Флеро́вий[3][4][5] (лат. Flerovium, Fl), ранее был известен как унунква́дий (лат. Ununquadium, Uuq), использовалось также неофициальное название эка-свинец — химический элемент 14-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы IV группы), 7-го периода периодической системы, c атомным номером 114.

Флеровий
← Нихоний | Московий →
114 Pb

Fl

(Uho)
Периодическая система элементовВодородГелийЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеонНатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргонКалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецЖелезоКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптонРубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийОловоСурьмаТеллурИодКсенонЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоРтутьТаллийСвинецВисмутПолонийАстатРадонФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклийКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБорийХассийМейтнерийДармштадтийРентгенийКоперницийНихонийФлеровийМосковийЛиверморийТеннессинОганесон
Периодическая система элементов
114Fl
Внешний вид простого вещества
Неизвестен
Свойства атома
Название, символ, номер Флеровий / Flerovium (Fl), 114
Атомная масса
(молярная масса)
289,190(4) а. е. м. (г/моль) а. е. м. (г/моль)[1]
Электронная конфигурация предположительно [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p2
Химические свойства
Степени окисления +2, +4[2]
Номер CAS 54085-16-4
114
Флеровий
(289)
5f146d107s27p2

История

править

Впервые элемент был получен группой физиков под руководством Ю. Ц. Оганесяна в Объединённом институте ядерных исследований (Дубна, Россия) с участием учёных из Ливерморской национальной лаборатории (Ливермор, США; коллаборацией Дубна — Ливермор) в декабре 1998 года путём синтеза изотопов через реакцию слияния ядер кальция с ядрами плутония[6][7]:

 
 

Получение элемента было подтверждено в 2004 году[8] и в 2006 годах[9] коллаборацией Дубна-Ливермор в Дубне, а также в 2009 году в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США)[10][11].

Позднее в том же Объединённом институте ядерных исследований синтез изотопов элемента был подтверждён его химическим идентифицированием по конечному продукту распада[12][13].

В сентябре 2009 года американские учёные из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли синтезировали 114-й элемент таблицы Менделеева, подтвердив таким образом открытие элемента, сделанное в 1998 году. В результате бомбардировки мишени 242Pu пучком ионов 48Ca были получены два нуклида 114-го элемента с массовыми числами 286 и 287[10]:

 
 

В октябре 2010 года группа физиков из Беркли заявила о получении ещё одного изотопа флеровия с массовым числом 285[14].

 

1 июня 2011 года ИЮПАК официально признал открытие флеровия и приоритет в этом коллаборации учёных из ОИЯИ и Ливерморской национальной лаборатории[15][16]. Официальное утверждение названия произошло через год, 30 мая 2012 года[17]

В 2014—2015 гг. в Дубне получили атомы 284Fl и 285Fl путём реакций 239Pu и 240Pu с 48Ca[18][19][20].

Происхождение названия

править
 
Памятник Георгию Николаевичу Флёрову и элементу Флеровий в Дубне на пересечении улиц Флёрова и Векслера
 
Почтовая марка России  (ЦФА [АО «Марка»] № 1660), посвящённая Флёрову и 114 элементу таблицы Менделеева

Официальное название флеро́вий (flerovium) дано в честь Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова Объединённого института ядерных исследований, где был синтезирован элемент[17]. Лаборатория носит имя её основателя, советского физика Г. Н. Флёрова, руководителя группы, синтезировавшей элементы с номерами от 102 до 110.[21][22] Хотя его фамилия по-английски обычно пишется как Flyorov, основой для названия элемента стал более удобочитаемый вариант Flerov, который сам Флёров использовал при публикациях в зарубежных изданиях[23]. До этого 114-й элемент носил вре́менное систематическое название, данное по порядковому номеру (искусственно образовано из корней латинских числительных: Ununquadium можно буквально перевести как «одно-одно-четыр-ий») до официального решения ИЮПАК про постоянное наименование и химический символ элемента. Ранее был также известен как эка-свинец.

Название флеровий было предложено учёными ОИЯИ и впервые официально озвучено вице-директором Объединённого института ядерных исследований Михаилом Иткисом[24], который также был одним из соавторов открытия. Однако американские партнёры ОИЯИ из Ливерморской национальной лаборатории предложили назвать 114-й или 116-й элемент в честь Леонардо да Винчи, Галилео Галилея или в честь Ливерморской национальной лаборатории[25]. После согласовательных процедур между российскими и американскими учёными 1 декабря 2011 года в комиссию по номенклатуре химических соединений ИЮПАК было направлено предложение назвать 114-й элемент флеровием[21][22]. Название утверждено 30 мая 2012 года[17].

