Ununtrium

Ununtrium
113 Uut
Tl ↑ Uut ↓ (Uhs) Tableau périodique copernicium ← → ununtrium Flérovium
Apparence
inconnu
Propriétés générales
Nom, symbole, nombre	ununtrium, Uut, 113
Prononciation	/ U n U n t r Je ə m / oon--əm -tree OON
Catégorie Metallic	inconnu probablement métaux post-transition
Groupe, période, bloc	13, 7, p
Poids atomique standard	[286]
Configuration électronique	[ Rn ] 5f 14 6d 10 7s 2 7p 1 (Prévue) 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (Prévue)
Histoire
Découverte	Institut unifié de recherches et nucléaire Lawrence Livermore National Laboratory (2003)
Propriétés physiques
Phase	solide (prévue)
Densité (à proximité rt)	18 (prévue) g · cm -3
Point de fusion	700 K , 430 ° C, 810 (prévue) ° F
Point d'ébullition	1400 K, 1100 ° C, 2000 (prévue), ° F
Chaleur de vaporisation	130 (prévue) kJ · mol -1
Propriétés atomiques
États d'oxydation	1, 2, 3, 5 (prédiction)
énergies d'ionisation	1er: 704,9 (prédiction) kJ · mol -1
Rayon atomique	170 (prévision) h
Rayon covalente	136 (prédiction) h
Miscellanées
Numéro de registre CAS	54084-70-7
La plupart des isotopes stables
Article détaillé: Isotopes de ununtrium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 286 Uut syn 20 s α 9,63 282 Rg 285 Uut syn 5,5 s α 9,74, 9,48 281 Rg 284 Uut syn 0,48 s α 10,00 280 Rg 283 Uut syn 0,10 s α 10,12 279 Rg 282 Uut syn 70 ms α 10,63 278 Rg 278 Uut syn 0,24 ms α 11,68 274 Rg

Ununtrium est le nom temporaire d'un élément chimique avec le symbole temporaire Uut et de numéro atomique 113. Ce est un très radioactif élément synthétique (un élément qui peut être créé dans un laboratoire, mais ne se trouve pas dans la nature); l'isotope le plus stable connue, ununtrium-286, a une demi-vie de 20 secondes. Ununtrium a été créé en 2003 par le Institut unifié de recherches nucléaires dans Dubna, en Russie.

Dans le tableau périodique , ce est un p-bloc Transactinide. Ce est un membre de la Septième période et est placé dans le groupe bore, bien qu'aucune des expériences chimiques ont été réalisées pour confirmer qu'il se comporte comme le plus lourd homologue de thallium dans le groupe du bore. Ununtrium est calculé pour avoir des propriétés semblables à ses homologues plus légers, le bore , l'aluminium , le gallium , l'indium et le thallium, bien qu'il devrait également apparaître plusieurs différences importantes de leur part. Contrairement à tous les autres éléments du bloc p, il est même prévu de faire preuve de métal de transition caractère.

Histoire

Collaboration Dubna-Livermore

Le premier rapport du ununtrium était en Août 2003, quand il a été identifié comme un produit de désintégration alpha de l'élément 115, ununpentium . Ces résultats ont été publiés le 1er Février 2004, par une équipe composée de scientifiques russes au Dubna ( Institut unifié de recherches nucléaires), et les scientifiques américains à la Lawrence Livermore National Laboratory:

