Hassium

Hassium
108 Hs
Os ↑ Hs ↓ (Uhn) Tabela periódica bohrium ← hassium → meitnerium
Aparência
prateado (previsto)
Propriedades gerais
Nome, símbolo, número	hassium, Hs, 108
Pronúncia	/ h æ s Eu ə m / HASS -ee-əm
Categoria elemento	de metal de transição
Grupo, período, bloco	8, 7, d
Peso atômico padrão	[269]
Configuração eletrônica	[ Rn ] 5f 14 6d 6 7s 2 (Previsto) 2, 8, 18, 32, 32, 14, 2 (prevista)
História
Descoberta	Gesellschaft für Schwerionenforschung (1984)
Propriedades físicas
Fase	sólido (prevista)
Densidade (perto RT)	41 (prevista) · g cm -3
Propriedades atômicas
Estados de oxidação	8, 6, 5, 4, 3, 2 (prevista) (Estados de oxidação única em negrito são conhecidos experimentalmente)
Energias de ionização ( Mais)	1º: 733,3 (estimado) kJ · mol -1
	Segunda: 1756,0 (avaliado) kJ mol -1 ·
	3: 2.827,0 (estimado) kJ · mol -1
Raio atômico	126 (avaliado) pm
O raio de covalência	134 (avaliado) pm
Miscelânea
Número de registo CAS	54037-57-9
A maioria dos isótopos estáveis
Ver artigo principal: Isótopos de hássio
iso N / D meia-vida DM DE ( MeV) DP 277 Hs syn 2 s SF 277 milhões Hs? syn ~ 11 min SF 271 Hs syn ~ 4 s α 9.27,9.13 267 Sg 270 Hs syn 3.6 s α 9.02,8.88 266 Sg 269 Hs syn 9.7 s α 9.21,9.10,8.97 265 Sg Só os isótopos com meias-vidas mais de 1 segundo estão incluídos aqui

Hassium é um elemento químico com o símbolo Hs e número atômico 108, nomeado em honra do estado alemão de Hesse. É um elemento sintético (um elemento que pode ser criado num laboratório, mas não se encontra na natureza) e radioactivos; o mais estável conhecida isótopo , ²⁶⁹ Hs, tem uma meia-vida de aproximadamente 9,7 segundos, embora uma não confirmada estado metastable, ^{277 milhões} Hs, pode ter uma meia-vida mais longa de cerca de 11 minutos. Mais de 100 átomos de hássio foram sintetizados até à data.

No tabela periódica dos elementos, é um d-bloco elemento transactinide. Ele é um membro da 7a período que pertence à grupo 8 elementos. Experiências químicas confirmaram que hassium comporta-se como o mais pesado homólogo de ósmio em grupo 8. As propriedades químicas de hassium são caracterizados apenas parcialmente, mas eles se comparam bem com a química dos outros elementos do grupo 8. Em grandes quantidades, hassium é esperado para ser um metal prateado que reage prontamente com o oxigênio no ar, formando uma tetróxido volátil.

História

Descoberta oficial

Hassium foi sintetizado pela primeira vez em 1984 por uma equipe de pesquisa liderada pelo alemão Peter Armbruster e Gottfried Münzenberg no Instituto de Pesquisa de Íons Pesados (Gesellschaft für Schwerionenforschung) em Darmstadt. A equipe bombardeou um alvo de chumbo -208 com núcleos acelerados de ferro-58 para produzir três átomos do isótopo hassium-265 na reação:

208
82 Pb + 58
26 Fe → 265
108 Hs + n

O Grupo de Trabalho Transfermium IUPAC / IUPAP (TWG) reconheceu a colaboração GSI como descobridores oficiais em seu relatório de 1992.