Известные изотопы

править

Наиболее распространённые моды распада, альфа-распад (с превращением в изотопы коперниция) и спонтанное деление. Наиболее долгоживущим изотопом является 289Fl с периодом полураспада 1,9 секунды[26].

Изотоп Масса Период полураспада Тип распада
284Fl 284 2,5 мс спонтанное деление
285Fl 285 0,1 с α-распад в 281Cn
286Fl 286 0,12 с[26] спонтанное деление (60 %), α-распад в 282Cn (40 %)[9]
287Fl 287 0,48 с[26] α-распад в 283Cn[9]
288Fl 288 0,66 с[26] α-распад в 284Cn[8]
289Fl 289 1,9 с[26] α-распад в 285Cn[8]

Флеровий-298

править

Согласно оболочечной теории, флеровий имеет магическое число протонов Z = 114, соответствующее заполненной протонной ядерной оболочке, и благодаря этому находится в зоне острова стабильности. Для изотопа 298Fl достигается также и магическое число нейтронов N = 184, что теоретически должно привести к формированию аномально устойчивого (дважды магического) ядра с периодом полураспада, исчисляемого днями и даже годами. Другие теории, учитывающие релятивистские эффекты, дают магические числа для протонов Z = 120, 122 и 126, в зависимости от исходных параметров.

Прямой синтез 298Fl затруднен из-за отсутствия подходящих материалов мишени и ядер для бомбардировки, которые дали бы необходимое число нейтронов, поскольку для стабильных ядер из центральной части периодической таблицы отношение числа нейтронов к числу протонов значительно меньше, чем для трансактиноидов; при слиянии таких ядер возникают нейтроно-дефицитные изотопы трансактиноидов, менее стабильные, чем изотопы, близкие к линии бета-стабильности[англ.]. Возможной реакцией синтеза может быть[источник не указан 2861 день]:

 

Также теоретически возможны варианты синтеза более тяжёлых ядер с последующим альфа-распадом.

Физические свойства

править

Предполагается, что, если бы флеровий удалось получить в весовых количествах, то он был бы похож по плотности и внешнему виду на свинец (плотность его будет около 14 г/см³, что больше, чем у свинца, но существенно меньше, чем потенциальные плотности многих других сверхтяжёлых элементов). Флеровий будет плавиться всего при 67 °C и будет одним из самых легкоплавких металлов, уступая только ртути, коперницию, цезию, францию, галлию, рубидию и калию. Но его температура кипения составит всего 140 °C, и это будет самый легкокипящий металл в периодической системе (возможно, уступая лишь коперницию). Аномальные свойства флеровия объясняет низкое межмолекулярное взаимодействие его атомов[27][28].

Химические свойства

править

В некоторых исследованиях[29] были получены указания[30] на то, что флеровий по химическим свойствам похож не на свинец (под которым он формально находится в таблице Менделеева), а на благородные газы. Это поведение объясняется заполнением стабилизирующей 7p2
1/2
-подоболочки валентных электронов, предсказанной расчётами[31] с учётом релятивистских эффектов в электронной оболочке сверхтяжёлых атомов.

Флеровий предположительно способен проявлять в соединениях степень окисления +2 и +4, подобно его гомологу — свинцу, хотя поскольку в 14-й (IVA) группе периодической таблицы устойчивость степени окисления +4 с ростом порядкового номера снижается от углерода к свинцу, некоторые учёные[32] предполагают, что флеровий не сможет проявлять её или сможет её проявлять только в жёстких условиях. Так, предполагается, что диоксид флеровия FlO2 будет высоко нестабильным, распадаясь в обычных условиях на монооксид флеровия и кислород[33]. Флерован FlH4, имеющий расчётную длину связи Fl—H, равную 1,787 Å[34], будет значительно менее стабильным, чем плюмбан PbH4, и, по-видимому, должен спонтанно распадаться на гидрид флеровия(II) и водород. Единственным устойчивым соединением флеровия(IV) будет, вероятно, тетрафторид флеровия FlF4, хотя его образование обусловлено не sp3-, а sd-гибридизацией[35], и его распад на дифторид флеровия и фтор предположительно должен быть экзотермическим[34]. Однако существуют предсказания относительной устойчивости и более высокой степени окисления, Fl(VI), обусловленной приблизительным энергетическим вырождением 7s и 6d-электронов и sd-гибридизацией[27].

