116号元素

116号元素

中文名 116号元素
命名时间 2011年12月
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基本内容

Ununhexium(Uuh)是原子序为116的化学元素的临时名称。

它是16族最重的元素,但至今仍没有足够稳定的同位素能用在实验当中,以证明它和钋的特性相似。

Uuh于2000年第一次被发现,至今约有30个原子被成功制造,它们是直接合成的,或是Uuo的衰变产物。他们的同位素质量为290至293,而Uuh是当中最稳定的,半衰期为约60 ms。

历史

发现

2000年7月19日,位于俄罗斯杜布纳联合核研究所(JINR)的科学家使用Ca离子撞击Cm目标,并探测到一个Uuh原子的一次单独的衰变。结果于2000年12月发布。这次α衰变活动能量为10.54 MeV,起初指定到Uuh的衰变,因为产物和先前指定的Uuq有互相的关系。然而其后又更改为Uuq,所以这活动也指定到Uuh。他们于2001年4至5月进行的第二次实验里,再有两个原子被发现。

同样的实验里,他们也探测到了符合第一次观测到的Uuq衰变,并将此次衰变活动指定到Uuq。在重复进行相同的实验后,并没有观测到这个活动。不过,这可能是一个Uuh的同核异能素Uuh的衰变,或是已知的Uuh一条较罕见的衰变支链,其中第一颗α粒子丢失了。进一步研究仍需进行。

研究团队在2005年4月至5月重复了实验,并探测到8个Uuh原子。记录的衰变量据证实了所发现的同位素是Uuh。同时他们也通过4n通道第一次观测到Uuh。

2009年5月,联合工作组报告了鎶的发现,并承认了同位素Cn的发现。因为承认了其衰变产物Cn,意味着Uuh的正式发现(见下);尽管实际的实验如上。一份联合工作组报告将会讨论这些问题。

命名

Ununhexium(Uuh)是IUPAC的临时系统命名。研究科学家通常只称之为“元素116”(或E116)。

根据IUPAC的建议,新元素的发现者有权建议命名。联合工作小组并没有正式接受元素116的发现,因此命名过程还没有开始。

目前及未来的实验

德国重离子研究所本来预计进行一项实验(2010年6月24日至7月25日),研究Uuh在Cm(Ca,xn)反应中如何产生,作为日后以Cm目标进行的实验的第一步,并最终合成Ubn。

位于杜布纳的团队表示有意利用Pu和Ti的反应合成Uuh。通过这项实验,他们可以研究以Z>20的发射体来合成Z>118的超重元素的可能性。虽然原定计划是在2008年,但这项实验至今仍未开始。

也有计划使用不同发射体能量重复Cm反应,以进一步了解2n通道,从而发现新的同位素Uuh。另外,他们计划未来完成4n通道产物Uuh的激发函数,并估量N=184核壳层对产生蒸发残留物的稳定效应。

同位素与核特性

核合成

能产生Z=116复核的目标、发射体组合下表列出各种可用以产生原子序为116的目标、发射体组合。

Se Uuh 至今失败
Fe Uuh 尚未尝试
Cr Uuh 至今失败
Ti Uuh 尚未尝试
Ca Uuh 反应成功
Ca Uuh 尚未尝试
Ca Uuh 反应成功
Ar Uuh 尚未尝试

Pb(Se,xn)Uuh1998年,重离子研究所尝试了辐射俘获产物(x=0)以合成Uuh。他们限制截面为4.8 pb,并未发现任何原子。

热聚变

Se Uuh 至今失败
Fe Uuh 尚未尝试
Cr Uuh 至今失败
Ti Uuh 尚未尝试
Ca Uuh 反应成功
Ca Uuh 尚未尝试
Ca Uuh 反应成功
Ar Uuh 尚未尝试

同位素产量

U(Cr,xn)Uuh有粗略的证据显示重离子研究所在2006年曾经尝试过这个反应。他们没有发布实验结果,表示很可能并没有发现任何原子。

Cm(Ca,xn)Uuh (x=3,4)1977年Ken Hulet和他的团队在劳伦斯利福摩尔国家实验室首次进行合成Uuh的实验。他们并未发现任何Uuh原子。Yuri Oganessian和他的团队在Flerov核反应实验室之后在1978年尝试了这个反应,但最终失败。1985年,伯克利实验室和在重离子研究所的Peter Armbruster团队进行了实验,结果依然是失败的,计算出来的截面限度为10至100 pb。