Nomeando

Uso Nomenclatura de Mendeleev para elementos não identificados e não descobertas, hassium deve ser conhecido como eka- ósmio ou DVI- rutênio . Em 1979, durante o Transfermium guerras (mas antes da síntese de hassium), IUPAC publicou recomendações segundo as quais o elemento era para ser chamado unniloctium (com o símbolo correspondente do Uno), um nome de elemento sistemático como um espaço reservado, até que o elemento foi descoberto (e, em seguida, confirmou a descoberta) e um nome permanente foi decidida. As recomendações foram ignorada na maior parte entre os cientistas, que quer o chamou de "elemento 108", com o símbolo da (108) ou mesmo simplesmente 108, ou usou o nome proposto "hassium".

O nome hassium foi proposto pelos descobridores alemães oficialmente reconhecidas em 1992, derivado do latim nome (Hassia) para o estado alemão de Hesse, onde se situa o instituto.

Em 1994, uma comissão de IUPAC recomendou que elemento 108 ser nomeado hahnium (Hn) em homenagem ao físico alemão Otto Hahn, apesar de a convenção de longa data para dar o inventor o direito de sugerir um nome, de modo que os elementos nome de Hahn e Lise Meitner ( meitnerium ) seria ao lado do outro, honrando a sua descoberta conjunta de fissão nuclear . Isso aconteceu porque eles sentiram que Hesse não merecia um elemento a ser nomeado após ele. Após protestos dos descobridores alemães ea American Chemical Society, IUPAC cedeu e o hassium nome (Hs) foi adotado internacionalmente em 1997.

Ocorrência natural

Molibdenite

No início de 1960, a previsão era de que a longa duração deformado isômeros de hassium pode ocorrer naturalmente na Terra em rastrear quantidades. Este foi teorizado, a fim de explicar o dano de radiação extrema em alguns minerais que não poderiam ter sido causados por qualquer conhecida naturais radioisótopos, mas poderia ter sido causado por elementos superpesados. Em 1963, Victor Cherdyntsev afirmou ter descoberto elemento 108 em naturais molibdenita e sugeriu o nome sergenium para ele, depois de uma região no Cazaquistão , onde suas amostras de molibdenite veio.

Em 2006, foi colocada a hipótese de que um isómero de ²⁷¹ Hs pode ter uma meia-vida de cerca de (2,5 ± 0,5) x 10 ⁸ y, o que explicaria a observação de partículas alfa com energias de cerca de 4,4 MeV em algumas amostras de molibdenita e osmiride. Este isómero de ²⁷¹ Hs poderia ser produzido a partir da decaimento beta de ²⁷¹ Bh e ²⁷¹ Sg , que, por ser homóloga a rênio e molibdênio, respectivamente, deve ocorrer em molibdenita juntamente com rênio e molibdênio se ocorreram na natureza. Desde hássio é homóloga de ósmio, ele também deve ocorrer juntamente com ósmio em osmiride se que no estado natural. No entanto, as cadeias de desintegração destes isótopos são muito hipotético e a semi-vida prevista de este isómero hássio hipotética não é tempo suficiente para que qualquer quantidade suficiente para permanecer na Terra. É possível que mais Hs ²⁷¹ pode ser depositado na Terra como o Sistema Solar viaja através dos braços espirais da Via Láctea , o que também explicaria os excessos de plutônio-239 encontrados nos andares do Oceano Pacífico e do Golfo da Finlândia, mas os minerais enriquecidos com ²⁷¹ Hs estão previstos para também tem que ter excessos de urânio-235 e levar -207, e que têm diferentes proporções de elementos que são formados durante fissão espontânea, tais como o crípton , zircónio , e xénon . Assim, a ocorrência de hássio na natureza em minerais tais como molibdenite e osmiride é teoricamente possível, mas altamente improvável.

