Seaborgium -Seaborgium
Seaborgium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Aussprache |
/ s iː ˈ b ɔːr ɡ i ə m / ( hören ) ( siehe- BOR -ghee-əm ) |
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Massenzahl | [269] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seaborgium im Periodensystem | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Ordnungszahl ( Z ) | 106 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppe | Gruppe 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Zeitraum | Periode 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Block | D-Block | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronenkonfiguration | [ Rn ] 5f 14 6d 4 7s 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronen pro Schale | 2, 8, 18, 32, 32, 12, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Physikalische Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phase bei STP | solide (vorhergesagt) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dichte (nahe RT ) | 23–24 g/cm 3 (geschätzt) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomare Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidationszustände | 0, (+3), ( +4 ), (+5), +6 (in Klammern: Vorhersage ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionisationsenergien | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomradius | empirisch: 132 Uhr (vorhergesagt) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalenter Radius | 143 Uhr (geschätzt) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Andere Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Natürliches Vorkommen | Synthetik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kristallstruktur | kubisch raumzentriert (bcc)
(vorhergesagt) |
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CAS-Nummer | 54038-81-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Geschichte | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Benennung | nach Glenn T. Seaborg | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entdeckung | Lawrence Berkeley National Laboratory (1974) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hauptisotope von Seaborgium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Seaborgium ist ein synthetisches chemisches Element mit dem Symbol Sg und der Ordnungszahl 106. Es ist nach dem amerikanischen Kernchemiker Glenn T. Seaborg benannt . Als synthetisches Element kann es in einem Labor hergestellt werden, kommt aber nicht in der Natur vor. Es ist auch radioaktiv ; das stabilste bekannte Isotop , 269 Sg, hat eine Halbwertszeit von ungefähr 14 Minuten.
Im Periodensystem der Elemente ist es ein d-Block- Transactinid-Element . Es ist ein Mitglied der 7. Periode und gehört als viertes Mitglied der 6d-Reihe der Übergangsmetalle zu den Elementen der Gruppe 6 . Chemische Experimente haben bestätigt, dass sich Seaborgium in Gruppe 6 wie das schwerere Homolog zu Wolfram verhält . Die chemischen Eigenschaften von Seaborgium sind nur teilweise charakterisiert, aber sie lassen sich gut mit der Chemie der anderen Elemente der Gruppe 6 vergleichen.
1974 wurden einige Atome Seaborgium in Labors in der Sowjetunion und in den Vereinigten Staaten hergestellt. Die Priorität der Entdeckung und damit die Benennung des Elements war zwischen sowjetischen und amerikanischen Wissenschaftlern umstritten, und erst 1997 legte die Internationale Union für reine und angewandte Chemie (IUPAC) Seaborgium als offiziellen Namen für das Element fest. Es ist eines von nur zwei Elementen, die zum Zeitpunkt der Benennung nach einer lebenden Person benannt wurden, das andere ist Oganesson , Element 118.
Einführung
Externes Video | |
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Visualisierung misslungener Kernfusion, basierend auf Berechnungen der Australian National University |
Die schwersten Atomkerne entstehen bei Kernreaktionen, die zwei andere Kerne ungleicher Größe zu einem verbinden; grob gesagt, je ungleicher die beiden Kerne in Bezug auf die Masse sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die beiden reagieren. Das Material aus den schwereren Kernen wird zu einem Target verarbeitet, das dann mit dem Strahl leichterer Kerne beschossen wird. Zwei Kerne können nur dann zu einem verschmelzen , wenn sie sich nahe genug aneinander annähern; Normalerweise stoßen sich Kerne (alle positiv geladen) aufgrund elektrostatischer Abstoßung ab . Die starke Wechselwirkung kann diese Abstoßung überwinden, aber nur in sehr kurzer Entfernung von einem Kern; Strahlkerne werden also stark beschleunigt , um eine solche Abstoßung gegenüber der Geschwindigkeit des Strahlkerns unbedeutend zu machen. Annäherung allein reicht nicht aus, damit zwei Kerne verschmelzen: Wenn sich zwei Kerne einander nähern, bleiben sie normalerweise etwa 10–20 Sekunden lang zusammen und trennen sich dann (nicht unbedingt in derselben Zusammensetzung wie vor der Reaktion), anstatt einen einzigen zu bilden Kern. Wenn es zu einer Fusion kommt, ist die vorübergehende Verschmelzung – zusammengesetzter Kern genannt – ein angeregter Zustand . Um seine Anregungsenergie zu verlieren und einen stabileren Zustand zu erreichen, spaltet sich ein zusammengesetzter Kern entweder oder stößt ein oder mehrere Neutronen aus, die die Energie wegtragen . Dies tritt ungefähr 10 –16 Sekunden nach der anfänglichen Kollision auf.