2000年,杜布纳的俄罗斯科学家终于成功探测到一个Uuh原子,指向到同位素Uuh。2001年,他们重复了这一个反应,再次合成了2个原子,验证了此前的实验结果。另外也不确定地探测到一个Uuh原子,因为其首次α衰变违背探测到。2004年4月,团队又再使用较高能量重复实验,并发现了一条新的衰变链,指向到Uuh。根据这个发现,原先的数据就被重新指向到Uuh。不确定的衰变链因此可能是这个同位素的稀有的一条分支。这个反应另外有产生了2个Uuh原子。

Cm(Ca,xn)116 (x=2,3)为了找出合成出的Uuh同位素的原子量,在2003年3月至5月期间杜布纳的团队用Ca离子撞击Cm目标。他们观察到了两个新的同位素:Uuh和Uuh。这个实验在2005年2月至3月成功重复进行,其中合成了10个原子,其衰变量据与2003年实验报告中的相符。

作为衰变产物Uuh也在Uuo的衰变中被探测到。2006年10月,在一个用Ca离子撞击Cf的实验中,3个Uuo原子被发现,并迅速衰变成Uuh。

观察到Uuh,意味着成功合成了Uuo,也证明了成功合成元素Uuo。

原子量为116的复核的裂变位于杜布纳的Flerov核反应实验室在2000至2006年进行了一系列的实验,研究Uuh复核的裂变特性。实验使用了4条核反应:Cm+Ca、Ca+Ca、Pu+Ti和Th+Fe。结果反映了这种原子核裂变的方式主要为放出闭壳原子核,如Sn (Z=50, N=82)。另一发现为,使用Ca和Fe发射体的聚变裂变路径产量相似,说明在未来合成超重元素时,可以使用Fe发射体。另外,比较使用Ca和Ti发射体合成Uuh的实验,如果用Ti,聚变裂变产量约少3倍,表示未来能用于合成超重元素。

撤回的同位素Uuh1999年,劳伦斯伯克利国家实验室在《物理评论快报》中宣布成功合成Uuo(见Uuo)。所指的同位素Uuh经过了11.63 MeV能量的α衰变,半衰期为0.64 ms。翌年,他们宣布撤回此前的发现,因为其他研究人员未能复制实验结果。2002年6月,实验室主任公布,原先这两个元素的发现结果是建立在Victor Ninov编造的实验数据上的。因此,这一Uuh同位素至今仍是未知的。

Uuh 2002年 Cf(Ca,3n)
Uuh 2003年 Cm(Ca,2n)
Uuh 2004年 Cm(Ca,4n)
Uuh 2000年 Cm(Ca,3n)

理论计算

Uuh 2002年 Cf(Ca,3n)
Uuh 2003年 Cm(Ca,2n)
Uuh 2004年 Cm(Ca,4n)
Uuh 2000年 Cm(Ca,3n)

化学属性

热聚变下表列出直接合成Uuh的热聚变核反应的截面和激发能量。粗体数据代表从激发函数算出的最大值。+代表观测到的出口通道。

Ca Cm Uuh 1.1 pb, 38.9 MeV 3.3 pb, 38.9 MeV
Ca Cm Uuh 0.9 pb, 33.0 MeV 3.7 pb, 37.9 MeV

氧化态

Ca Cm Uuh 1.1 pb, 38.9 MeV 3.3 pb, 38.9 MeV
Ca Cm Uuh 0.9 pb, 33.0 MeV 3.7 pb, 37.9 MeV

化学特性

利用量子穿隧模型的理论计算支持合成Uuh的实验数据。

蒸发残留物截面下表列出各种目标-发射体组合,并给出最高的预计产量。

DNS = 双核系统; σ = 截面

Se Uuh 1n (Uuh) 0.1 pb DNS
Se Uuh 1n,(Uuh) 0,5,pb DNS
Cr Uuh 2n,(Uuh) 0,1,pb DNS
Ca Uuh 4n,(Uuh) 5,pb DNS
Ca Uuh 4n,(Uuh) 2,pb DNS
Ca Uuh 3n,(Uuh) 3,pb DNS
Ca Uuh 3n,(Uuh) 1,5,pb DNS

词条图册

Se Uuh 1n (Uuh) 0.1 pb DNS
Se Uuh 1n,(Uuh) 0,5,pb DNS
Cr Uuh 2n,(Uuh) 0,1,pb DNS
Ca Uuh 4n,(Uuh) 5,pb DNS
Ca Uuh 4n,(Uuh) 2,pb DNS
Ca Uuh 3n,(Uuh) 3,pb DNS
Ca Uuh 3n,(Uuh) 1,5,pb DNS

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