Em 2004, o Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear realizada uma pesquisa para hassium natural. Isto foi feito para evitar a interferência de metro e falsos positivos a partir de raios cósmicos, mas nenhum resultado foi divulgado, o que implica fortemente que nenhuma hassium natural foi encontrado. A possível extensão de hassium primordial na Terra é incerto; ele pode agora só existem em traços, ou poderia até mesmo ter completamente deteriorado por agora, depois de ter causado o dano de radiação há muito tempo.

Isótopos

Hassium não tem isótopos estáveis ou que ocorrem naturalmente. Vários isótopos radioactivos foram sintetizados no laboratório, ou pela fusão de dois átomos ou através da observação da deterioração dos elementos mais pesados. Doze isótopos diferentes foram relatados com massas atômicas 263-277 (com as exceções de 272, 274 e 276), quatro dos quais, hassium-265, hassium-267, hassium-269, e hassium-277, têm conhecido estados metaestáveis (apesar de que de hassium-277 é não confirmado). A maioria destes decair predominantemente através de decaimento alfa, mas alguns também sofrer fissão espontânea.

Os isótopos mais leves geralmente têm mais curtas meias-vidas; foram observadas semi-vidas de menos de 1 ms para ²⁶³ Hs, ²⁶⁴ HS, e ^265m Hs. ²⁶⁵ e ²⁶⁶ Hs Hs são mais estáveis em cerca de 2 ms, ²⁶⁷ Hs tem uma meia-vida de cerca de 50 ms, ^267m Hs, ²⁶⁸ Hs , ²⁷³ HS, e ²⁷⁵ Hs vivem entre 0,1 e 1 segundo e ²⁶⁹ HS, ^269M Hs, ²⁷⁰ Hs, ²⁷¹ Hs e Hs ²⁷⁷ são mais estáveis, em entre 1 e 30 segundos. Os isótopos mais pesados são as mais estáveis, com ^{277 milhões} Hs tendo uma meia-vida medida de cerca de 11 minutos. O desconhecido isótopos ²⁷² Hs, ²⁷⁴ Hs e Hs ²⁷⁶ estão previstas para ter ainda mais tempo de semi-vida de cerca de 40 segundos, 1 minuto e 1 hora, respectivamente. Antes da sua descoberta, ²⁷¹ Hs também foi prevista para ter uma meia-vida longa de 40 segundos, mas verificou-se ter uma semi-vida de apenas cerca de 4 segundos mais curto.

Os isótopos mais leves foram sintetizados por fusão direta entre dois núcleos mais leves e, como produtos de decaimento. O isótopo mais pesado produzido pela fusão direta é ²⁷¹ Hs; isótopos mais pesados foram observados apenas como produtos de decaimento de elementos com números atômicos maiores. Em 1999, cientistas americanos da Universidade da Califórnia, em Berkeley, anunciaram que tinham conseguido sintetizar três átomos de ²⁹³ 118. Estes núcleos pais foram relatados para ter emitido sucessivamente três partículas alfa para formar hassium-273 núcleos, que se alegou ter sofrido um decaimento alfa, que emite partículas alfa com energias de decaimento de 9,78 e 9,47 MeV e meia-vida de 1,2 s, mas o seu pedido foi recolhido em 2001. O isótopo, no entanto, foi produzido em 2010 pela mesma equipe. Os novos dados compatíveis com os dados anteriores (fabricado).

