。

这条新的反应在2006年7月至8月由重离子研究所用于合成新的同位素268Hs。从中子蒸发通道未能探测到任何原子,计算的界面限制为1 pb。

杜布纳的团队在1983年研究了该反应,并用自发裂变作出探测。探测到的几次短期自发裂变活动证明了�原子核的生成。

同位素277Hs曾在一次自发裂变事件中被观察到,其半衰期为较长的11分钟左右。在281Ds的大部分衰变过程中都未能探测到该同位素,其唯一一次被探测到是在同质异构核281bDs的未经证实的一次衰变当中。其半衰期对基态核来说很长,因此它有可能属于277Hs的一个同质异构核。另外在2009年,重离子研究所的团队观察到281aDs的α衰变分链产生了277Hs同位素,其后该同位素进行自发裂变,半衰期较短。测量到的半衰期接近基态同质异构核277aHs的预期值。要证实该同质异构核的存在,需进行进一步的研究。

劳伦斯伯克利国家实验室于1999年声称合成元素118,反应期间出现273Hs同位素核子。他们声称该同位素以能量9.78及9.47 MeV进行α衰变,半衰期为1.2秒。该发现在2001年被撤回。这一同位素最终在2010年被合成,而所记录的数据证明先前的数据是虚假的。

根据宏观微观理论,Z=108质子数是变形质子幻数,连同N=162的中子壳层。这代表这种原子核的基态是永远变形的,但其裂变位垒高而窄,造成进一步变形,因此其自发裂变部分半衰期相对较长。此区域的自发裂变半衰期比接近球体双重幻数的原子核298114小大约109倍。这是由于裂变位垒较窄,导致以量子隧穿效应穿越位垒的几率增加。另外,根据计算,N=162中子数是变形中子幻数,因此270Hs原子核很有可能是变形双重幻数核。Z=110的同位素271Ds及273Ds的衰变数据,说明N=162支壳层有可能为幻数。对269Hs、270Hs和271Hs的合成实验也指出N=162是幻数闭壳层。270Hs的低衰变能量与计算的完全相符。

证明Z=108质子壳层的幻数特性的证据有以下两点:

对于自发裂变,有必要测量同中子异位素核268Sg、270Hs和272Ds的半衰期。由于�和�的这两个同位素还是未知的,而270Hs的衰变还未经过测量,因此该方法目前能够用来证实Z=108壳层的稳定性质。但Z=108的幻数特性可以从270Hs、271Ds及273Ds的α衰变能量间的大差距中推导出。测量272Ds的衰变能量能量后能够得出更有力的证据。

对269Hs的直接合成产生了三条α线,于9.21、9.10及8.94 MeV。在277112的衰变当中,只观察到能量为9.21 MeV的269Hs的α衰变,表示该衰变源自同质异能核。要证实这一点则需进一步研究。

已知267Hs进行α衰变,α线位于9.88、9.83和9.75 MeV,半衰期为52 ms。在合成271m,gDs的时候,观察到额外的活动。包括一次0.94 ms,能量为9.83 MeV的α衰变,其余还有更长的约0.8 s和约6.0 s的活动。这些活动来源现时不清,需要更多的研究得到证实。

对265Hs的合成也证明两个能级的存在。基态进行能量为10.30 MeV的α衰变,半衰期为2.0 ms。其同质异能态能量比基态高300 keV,进行10.57 MeV的α衰变,半衰期为0.75 ms。

�预计为过渡金属中6d系的第5个元素及8族中最重的元素,在周期表中位于铁、钌和锇之下。该族中的后两个元素表现出的氧化态为+8,而这种氧化态在族中越到下方越为稳定。因此�的氧化态应为+8。锇同时还有稳定的+5、+4及+3态,其中+4态最为稳定。而钌则同时有+6、+5及+3态,当中+3态最为稳定。�也因此预计拥有稳定的低氧化态。

第8族元素独特的氧化物化学使对�元素特性的推算更为容易。同族较轻的元素都已知拥有或预测拥有四氧化物,MO4。一直向下,该族的氧化力逐渐下降:FeO4并不存在,因为极高的电子亲合能使其形成常见的FeO42−。钌(VI)在酸中经过氧化后形成四氧化钌,RuO4,而四氧化钌经过还原反应后形成RuO42−。钌金属在空气中氧化后形成二氧化钌,RuO2。对比之下,锇燃烧后产生稳定的四氧化锇,OsO4,然后与氢氧根离子产生配合物2−。因此,作为锇对下的元素,�应该会形成挥发性四氧化�,HsO4,再与氢氧根离子配合形成2−。

�预计体密度为41 g/cm3,是所有118个已知元素中最高的,几乎为锇的两倍,而锇是目前已测量的元素中密度最高的,有22.6 g/cm3。这是由于�拥有高原子量,并加上镧系与锕系收缩效应和相对论性效应,但是真正制造足够�元素以测量其密度是不可行的,因为样本会即刻进行衰变。

�的电子排布预计为5f14 6d6 7s2,因此�应会产生挥发性四氧化物HsO4。其挥发性是由于该分子的四面体形。

对�的首次化学实验在2001年进行,运用了热色谱分析法,以172Os作为参照物。利用反应248Cm(26Mg,5n)269Hs,实验探测到5个�原子。产生的原子在He/O2混合物中经过热能化及氧化后产生氧化物。

所测量到的热离解温度表示四氧化�的挥发性比四氧化锇低,同时也肯定了�的特性属于8族。

为了进一步探测�的化学属性,科学家决定研究四氧化�与氢氧化钠间产生的�酸钠的反应。该反应是锇的一条常见反应。在2004 年,科学家公布成功进行了第一次对�化合物的酸碱反应:

网站公告: