錀
Template:NoteTA Template:CJK-New-Char Template:全局僻字 Template:全局僻字 Template:全局僻字 Template:全局僻字 Template:全局僻字 -{zh-hant:Template:Distinguish;zh-hans:}- Template:Elementbox Template:Zy（Template:Lang-en），是一種人工合成的化學元素，其化學符號为Template:化學式，原子序數为111。錀是一種放射性極強的超重元素及錒系後元素，不出現在自然界中，只能在實驗室內以粒子加速器少量合成。所有錀同位素的半衰期都很短，非常不穩定，其最重也最長壽的已知同位素为錀-282，其半衰期约為130秒。Template:NUBASE2020未經證實的同位素錀-286可能具有更長的半衰期，約為10.7分鐘。[1]目前科學家僅成功合成出极少量錀原子，德國達姆施塔特重離子研究所的研究團隊在1994年首次合成出錀元素，其名稱得自發現X射線的德國物理學家威廉·倫琴。除了基礎科學研究之外，錀沒有任何實際應用。
錀是元素週期表中11族的成員，所以其性质预计和同族元素金、银、铜类似，但也可能与它们有一定差异。由於錀沒有足夠穩定的同位素，因此目前未能通過化學實驗來驗證其是否具有金的更重同族元素的性質。
概论
歷史
发现
111号元素錀是由德国达姆施塔特的重离子研究所（GSI）于1994年12月8日，在粒子加速器内利用镍-64轰击铋-209合成的。这次实验成功产生了三粒272111原子：[2]
早在1986年，苏联的杜布纳联合原子核研究所就已经尝试过这个反应，但没有合成到272111原子。[3]IUPAC/IUPAP聯合工作小組（JWP）在2001年時認為沒有足夠證據證明當時確實發現了111号元素。[4]GSI的小組在2002年重複實驗，並再檢測到三粒原子。[5][6]在他們2003年的報告當中，JWP決定承認GSI團隊對此新元素的發現。[7]
命名
依照门捷列夫对有待命名或尚未发现的元素的命名法，111号元素应名为类金（Template:Lang-en）。1979年，IUPAC推出用于提供临时名称及代用元素符号的元素系统命名法。根据这套命名法，111号元素应称为Template:Lang，化学符号Uuu。[8]尽管各级化学教科书都广泛使用IUPAC的命名，但行内的科学家却一般直接称它为“111号元素”，化学符号E111、(111)或111。Template:Sfn
GSI于2004年提议把111号元素命名为Template:Lang，化学符号Rg[9]，以纪念发现X射线的科学家威廉·倫琴。[9]IUPAC于同年11月1日接受该提议。[9]2005年，全国科学技术名词审定委员会提出第111号元素中文定名草案。2006年1月20日下午由全国科学技术名词审定委员会、国家语言文字工作委员会组织召开的第111号元素中文定名研讨会上，确定使用类推简化字“-{zh-hans|𬬭}-”（读音同“伦”），对应繁体字“-{zh-hant|錀}-”字，古意为一种金属。[10][11]2007年3月21日，全国科学技术名词审定委员会公布这一结果，同时也宣布该命名已经得到国家语言文字工作委员会同意。[12]
同位素與核特性
目前已知的錀同位素共有7個，質量數分別為272、274和278-282。Template:NUBASE2020此外，錀还有2个未被确认的同位素，质量数分别为283及286。[1]
錀的同位素全部都具有極高的放射性，半衰期極短，非常不穩定，且較重的同位素大多比較輕的同位素來的穩定。其中最長壽的同位素為錀-282，半衰期約130秒，也是目前發現最重的錀同位素。更重但未經證實的同位素錀-283和錀-286可能具有更長的半衰期，分別為5.1分鐘和10.7分鐘。除了錀-282外，其他壽命較長的同位素有錀-280和錀-281，半衰期分別為3.9秒和11秒[13]，剩下4種較輕同位素的半衰期均以毫秒計。Template:NUBASE2020[13]大多數錀同位素主要發生α衰變或自發裂變Template:NUBASE2020，但錀-280也有機率發生電子捕獲。[14]
预测性质
合成錀的成本高昂，产量极小[15]，且錀很不稳定，会迅速衰变。因此除了核性质以外，目前人们对錀元素的性质一无所知，只有理论预测。
物理性质
由于电子电荷密度的差异，虽然较轻的同族元素金、银、铜会形成面心立方晶系的晶体，但錀在室温下预测会形成体心立方晶系的晶体。[16]錀的密度预测很高，达22.4–24.4 g/cm3；[17][18]作为比较，目前已知密度最高的元素锇的密度为22.587 g/cm3。[19]錀的原子半径预测约为114 pm。Template:Sfn
化学性质
錀預計將是第7周期的第9個過渡金屬，屬於週期表中最重的11族元素，位於銅、銀、金的下面。[20]錀的电离能、原子半径、离子半径预测与较轻的同族元素金相似，因此錀应该有11族元素的基本性质。Template:Sfn不过，錀预测也有与其它11族元素不同的地方。Template:Sfn
錀预测是惰性金属。Rg3+/Rg的标准电极电势为1.9 V，大于Au3+/Au的1.5 V。Template:Sfn錀的第一电离能预测是1020 kJ/mol，与惰性气体氡的1037 kJ/mol相近；錀的第二电离能的预测值2070 kJ/mol则与银的第二电离能相同。Template:Sfn从更轻的11族元素的最稳定氧化态推测，錀会有最稳定的+3氧化态，稳定的+5氧化态，以及不稳定的+1氧化态。錀(III)的性质预测与金(III)相似，但更稳定，且可以形成更多样的化合物。Template:Sfn由於相對論效應，金能够在金化物，如金化铯中形成较穩定的−1氧化態，錀可能也能這樣做。Template:Sfn不过，由于錀的电子亲和能预测只有1.57 eV（151 kcal/mol）[21]，明显低于金的2.31 eV（223 kcal/mol）[22]，因此含有錀(−1)的錀化物可能不稳定，甚至不存在。Template:Fricke1975
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| 七氟化金实际上是五氟化金与氟分子形成的配合物，其中金的氧化态为+5[23] | 七氟化錀则预测含有真正达到+7氧化态的錀[24] |
第7周期的最后几个过渡金属的6d轨道因相对论效应和自旋-轨道作用而变得不稳定，导致6d轨道的电子能更好地参与成键，更易生成高氧化态。因此，錀的+5氧化态预测比金稳定。自旋-轨道作用使得有更多6d轨道电子参与成键的化合物更稳定，如Template:Chem预测比Template:Chem稳定，而Template:Chem又预测比Template:Chem稳定。Template:SfnTemplate:Chem的稳定性预测与Template:Chem相近，类似的银化合物Template:Chem尚未被发现，预测仅能保持自身不分解成Template:Chem与F2。同样地，Rg2F10预测和Au2F10一样，在室温下都是稳定的，而Ag2F10则预测会自发分解成Ag2F6与F2。七氟化金（AuF7）实际上是五氟化金的双氟配合物AuF5·F2，这种构型的能量要比真正的七氟化金(VII)低。不过，真正的七氟化錀(VII)这个构象的能量要比RgF5·F2低，因此RgF7预测会以真正的七氟化錀(VII)这个构象存在。它预测不稳定，在室温下会分解成Rg2F10与F2，并放出少许能量。[24]錀(I)预测难以合成。[25]Template:Sfn金可与氰离子形成配合物Template:Chem，錀预测也能与氰离子反应，形成类似的Template:Chem。[26]
理论预测认为ns亚电子层的相对论效应会在錀达到最高峰，因此对錀化学性质的预测要比前两个元素——鿏和𫟼来得多。Template:Sfn相对论效应将双原子分子RgH的Rg–H键键能翻倍，但自旋-轨道作用又把它削弱了0.7 eV（68 kcal/mol）。通式为AuX和RgX（X = F、Cl、Br、O、Au、Rg）的各种双原子分子也已有研究。Template:Sfn[27]Rg+预测是最软的金属离子，比Au+还软，不过目前对Rg+是酸还是碱这一方面还有争议。[28][29]Rg+在水溶液中预测可以形成Template:Le[Rg(H2O)2]+，其中Rg–O键长为207.1 pm。Rg+预测可与氨、磷化氢、硫化氢形成配合物。[29]
实验化学
由于合成錀同位素的反应产率低Template:Sfn，目前尚未有錀的化学实验。[30]如果要对超重元素做化学实验，那么实验中需要产生至少四粒原子，该超重元素同位素的半衰期需超过一秒，且每星期需要产生至少一粒原子。[20]虽然282Rg的半衰期长达130秒，能够用于化学实验，但通过实验研究錀的化学还有另一阻碍，那就是錀同位素的产率太低，无法让实验持续几个星期或几个月来得到有显著性差异的实验结果。由于更重的元素的产量会比更轻的元素低，若要研究錀的气相和溶液化学，必须一直分离和检测錀同位素，并允许用自动化系统实验。虽然理论预测认为ns亚电子层的相对论效应会在錀达到最高峰，吸引科学家对錀的兴趣Template:Sfn，但錀的实验化学相较于更重的112号元素鿔至116号元素鉝，并没有受到太大关注。[30][31]由鏌同位素288Mc和289Mc分别衰变产生的280Rg和281Rg有潜力用于化学实验。[32]288Mc和289Mc分别衰变成280Rg和281Rg之前还会经过鉨同位素284Nh和285Nh，而这两个鉨同位素早已有初步的化学实验。[33]
注释
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參考資料
参考书目
Template:元素週期表 Template:Authority control Template:GA
- ↑ 1.0 1.1 引用错误：
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- ↑ Template:Cite journal (Note: for Part I see Pure Appl. Chem., Vol. 63, No. 6, pp. 879–886, 1991)
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- ↑ 9.0 9.1 9.2 Template:Cite journal
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- ↑ 13.0 13.1 引用错误：
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