243
95 Am + 48
20 Ca → 288
Uup 115 + 3 1
0 n → 284
113 Uut + α

243
95 Am + 48
20 Ca → 287
Uup + 115 4 1
0 n → 283
113 Uut + α

La collaboration Dubna-Livermore a renforcé leur demande pour la découverte de ununtrium en effectuant des expériences chimiques sur la finale produit de désintégration ²⁶⁸ Db. Dans des expériences en Juin 2004 et Décembre 2005, le dubnium isotope a été identifié avec succès par l'extraction des produits finaux de désintégration, mesure fission spontanée (SF) activités et en utilisant des techniques d'identification chimique pour confirmer qu'ils se comportent comme un élément du groupe 5 (comme dubnium est connu pour être dans le groupe 5 du tableau périodique). Tant le mode demi-vie et de la décomposition ont été confirmés pour le projet de ²⁶⁸ dB, ce qui apporte son soutien à la mission de la mère et noyaux filles à ununpentium et ununtrium respectivement. D'autres expériences à Dubna en 2005 ont pleinement confirmé les données de décroissance pour ununpentium et ununtrium, mais en 2011, le UICPA / IUPAP Groupe de travail mixte (GTM de) ne reconnaissait pas les deux éléments comme ayant été découvert parce que la théorie actuelle ne pouvait pas distinguer entre groupes 4 et 5 éléments par leurs propriétés avec suffisamment de confiance, et l'identification de l'isotope fille dubnium était le facteur le plus important pour confirmer la découverte de ununpentium et ununtrium.

RIKEN

Le 23 Juillet 2004, une équipe de scientifiques japonais au RIKEN bombardé un objectif de bismuth-209 avec des noyaux accélérés zinc-70 et détecté un seul atome de l' isotope ununtrium-278. Ils ont publié leurs résultats le 28 Septembre 2004:

209
83 Bi + 70
30 Zn → 278
113 Uut + 1
0 n

Auparavant, en 2000, une équipe dirigée par PA Wilk identifié le produit décroissance ²⁶⁶ Bh en décomposition avec des propriétés identiques à ce que l'équipe japonaise avait observé, ainsi soutenir les prêts pour leur réclamation. Cependant, ils ont également observé le fille de ²⁶⁶ Bh, ²⁶² Db , subissent la désintégration alpha au lieu de fission spontanée (qui l'équipe japonaise observée).

L'équipe RIKEN a produit un autre atome le 2 Avril 2005, bien que les données de décroissance étaient légèrement différente de la première chaîne, peut-être due soit à la formation d'un état métastable ou un particule alpha se échapper du détecteur avant de déposer son plein d'énergie. En raison de ces incohérences dans les données de décroissance, le petit nombre d'atomes ununtrium produites, et l'absence de points d'ancrage sans ambiguïté aux isotopes connus, le PTC ne ont pas accepté cela comme une découverte concluante de ununtrium en 2011.

Plus récemment, la production et l'identification d'un autre ²⁷⁸ noyau Uut survenus à RIKEN le 12 Août 2012. Dans ce cas, une série de six désintégrations alpha a été observée:

278
113 Uut → 274
111 Rg + α → 270
109 Mt + α → 266
107 Bh + α → 262
105 Db + α → 258
103 Lr + α → 254
101 Md + α

Cette chaîne de désintégration diffère des précédentes observations au RIKEN principalement dans le mode de dubnium, qui a déjà été observé à subir la fission spontanée décroissance, mais dans ce cas la place alpha pourri. Parce que la désintégration alpha de dubnium-262 à lawrencium-258 est bien connu, ce qui fournit une preuve non équivoque élément 113 est à l'origine de la chaîne. Les scientifiques de cette équipe ont calculé la probabilité de accidentelle coïncidence soit 10 ^-28, ou totalement négligeable.

Appellation

Ununtrium est l'élément le plus léger qui n'a pas encore reçu de nom officiel. Utilisation La nomenclature de Mendeleïev pour les éléments anonymes et inconnus, ununtrium devrait être connu comme eka- thallium ou DVI d'indium . En 1979 UICPA a publié des recommandations selon lesquelles l'élément devait être appelé ununtrium (avec le symbole correspondant de Uut), un Dénomination systématique comme un espace réservé, jusqu'à la découverte de l'élément est confirmée et un nom est décidée. Les recommandations sont largement ignorés parmi les scientifiques, qui l'appellent "l'élément 113", avec le symbole de (113) ou même simplement 113.