Der Strahl passiert das Target und erreicht die nächste Kammer, den Separator; wenn ein neuer Kern entsteht, wird er mit diesem Strahl getragen. Im Separator wird der neu produzierte Kern von anderen Nukliden (dem des ursprünglichen Strahls und etwaigen anderen Reaktionsprodukten) getrennt und zu einem Oberflächenbarrieren-Detektor überführt , der den Kern stoppt. Der genaue Ort des bevorstehenden Aufpralls auf dem Detektor wird markiert; auch markiert sind seine Energie und die Zeit der Ankunft. Die Übertragung dauert etwa 10 –6 Sekunden; Um entdeckt zu werden, muss der Kern so lange überleben. Der Kern wird nach Registrierung seines Zerfalls erneut aufgezeichnet und der Ort, die Energie und die Zeit des Zerfalls gemessen.
Die Stabilität eines Kerns wird durch die starke Wechselwirkung bereitgestellt. Seine Reichweite ist jedoch sehr kurz; Je größer die Kerne werden, desto schwächer wird ihr Einfluss auf die äußersten Nukleonen ( Protonen und Neutronen). Gleichzeitig wird der Kern durch elektrostatische Abstoßung zwischen Protonen auseinandergerissen, da er eine unbegrenzte Reichweite hat. Kerne der schwersten Elemente werden daher theoretisch vorhergesagt und es wurde bisher beobachtet, dass sie hauptsächlich über Zerfallsmodi zerfallen, die durch eine solche Abstoßung verursacht werden: Alpha-Zerfall und spontane Spaltung ; diese Moden sind für Kerne superschwerer Elemente vorherrschend . Alphazerfälle werden durch die emittierten Alphateilchen registriert , und die Zerfallsprodukte sind vor dem eigentlichen Zerfall leicht zu bestimmen; Wenn ein solcher Zerfall oder eine Reihe aufeinanderfolgender Zerfälle einen bekannten Kern erzeugt, kann das ursprüngliche Produkt einer Reaktion arithmetisch bestimmt werden. Die spontane Spaltung erzeugt jedoch verschiedene Kerne als Produkte, sodass das ursprüngliche Nuklid nicht aus seinen Tochterprodukten bestimmt werden kann.
Die Informationen, die Physikern zur Verfügung stehen, die eines der schwersten Elemente synthetisieren wollen, sind daher die an den Detektoren gesammelten Informationen: Ort, Energie und Zeit der Ankunft eines Teilchens am Detektor und die seines Zerfalls. Die Physiker analysieren diese Daten und versuchen zu schließen, dass sie tatsächlich von einem neuen Element verursacht wurden und nicht von einem anderen Nuklid als dem behaupteten verursacht worden sein können. Häufig reichen die bereitgestellten Daten nicht aus, um den Schluss zu ziehen, dass definitiv ein neues Element geschaffen wurde, und es gibt keine andere Erklärung für die beobachteten Auswirkungen; Fehler bei der Interpretation der Daten gemacht wurden.
Geschichte
Nach Behauptungen über die Beobachtung der Elemente 104 und 105 im Jahr 1970 von Albert Ghiorso et al. Am Lawrence Livermore National Laboratory wurde eine Suche nach Element 106 unter Verwendung von Sauerstoff-18-Projektilen und dem zuvor verwendeten Californium-249-Target durchgeführt. Es wurden mehrere 9,1-MeV- Alpha-Zerfälle gemeldet, von denen nun angenommen wird, dass sie von Element 106 stammen, obwohl dies zu diesem Zeitpunkt nicht bestätigt wurde. 1972 erhielt der HILAC-Beschleuniger Ausrüstungs-Upgrades, die das Team daran hinderten, das Experiment zu wiederholen, und während der Abschaltung wurde keine Datenanalyse durchgeführt. Diese Reaktion wurde einige Jahre später, 1974, erneut versucht, und das Berkeley-Team erkannte, dass ihre neuen Daten mit den Daten von 1971 übereinstimmten, zum Erstaunen von Ghiorso. Daher hätte Element 106 tatsächlich 1971 entdeckt werden können, wenn die ursprünglichen Daten sorgfältiger analysiert worden wären.
Zwei Gruppen behaupteten , das Element entdeckt zu haben . Eindeutige Beweise für Element 106 wurden erstmals 1974 von einem russischen Forschungsteam in Dubna unter der Leitung von Yuri Oganessian gemeldet , bei dem Ziele aus Blei-208 und Blei-207 mit beschleunigten Ionen von Chrom-54 bombardiert wurden . Insgesamt wurden einundfünfzig spontane Spaltungsereignisse mit einer Halbwertszeit zwischen vier und zehn Millisekunden beobachtet . Nachdem Nukleonentransferreaktionen als Ursache für diese Aktivitäten ausgeschlossen wurden , kam das Team zu dem Schluss, dass die wahrscheinlichste Ursache der Aktivitäten die spontane Spaltung von Isotopen des Elements 106 war. Das fragliche Isotop wurde zunächst als Seaborgium-259 vorgeschlagen, war es aber auch später korrigiert zu Seaborgium-260.