²⁷⁰ Hs: perspectivas de um núcleo duplamente mágico deformado

De acordo com os cálculos, 108 é um protão número mágico para núcleos deformados (núcleos que estão longe de esférica ), e 162 é um nêutron número mágico para núcleos deformados. Isso significa que tais núcleos são permanentemente deformados em seu estado fundamental, mas têm altas, barreiras de fissão estreitas para mais deformação e tempos de vida relativamente longos, portanto, a fissão espontânea. A fissão espontânea semividas nesta região são tipicamente reduzida por um factor de 10 de ⁹ em comparação com aqueles na vizinhança do núcleo esférico duplamente mágica ²⁹⁸ Fl , causada pela barreira mais estreito cisão de tais núcleos deformados. Assim, o núcleo ²⁷⁰ Hs tem a promessa como um núcleo duplamente mágico deformado. Os dados experimentais da decadência do darmstadtium (Z = 110) isótopos ²⁷¹ e ²⁷³ Ds Ds fornece fortes evidências para a natureza mágica da N = 162 sub-shell. A síntese recente de ²⁶⁹ Hs, ²⁷⁰ Hs e Hs ²⁷¹ também apoiar plenamente a atribuição de N = 162 como um número mágico. Em particular, o baixo consumo de energia decadência para ²⁷⁰ Hs está em completo acordo com os cálculos.

A evidência para a magicity da concha Z = 108 protões pode ser obtido a partir de duas fontes:

1. a variação do parcial fissão espontânea meias-vidas para isótonos
2. a grande lacuna no alfa Valor Q para núcleos de hassium isotônicos e darmstadtium .

Para fissão espontânea, é necessário medir as meias-vidas para o isotônico núcleos ²⁶⁸ Sg, ²⁷⁰ e ²⁷² Hs Ds. Desde o isótopos ²⁶⁸ e ²⁷² Sg Ds não são atualmente conhecidos, e fissão de ²⁷⁰ Hs não foi medido, este método não pode ser usado até agora para confirmar a natureza estabilização do Z = 108 shell. No entanto, boa evidência para a magicity do Z = 108 shell pode ser considerada a partir das grandes diferenças nas energias decaimento alfa medidos para ²⁷⁰ Hs, ²⁷¹ Ds e ²⁷³ Ds. Evidências mais conclusivas viria da determinação da energia de decaimento para o núcleo desconhecido ²⁷² Ds.

Propriedades previstas

Químico

Hássio é o sexto membro da série de metais de transição 6d e espera-se que seja na metais do grupo da platina. Os cálculos relativos a sua potenciais de ionização, raio atómico, bem como raios, energias orbitais, e níveis de solo dos seus estados ionizados são semelhantes à de ósmio . Por conseguinte, concluiu-se que as propriedades básicas de hassium vai se assemelham aos de outros grupo 8 elementos, abaixo de ferro , ruténio , ósmio e. Algumas das suas propriedades foram determinadas por experiências de química em fase de gás. O grupo 8 elementos ilustram uma grande variedade de estados de oxidação, mas os dois últimos membros do grupo facilmente retratar seu estado de oxidação do grupo 8 e este estado torna-se mais estável à medida que o grupo está descido. E tetróxido de ruténio mostram os estados de oxidação mais elevados de todos os elementos nas suas respectivas períodos e são os únicos elementos não superpesados para mostrar o estado 8, com exceção de xenon , irídio , e plutônio (instável). Assim, é esperado hássio para formar um 8 estado estável. Ósmio também mostra estáveis cinco, quatro, e três estados com o estado 4 o mais estável. Para ruténio, os 6, 5, 3 e estados são estáveis com o estado 3, sendo o mais estável. Por conseguinte, é esperado hássio para mostrar também outros estados de oxidação mais baixos estáveis, tais como 6, 5, 4, 3, e 2.

O grupo de oito elementos mostram uma muito distinta química óxido que permite extrapolações a ser feita facilmente por hassium. Todos os membros mais leves têm conhecido ou tetroxides hipotéticas, MO _4. O poder oxidante diminui à medida que se desce o grupo tal que FeO ₄ não é conhecida devido a uma extraordinária afinidade de electrões que resulta na formação dos bem conhecidos oxoanião ferrato (VI), FeO 2-
4. Tetróxido de ruténio, RuO _4, formado pelos oxidação de ruténio (VI) em ácido , sofre rapidamente redução de rutenato (VI), RuO 2-
4. A oxidação de ruténio de metal em forma o dióxido de ar, _RuO2. Em contraste, o ósmio para formar a queima estável tetróxido, _OsO4, que se complexa com o ião hidróxido para formar uma ósmio (VIII) - comeram complexo, _[OsO4 (OH) _2] ^2-. Portanto, as propriedades de ósmio para EKA-hássio deve ser demonstrado pela formação de um tetróxido estável, muito volátil HSO ₄ (devido à natureza da molécula tetraédrica), que passa por complexação com hidróxido para formar uma hassate (VIII), [HSO ₄ (OH) _2] ^2-. A tendência das volatilidades do Grupo 8 tetroxides deverá ser RuO _{4 <OsO4} ≤ HSO _4, calculados com base nos entalpias de adsorção para os três compostos; esta tendência continua a ser o mesmo ou não efeitos relativísticos são tidos em conta.