Revendications, à la découverte de ununtrium ont été avancées par les deux équipes de Dubna et RIKEN. Le UICPA / IUPAP Groupe de travail mixte (GTM) décidera à qui le droit de proposer un nom sera donné. En 2011, l'UICPA a évalué les expériences RIKEN 2004 et 2004 et de 2007 expériences Dubna, et a conclu qu'ils ne répondaient pas aux critères de la découverte.

Les noms suivants ont été suggérés par les équipes mentionnées ci-dessus revendiquant la découverte:

Nucléosynthèse

Éléments super-lourds tels que ununtrium sont produites en bombardant des éléments plus légers dans les accélérateurs de particules qui induisent les réactions de fusion. Alors que la plupart des isotopes de ununtrium peut être synthétisé directement de cette façon, certains plus lourds ne ont été observés que les produits de désintégration d'éléments plus élevés avec des numéros atomiques .

Selon les énergies mises en jeu, les premiers sont séparés en "chaud" et "froid". Dans les réactions de fusion à chaud, très légers, projectiles à haute énergie sont accélérés vers des objectifs très lourds ( actinides ), donnant lieu à des noyaux composés à haute énergie d'excitation (~ 40-50 MeV) qui peut soit la fission ou se évaporer plusieurs (3-5) neutrons. Dans les réactions de fusion à froid, les noyaux condensés produits ont une énergie relativement faible d'excitation (~ 10 à 20 MeV), ce qui diminue la probabilité que ces produits vont subir des réactions de fission. Comme les noyaux fusionnés refroidir à la état fondamental, ils ont besoin de l'émission de seulement un ou deux neutrons, et donc, permet la génération de produits plus riches en neutrons. Cette dernière est une notion distincte de celle de la fusion nucléaire selon lequel à atteindre dans des conditions de température ambiante (voir la fusion à froid).

La fusion froide

Avant la synthèse réussie de ununtrium par l'équipe RIKEN, les scientifiques à la Institut de Recherche des Ions Lourds (Gesellschaft für Schwerionenforschung) dans Darmstadt, Allemagne a également essayé de synthétiser ununtrium en bombardant le bismuth-209 avec du zinc-70 en 1998. Aucun atomes de ununtrium ont été identifiés dans deux séries distinctes de la réaction. Ils ont répété l'expérience en 2003 à nouveau sans succès. À la fin de 2003, l'équipe émergente au RIKEN en utilisant leur appareil efficace GARIS tenté la réaction et a atteint une limite de 140 fb. En Décembre 2003 - Août 2004, ils ont eu recours à la "force brute" qui a effectué la réaction pendant une période de huit mois. Ils étaient capables de détecter un seul atome de ²⁷⁸ Uut. Ils ont répété la réaction dans plusieurs courses en 2005 et étaient capables de synthétiser un second atome.

Fusion chaude

En Juin 2006, l'équipe Dubna-Livermore synthétisé ununtrium directement en bombardant une neptunium -237 cible avec accélérée calcium-48 noyaux:

237
93 Np + 48
20 Ca → 282
113 Uut + 1
0 n

Deux atomes de ²⁸² Uut ont été détectés.

Comme produit de désintégration

Ununtrium a été observé que les produits de désintégration de ununpentium. Ununpentium dispose actuellement de quatre isotopes connus; chacun d'entre eux subissent alpha se désintègre pour devenir noyaux ununtrium, avec des nombres de masse entre 283 et 286. noyaux Parent de ununpentium peuvent être eux-mêmes produits de désintégration de Ununseptium. À ce jour, pas d'autres éléments ont été connus pour se dégrader à ununtrium. Par exemple, en Janvier 2010, l'équipe Dubna ( JINR) identifié ununtrium-286 comme un produit de la désintégration de Ununseptium via une séquence de désintégration alpha:

294
117 Uus → 290
115 Uup + 4
2 Il

290
115 Uup → 286
113 Uut + 4
2 Il

Isotopes

Ununtrium n'a pas d'isotopes stables ou naturels. Plusieurs isotopes radioactifs ont été synthétisés dans le laboratoire, soit par fusion de deux atomes ou en observant la décroissance des éléments plus lourds. Six différents isotopes de ununtrium ont été rapportés avec les masses atomiques 278 et 282 à 286; ils ont tous se désintègrent par la désintégration alpha.