Получение

править

В настоящее время элемент может быть получен только путём ядерного синтеза, так же, как и другие сверхтяжёлые элементы.

Примечания

править
  1. Meija J. et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2016. — Vol. 88, no. 3. — P. 265–291. — doi:10.1515/pac-2015-0305. Архивировано 31 марта 2016 года.
  2. Б. Ф. Мясоедов. Флеровий. Большая Российская энциклопедия 2004-2017. БРЭ. Дата обращения: 15 февраля 2023. Архивировано 15 февраля 2023 года.
  3. "Два элемента таблицы Менделеева получили официальные наименования". Lenta.ru. 2012-06-01. Архивировано 4 июня 2012. Дата обращения: 2 июня 2012.
  4. Предполагалось также произношение «флёровий» (через «ё»). Правильное произношение (через «е», с ударением на втором слоге) см. в реплике вице-директора ОИЯИ М. Иткиса в видеосюжете Архивная копия от 13 февраля 2020 на Wayback Machine НТВ, 2:44 от начала ролика.
  5. ПКК ОИЯИ по ядерной физике. Объединённый институт ядерных исследований (23 марта 2012). Дата обращения: 30 июня 2012. Архивировано из оригинала 5 августа 2012 года.
  6. Yu. Ts. Oganessian et al. Synthesis of Superheavy Nuclei in the 48Ca + 244Pu Reaction // Physical Review Letters. — 1999. — Vol. 83, № 16. — P. 3154—3157.
  7. P. Weiss. New element leaves lightweights behind // Science News. — 1999. — Vol. 155, № 6. — P. 85. Архивировано 4 июля 2007 года.
  8. 1 2 3 Yu. Ts. Oganessian et al. Measurements of cross sections and decay properties of the isotopes of elements 112, 114, and 116 produced in the fusion reactions 233,238U, 242Pu, and 248Cm+48Ca // Physical Review C. — 2004. — Vol. 70. — P. 064609.;
    свободно доступный препринт ОИЯИ Архивная копия от 28 мая 2008 на Wayback Machine, несколько отличающийся от статьи в Phys. Rev. C;
    Yury Ts. Oganessian. Superheavy elements // Pure Appl. Chem.. — 2004. — Vol. 76, № 9. — P. 1715–1734. Архивировано 8 августа 2007 года.
  9. 1 2 3 Yu. Ts. Oganessian et al. Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the 249Cf and 245Cm+48Ca fusion reactions // Physical Review C. — 2006. — Vol. 74. — P. 044602. Архивировано 13 сентября 2019 года.
  10. 1 2 L. Stavsetra, K. E. Gregorich, J. Dvorak, P. A. Ellison, I. Dragojević, M. A. Garcia, and H. Nitsche. Independent Verification of Element 114 Production in the 48Ca + 242Pu Reaction Phys. Rev. Lett. 103, 132502 (2009)
  11. Иван Панин. Американцы подтвердили существование 114-го элемента // Infox.ru : статья. — 2009. Архивировано 29 января 2010 года.
  12. R. Eichler et al. Confirmation of the Decay of 283112 and First Indication for Hg-like Behavior of Element 112 // Nuclear Physics A. — 2007. — Vol. 787, № 1—4. — P. 373—380. Архивировано 11 мая 2018 года.
  13. Михаил Молчанов. Открытие подтверждено // В мире науки. — 2006. — № 7 (июль). Архивировано 28 сентября 2007 года.
  14. Six New Isotopes of the Superheavy Elements Discovered " Berkeley Lab News Center. Дата обращения: 11 декабря 2010. Архивировано 5 мая 2014 года.
  15. Discovery of the Elements with Atomic Number 114 and 116 (англ.). ИЮПАК (1 июня 2011). Дата обращения: 4 июня 2011. Архивировано из оригинала 26 августа 2011 года.
  16. "Два синтезированных в России химических элемента признаны официально". РИА Новости. 2011-06-03. Архивировано 7 июня 2011. Дата обращения: 4 июня 2011.
  17. 1 2 3 Element 114 is Named Flerovium and Element 116 is Named Livermorium (англ.). ИЮПАК (30 мая 2012). Дата обращения: 23 июня 2012. Архивировано 24 июня 2012 года.