Física e atômica

Hássio está previsto para ter uma densidade aparente de 41 g / ^cm3, o mais elevado de todos os 118 elementos conhecidos e cerca de duas vezes a densidade de ósmio , o elemento de medição mais densa, em 22,61 g / cm ^3. Isto resulta do elevado peso atômico de hassium, o lantanídeos e actinídeos contrações, e os efeitos relativísticos, embora a produção de hassium suficiente para medir essa quantidade seria impraticável, ea amostra seria rapidamente decair. O raio atômico de hassium é esperado para ser em torno de 126 pm. Devido à estabilização relativista da desestabilização orbital e 7s do 6d orbital, o íon Hs ⁺ está previsto para ter uma configuração eletrônica do [Rn] 5f ¹⁴ 6d ⁵ 7s ^dois, dando-se um elétron 6d em vez de um elétron 7s, que é o oposto do comportamento dos seus homólogos mais leves. Por outro lado, o Hs ²⁺ é esperado ter uma configuração electrónica de [n] 5f ¹⁴ 6d ⁵ 7s ^1, análogo ao calculado para o ião Os ^2+.

Experimental atômica química em fase gasosa

Apesar do facto de a selecção de um composto volátil hássio (hássio tetróxido) para estudos químicos em fase gasosa era claro a partir do início, a caracterização química do hássio foi considerada uma tarefa difícil para um longo período de tempo. Embora isótopos hassium foram sintetizados pela primeira vez em 1984, foi só em 1996 que um isótopo de longa vida hássio suficiente para permitir estudos químicos a serem realizados foi sintetizado. Infelizmente, este isótopo hassium, ²⁶⁹ HS, foi então sintetizada indiretamente a partir do decaimento de ²⁷⁷ Cn ; Não são apenas os métodos de síntese indirectos não favoráveis para estudos químicos, mas também a reacção que produziu o isótopo ²⁷⁷ Cn teve um rendimento baixo (a sua secção transversal foi de apenas 1 pb), e, portanto, não forneceu átomos hassium suficientes para uma investigação química. A síntese directa de ²⁶⁹ e ²⁷⁰ Hs Hs na reacção de ²⁴⁸ cm ⁽²⁶ mg, xn) ^274-X HS (x = 4 ou 5) apareceu mais promissores, como a secção transversal para esta reacção foi um pouco maior, em 19:00 . No entanto, este rendimento ainda era de cerca de uma ordem de magnitude mais baixa do que para a reacção usada para a caracterização química do bohrium . Novas técnicas de irradiação, a separação, e a detecção teve de ser introduzido antes de hássio poderia ser caracterizada quimicamente com sucesso como um membro típico do grupo 8 no início de 2001.

Ruténio e ósmio têm uma química muito semelhante devido à contracção dos lantanídeos, mas o ferro mostra algumas diferenças a partir deles: por exemplo, apesar de ruténio e ósmio formar tetroxides estáveis nos quais o metal está no estado de oxidação 8, ferro não. Por conseguinte, em preparação para a caracterização química do hássio, pesquisas focadas ruténio e ósmio em vez de ferro, como era esperado para hássio também ser semelhante ao ruténio e ósmio devido à contração actinide. No entanto, na experiência planeada para estudar hassocene (Hs ( C ₅ H _{5 2)),} ferroceno também pode ser utilizado para efeitos de comparação, juntamente com ruthenocene e osmocene.