La stabilité et la demi-vie

Rendu trois dimensions de la quantité théorique îlot de stabilité autour de N = 178 et Z = 118

Tous les isotopes ununtrium sont extrêmement instables et radioactives; Toutefois, les isotopes plus lourds de ununtrium sont plus stables que le briquet. L'isotope le plus stable connue ununtrium, ²⁸⁶ Uut, est aussi le plus lourd isotope ununtrium connu; il a une demi-vie de 20 secondes. L'isotope ²⁸⁵ Uut a été rapporté aussi avoir une demi-vie de plus de une seconde. Le isotopes ²⁸⁴ et ²⁸³ Uut Uut ont des demi-vies de 0,48 et 0,10 secondes respectivement. Les deux isotopes restants ont des demi-vies entre 0,1 et 100 millisecondes: ²⁸² Uut a une demi-vie de 70 millisecondes et ²⁷⁸ Uut, l'isotope le plus léger ununtrium connu, est aussi l'isotope ununtrium connu la plus courte durée, avec une demi-vie de seulement 0,24 millisecondes. Il est prévu que même plus lourd à découvrir isotopes de ununtrium pourraient être beaucoup plus stable: par exemple, ²⁸⁷ USE est prévu d'avoir une demi-vie d'environ 20 minutes, près de deux ordres de grandeur supérieure à celle de ²⁸⁶ USE.

Estimations théoriques de désintégration alpha demi-vie des isotopes de ununtrium sont en bon accord avec les données expérimentales. L'isotope ²⁹³ Uut inconnue a été prévu pour être le plus stable vers désintégration bêta; cependant, aucun isotope ununtrium connu a été observé à subir une désintégration bêta.

La stabilité des noyaux diminue fortement avec l'augmentation du nombre atomique après plutonium , le plus lourd élément primordial, de sorte que tous les isotopes de numéro atomique ci-dessus 101 désintégrer radioactivement avec une demi-vie de moins d'une journée, à l'exception de dubnium -268. Aucune éléments ayant les numéros atomiques 82 ci-dessus (après le plomb ) ont des isotopes stables. Néanmoins, en raison de raisons de ne pas encore très bien compris, il ya une légère augmentation de la stabilité nucléaire autour numéros atomiques 110 - 114 , ce qui conduit à l'apparition de ce qui est connu en physique nucléaire comme " îlot de stabilité ". Ce concept, proposé par Université de Californie professeur Glenn Seaborg, explique pourquoi éléments super-lourds durent plus longtemps que prévu.

Propriétés prédites

Les niveaux d'énergie atomiques de s ultrapériphériques, P et électrons d de thallium et ununtrium

