Uup

Uup

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发展历史

发现

2004年2月2日,由俄罗斯 杜布纳联合核研究所和美国劳伦斯利福摩尔国家实验室联合组成的科学团队在《 物理评论快报》上表示成功合成了Uup。他们使用 Ca离子撞击 Am目标原子,产生了4个Uup原子。这些原子通过发射α粒子,衰变为 Uut,需时约100毫秒。

美俄科学家的这次合作计划也对衰变产物 Db进行了化学实验,并证实发现了Uut。科学家在2004年6月和2005年12月的实验中,通过量度 自发裂变成功确认了同位素。数据中的半衰期和衰变模式都符合理论中的Db,证实了衰变来自于原子序数为115的主原子核。

第115号元素暂时使用Uup这个英文简称,它具有高放射性,会在不到一秒时间内衰变成其他元素。2003年,美国和俄罗斯科研人员首次发现了这一元素,但其存在尚未得到最后确认。

瑞典隆德大学的迪尔克·鲁道夫教授等人报告说,他们用含有20个质子的钙离子轰击含有95个质子的镅元素的薄膜,再次合成得到第115号元素。

这项发现再次证明了第115号元素的存在,不过它要等待国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的认可,才能获得正式名称并被纳入元素周期表。

化学元素是具有相同核电荷数(即相同质子数)的同一类原子的总称。序号在92以后的重元素在自然界中难以稳定存在,只能人工合成。

命名

Uup最先被称为“ eka- 铋”。 是该元素获得正式命名之前, IUPAC元素系统命名法所赋予的临时名称。研究人员一般称之为“元素115”。

2017年5月9日,中国科学院、国家语言文字工作委员会、全国科学技术名词审定委员会在北京联合举行新闻发布会宣布:113号元素中文名称发音为:“nǐ”。[1]

未来实验

Flerov核反应实验室有计划研究较轻的Uup同位素,所用反应为:Am + Ca→Uup。

主要特性

核合成

能产生Z=115复核的目标、发射体组合

下表列出各种可用以产生115号元素Uup的目标、发射体组合。

目标 发射体 CN 结果
Pb As Uup 尚未尝试
Th Mn Uup 尚未尝试
U V Uup 至今失败
Np Ti Uup 尚未尝试
Pu Sc Uup 尚未尝试
Am Ca Uup 反应成功
Am Ca Uup 尚未尝试
Cm K Uup 尚未尝试
Cm K Uup 尚未尝试
Bk Ar Uup 尚未尝试
Cf Cl Uup 尚未尝试
Cf Cl Uup 尚未尝试

热聚变U(V,xn)Uup

有强烈证据显示重离子研究所在2004年底一项氟化铀(IV)实验中曾进行过这个反应。他们并未发布任何报告,因此可能并未探测到任何产物原子,这是团队意料之内的。

Am(Ca,xn)Uup (x=3,4)

杜布纳团队首先在2003年7月至8月进行了该项反应。在两次分别进行的实验中,他们成功探测到3个Uup原子与一个Uup原子。2004年6月,他们进一步研究这项反应,目的是要在Uup衰变链中隔离出Db。团队在2005年8月重复进行了实验,证实了衰变的确来自Db。

同位素发现时序

同位素 发现年份 核反应
Uup 2003年 Am(Ca,4n)
Uup 2003年 Am(Ca,3n)
Uup 2009年 Bk(Ca,4n)
Uup 2009年 Bk(Ca,3n)

同位素产量

目标 发射体 CN 结果
Pb As Uup 尚未尝试
Th Mn Uup 尚未尝试
U V Uup 至今失败
Np Ti Uup 尚未尝试
Pu Sc Uup 尚未尝试
Am Ca Uup 反应成功
Am Ca Uup 尚未尝试
Cm K Uup 尚未尝试
Cm K Uup 尚未尝试
Bk Ar Uup 尚未尝试
Cf Cl Uup 尚未尝试
Cf Cl Uup 尚未尝试

理论计算

同位素 发现年份 核反应
Uup 2003年 Am(Ca,4n)
Uup 2003年 Am(Ca,3n)
Uup 2009年 Bk(Ca,4n)
Uup 2009年 Bk(Ca,3n)

推算的化学属性

热聚变

下表列出直接合成Uup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。

发射体 目标 CN 2n 3n 4n 5n
Ca Am Uup    3.7 pb, 39.0 MeV 0.9 pb, 44.4 MeV   

合成元素

发射体 目标 CN 2n 3n 4n 5n
Ca Am Uup    3.7 pb, 39.0 MeV 0.9 pb, 44.4 MeV   

基本性质

衰变特性

利用量子穿隧模型的理论计算支持实验得出的α衰变量据。

蒸发残留物截面

MD = 多面;DNS = 双核系统;σ = 截面

目标 发射体 CN 通道(产物) σ max 模型 参考资料
Am Ca Uup 3n (Uup) 3 pb MD   
Am Ca Uup 4n (Uup) 2 pb MD   
Am Ca Uup 3n (Uup) 1 pb DNS   
Am Ca Uup 3n (Uup) 2.5 pb DNS   

获得命名

目标 发射体 CN 通道(产物) σ max 模型 参考资料
Am Ca Uup 3n (Uup) 3 pb MD   
Am Ca Uup 4n (Uup) 2 pb MD   
Am Ca Uup 3n (Uup) 1 pb DNS   
Am Ca Uup 3n (Uup) 2.5 pb DNS   

词条图册

氧化态

Uup预计为7p系的第3个元素,是元素周期表中15 (VA)族最重的成员,位于 铋之下。这一族的最高氧化态为+V,但稳定性各异。 氮的+V态很难形成,因为它有较低的d-电子轨域,而且氮原子容纳不下5个 配体。 磷、 砷和 锑能够表现出明显的+V态特性,铋却很难达到该氧化态,因为其6s电子不易参与形成化学键。这个现象称为“惰性电子对效应”,一般与6s电子轨域的相对论性稳定性相关。Uup预计会延续这个趋势,并只会具有+III和+I氧化态。氮(I)H和铋(I)也存在,但较罕见,而Uup(I)很可能会有一些独特的属性。由于自旋轨道耦合作用, Fl可能会有完整的轨域,并具有类似惰性气体的属性。的话,Uup可能只有一颗价电子,因为Uup离子会和Fl有相同的 电子排布。

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