Em ferroceno, os anéis ciclopentadienilo estão numa conformação escalonada.

Em ruthenocene e osmocene, os anéis ciclopentadienilo estão numa conformação eclipsada. Hassocene está previsto para também têm essa estrutura.

As primeiras experiências químicas foram realizados usando gás thermochromatography em 2001, utilizando ¹⁷² e ^173. Os Ss como referência. Durante a experiência, a 5 átomos hassium foram sintetizados utilizando a reacção de ²⁴⁸ cm ⁽²⁶ mg, 5n) ²⁶⁹ Hs. Eles foram, em seguida, termalizados e oxidado em uma mistura de hélio e oxigénio de gás de modo a formar o tetróxido.

²⁶⁹ Hs + ₂ O 2 → ²⁶⁹ HSO ₄

A medida temperatura de deposição indicado que hássio (VIII) óxido é menos volátil do que o tetróxido de ósmio, _OsO4, e locais hássio firmemente no grupo 8. No entanto, a entalpia de adsorção para HSO ₄ medido, (-46 ± 2) kJ / mol, foi significativamente menor do que o que estava previsto, (-36,7 ± 1,5) kJ / mol, indicando que OsO ₄ foi mais volátil do que HSO _4, contradizendo os cálculos anteriores, o que implicava que eles deveriam ter volatilidades muito semelhantes. Para efeitos de comparação, o valor para o _OsO4 é (-39 ± 1) kJ / mol. É possível que hássio tetróxido interage de forma diferente com os diferentes produtos químicos ( nitreto de silício e dióxido de silício ) utilizado para o detector; mais pesquisas são necessárias, incluindo medições mais precisas das propriedades nucleares de ²⁶⁹ Hs e comparações com RuO _4, além de _OsO4.

A fim de investigar adicionalmente a química de hássio, cientistas decidiu avaliar a reacção entre tetróxido hássio e hidróxido de sódio para formar hassate de sódio (VIII), a reacção bem conhecida com o ósmio. Em 2004, cientistas anunciaram que tinham conseguido levar a cabo a primeira reacção ácido-base com um composto hassium:

HSO ₄ + 2 NaOH → Na ₂ [HSO ₄ (OH) _2]

A equipe do Universidade de Mainz está planejando estudar a eletrodeposição de átomos hassium usando a nova instalação TASCA no GSI. O objectivo actual é utilizar a reacção em ²²⁶ Ra ⁽⁴⁸ Ca, 4n) ²⁷⁰ Hs. Além disso, os cientistas da GSI estão esperando para utilizar TASCA para estudar a síntese e as propriedades do composto hassocene hassium (II), Hs ( C ₅ H _{5) 2,} utilizando a reacção de ²²⁶ Ra ⁽⁴⁸ Ca, xn). Este composto é análoga à do isqueiro ferroceno, ruthenocene, e osmocene, e espera-se que tem os dois anéis de ciclopentadienilo numa conformação eclipsada como ruthenocene e osmocene e não em um conformação escalonada como ferroceno. Hassocene foi escolhido porque ele tem hássio baixo no estado de oxidação formal de +2 (embora a ligação entre o metal e os anéis é principalmente covalente metalocenos), em vez de o elevado estado 8 que tem sido investigada, e os efeitos relativistas eram esperados para ser mais forte no estado de oxidação inferior. Muitos metais nos metalocenos forma tabela periódica, de modo a que as tendências poderiam ser mais facilmente determinada, ea estrutura altamente simétrica de hassocene e seu baixo número de átomos também fazer cálculos relativistas mais fácil. Hassocene deve ser um composto estável e altamente volátil.