Ununtrium est le premier membre de la série d'éléments 7p et les plus lourdes élément du groupe du bore sur la table périodique, en dessous de bore , aluminium , gallium , indium et le thallium . Il est prévu de montrer de nombreuses différences de ses homologues plus légers: un effet largement contribuer est le spin-orbite (SO) interaction. Il est particulièrement forte pour le éléments super-lourds, parce que leurs électrons se déplacent beaucoup plus vite que dans les atomes plus légers, à des vitesses comparables à la vitesse de la lumière , qui est l'endroit où les différences proviennent. En ce qui concerne atomes ununtrium, il abaisse les 7s et les niveaux d'énergie d'électrons (7p stabilisant les électrons correspondants), mais deux des niveaux d'énergie d'électrons sont stabilisés 7p plus que les quatre autres. La stabilisation des électrons 7s est appelé le inerte effet de paire, et l'effet "déchirer" du sous-shell 7p dans la plus stabilisée et les parties les moins stabilisés est appelé le fractionnement du sous-shell. chimistes de calcul, voir la scission comme un changement de la seconde ( azimutale) nombre quantique l de 1 à 1/2 et 3/2 pour les parties les plus stabilisées et moins stabilisées de la sous-shell 7p, respectivement. Pour de nombreuses raisons théoriques, la configuration électronique de valence peut être représenté à refléter la répartition de sous-shell 7p 7p que 7s ² _1/2 ^1. Ces effets se stabilisent états d'oxydation inférieurs: la première énergie d'ionisation de ununtrium devrait être 7.306 eV, le plus élevé parmi les éléments du groupe du bore. Par conséquent, l'état d'oxydation le plus stable des ununtrium est prévu pour être l'état 1. Différences pour les autres niveaux d'électrons existent également. Par exemple, les niveaux d'électrons 6d (également divisés en moitiés, avec quatre étant 6d _3/2 et _5/2 six étant 6d) sont à la fois soulevée, de sorte qu'ils sont proches de l'énergie à ceux des 7s. Ainsi, les niveaux d'électrons 6d, étant déstabilisé, devraient être en mesure de participer à des réactions chimiques dans les 7p éléments antérieurs (jusque vers ununpentium ), rendant ainsi se comportent d'une certaine manière comme les métaux de transition et permettent états d'oxydation supérieurs. Ununtrium devrait donc aussi être capable de montrer stables 2, 3 et 5 états d'oxydation. Cependant, l'état 3 devrait être encore moins stable que l'état 1, à la suite tendances périodiques. Ununtrium devrait être le plus électronégatif entre tous les éléments du groupe du bore, par exemple, dans le composé Uut Uus, la charge négative devrait être sur l'atome ununtrium plutôt que l'atome Ununseptium, à l'opposé de ce qui était attendu de la simple périodicité. L'affinité électronique de ununtrium est calculée à environ 0,68 eV; en comparaison, que le thallium est de 0,4 eV. L'affinité électronique élevée et électronégativité sont ununtrium parce qu'elle est seulement une courte électronique de la configuration d'électrons de valence de coquille fermée Flérovium (7s 7p ² _1/2 ^2).

Le composé ununtrium plus simple possible est le monohydrure, Uut H . La liaison est assurée par l'électronique de 7p _02.01 ununtrium et l'électron 1s de l'hydrogène. Cependant, l'interaction SO provoque la l'énergie de liaison à monohydrure ununtrium être réduite d'environ 1 eV et la longueur de la liaison hydrogène-ununtrium à diminuer à mesure que la liaison 7p _moitié orbitale est relativiste contractée. Le monofluorure analogue (Uut F ) doit également exister. Ununtrium devrait également être en mesure de former le trihydrure (UutH _3), le trifluorure (UutF _3), et le trichlorure (Uut Cl _3), avec ununtrium dans l'état d'oxydation +3. Du fait que les électrons 6d sont impliqués dans la liaison au lieu de ceux 7s, ces molécules sont prévus pour être En forme de T et non trigonale plane. Bien que le polyfluorure UutF d'anions -
6 devrait être stable, correspondant neutre UutF fluorure ₅ devrait être instable, se décomposant spontanément dans le trifluorure de fluor élémentaire du. Ununtrium (I) est prévu pour être plus semblable à l'argent (I) que le thallium (I).

Ununtrium devrait être beaucoup plus dense que le thallium, ayant une densité prédite d'environ 18 g / cm ^3, en raison de la stabilisation et de la contraction relativiste de ses 7s et 7p _02.01 orbitales. Ce est parce que les calculs estimer qu'elle ait un rayon atomique d'environ 170 heures, la même que celle de thallium, bien que les tendances périodiques seraient prédire avoir un rayon atomique supérieur à celui du thallium parce qu'elle est une période plus bas dans le tableau périodique. Les points de fusion et d'ébullition de ununtrium ne sont pas vraiment connus, mais ont été calculés pour 430 ° C et 1 100 ° C, respectivement, dépassant les valeurs de gallium, l'indium et le thallium, les tendances suivantes périodiques.