  18. http://ribf.riken.jp/FARIS2014/slide/files/Jun6/Par4C06Rykaczewski-final.pptx (недоступная ссылка)
  19. Источник. Дата обращения: 21 сентября 2015. Архивировано 6 июня 2015 года.
  20. Phys. Rev. C 92, 034609 (2015) - Experiments on the synthesis of superheavy nuclei $^{284}{Fl}$ and $^{285}{Fl}$ in the $^{239,240}{Pu}+^{48}{Ca}$ ... Дата обращения: 21 сентября 2015. Архивировано 7 марта 2020 года.
  21. 1 2 Start of the Name Approval Process for the Elements of Atomic Number 114 and 116 (англ.). ИЮПАК (2 декабря 2011). Дата обращения: 2 декабря 2011. Архивировано из оригинала 4 февраля 2012 года.
  22. 1 2 "Химическим элементам 114 и 116 предложили названия". Lenta.ru. 2011-12-02. Архивировано 2 декабря 2011. Дата обращения: 2 декабря 2011.
  23. см. напр. G. N. Flerov et al. Acceleration of 48Ca ions and new possibilities of synthesizing superheavy elements (англ.) // Nuclear Physics A. — 1976. — Vol. 267. — P. 359–364. Архивировано 24 сентября 2015 года.
  24. "Российские физики предложат назвать 116 химический элемент московием". РИА Новости. 2011-03-26. Архивировано 1 июля 2019. Дата обращения: 26 марта 2011.
  25. "Новые химические элементы могут назвать в честь да Винчи и Галилея". РИА Новости. 2011-10-14. Архивировано 17 декабря 2011. Дата обращения: 2 декабря 2011.
  26. 1 2 3 4 5 Yu Ts Oganessian, V. K. Utyonkov. Super-heavy element research // Reports on Progress in Physics. Physical Society (Great Britain). — 2015-02. — Т. 78, вып. 3. — С. 036301. — ISSN 1361-6633. — doi:10.1088/0034-4885/78/3/036301. Архивировано 25 июня 2022 года.
  27. 1 2 Burkhard Fricke. Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties (англ.) // Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry : journal. — 1975. — Vol. 21. — P. 89—144. — doi:10.1007/BFb0116498. Архивировано 4 октября 2013 года.
  28. Bonchev, Danail; Kamenska, Verginia. Predicting the Properties of the 113–120 Transactinide Elements (англ.) // Journal of Physical Chemistry[англ.] : journal. — American Chemical Society, 1981. — Vol. 85, no. 9. — P. 1177—1186. — doi:10.1021/j150609a021. Архивировано 22 декабря 2015 года.
  29. Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements Архивная копия от 20 февраля 2012 на Wayback Machine, lecture by Heinz W. Gäggeler, Nov. 2007. Last accessed on Jun. 15, 2009.
  30. Отчёт за 2008 г. Архивная копия от 12 июня 2010 на Wayback Machine Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова. ОИЯИ, Дубна. С. 93-94.
  31. K. S. Pitzer. Are elements 112, 114, and 118 relatively inert gases? J.Chem. Phys. 1975, Vol. 63, P. 1032.
  32. R. G. Haire. Transactinides and the future elements // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (англ.) / L. R. Morss et al.. — 3rd. — Springer, 2006. — ISBN 978-1-4020-3555-5.
  33. V. Pershina. Electronic structure and chemistry of the heaviest elements (англ.). — 2010. — P. 450.
  34. 1 2 Peter Schwerdtfeger, Michael Seth. Relativistic Quantum Chemistry of the Superheavy Elements. Closed-Shell Element 114 as a Case Study (англ.) // Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences : journal. — 2002. — Vol. 3, no. 1. — P. 133—136. Архивировано 24 сентября 2015 года.
  35. B. Fricke, W. Greiner, J. T. Waber. The continuation of the periodic table up to Z = 172. The chemistry of superheavy elements (англ.) // Theoretica chimica acta : journal. — Springer-Verlag, 1971. — Vol. 21, no. 3. — P. 235—260. — doi:10.1007/BF01172015. Архивировано 3 февраля 2013 года.

Ссылки

править