Einige Monate später, im Jahr 1974, synthetisierten Forscher, darunter Glenn T. Seaborg, Carol Alonso und Albert Ghiorso von der University of California, Berkeley , und E. Kenneth Hulet vom Lawrence Livermore National Laboratory, das Element ebenfalls, indem sie ein Californium -249-Ziel bombardierten mit Sauerstoff-18- Ionen, unter Verwendung einer ähnlichen Ausrüstung wie der, die fünf Jahre zuvor für die Synthese von Element 104 verwendet worden war, wobei mindestens siebzig Alpha-Zerfälle beobachtet wurden, anscheinend vom Isotop Seaborgium-263m mit einer Halbwertszeit von0,9 ± 0,2 Sekunden. Die Alpha-Tochter Rutherfordium-259 und die Enkelin Nobelium-255 waren zuvor synthetisiert worden, und die hier beobachteten Eigenschaften stimmten mit den zuvor bekannten überein, ebenso wie die Intensität ihrer Produktion. Der Wirkungsquerschnitt der beobachteten Reaktion, 0,3 Nanobarn , stimmte ebenfalls gut mit theoretischen Vorhersagen überein. Diese stützten die Zuordnung der Alpha-Zerfallsereignisse zu Seaborgium-263m.
Aus den anfänglichen konkurrierenden Entdeckungsansprüchen entstand daher ein Streit, obwohl im Gegensatz zu den synthetischen Elementen bis zu Element 105 keines der Entdeckerteams sich entschied, vorgeschlagene Namen für die neuen Elemente bekannt zu geben, wodurch eine Kontroverse um die Elementbenennung vorübergehend abgewendet wurde. Der Streit um die Entdeckung zog sich jedoch bis 1992 hin, als die IUPAC/IUPAP-Transfermium-Arbeitsgruppe (TWG), die gegründet wurde, um der Kontroverse ein Ende zu setzen, indem sie Schlussfolgerungen bezüglich der Entdeckungsansprüche für die Elemente 101 bis 112 zog, zu dem Schluss kam, dass die sowjetische Synthese von Seaborgium-260 war nicht überzeugend genug, da es ihm „an Ertragskurven und Winkelselektionsergebnissen mangelte“, während die amerikanische Synthese von Seaborgium-263 aufgrund seiner festen Verankerung an bekannten Tochterkernen überzeugte. Daher erkannte die TWG das Berkeley-Team in ihrem Bericht von 1993 als offizielle Entdecker an.
Seaborg hatte der TWG zuvor vorgeschlagen, dass, wenn Berkeley als offizieller Entdecker der Elemente 104 und 105 anerkannt würde, sie den Namen Kurchatovium (Symbol Kt) für Element 106 vorschlagen könnten, um das Dubna-Team zu ehren, das diesen Namen für Element 104 danach vorgeschlagen hatte Igor Kurchatov , ehemaliger Leiter des sowjetischen Nuklearforschungsprogramms . Aufgrund der sich verschlechternden Beziehungen zwischen den konkurrierenden Teams nach der Veröffentlichung des TWG-Berichts (weil das Berkeley-Team den Schlussfolgerungen der TWG vehement widersprach, insbesondere in Bezug auf Element 104), wurde dieser Vorschlag vom Berkeley-Team nicht berücksichtigt. Nachdem das Berkeley-Team als offizielle Entdecker anerkannt worden war, begann es ernsthaft, sich für einen Namen zu entscheiden:
...uns wurde die Entdeckung zugeschrieben und das damit verbundene Recht, das neue Element zu benennen. Die acht Mitglieder der Ghiorso-Gruppe schlugen eine breite Palette von Namen vor, die Isaac Newton, Thomas Edison, Leonardo da Vinci, Ferdinand Magellan, den mythischen Odysseus, George Washington und Finnland, das Heimatland eines Mitglieds des Teams, ehren. Lange Zeit gab es keinen Fokus und keinen Spitzenreiter.
Dann kam Al [Ghiorso] eines Tages in mein Büro und fragte, was ich davon hielte, Element 106 „Seaborgium“ zu nennen. Ich war platt.– Glenn Seaborg
Seaborgs Sohn Eric erinnerte sich wie folgt an den Namensprozess:
Da acht an der Entdeckung beteiligte Wissenschaftler so viele gute Möglichkeiten vorschlugen, verzweifelte Ghiorso daran, einen Konsens zu erzielen, bis er eines Nachts mit einer Idee aufwachte. Er ging nacheinander auf die Teammitglieder zu, bis sieben von ihnen zugestimmt hatten. Dann sagte er zu seinem 50-jährigen Freund und Kollegen: „Wir haben sieben Stimmen dafür, Element 106 Seaborgium zu benennen. Mein Vater war verblüfft und stimmte nach Rücksprache mit meiner Mutter zu.
– Eric Seaborg
Der Name Seaborgium und das Symbol Sg wurden auf dem 207. nationalen Treffen der American Chemical Society im März 1994 von Kenneth Hulet, einem der Mitentdecker, bekannt gegeben. Die IUPAC entschied jedoch im August 1994, dass ein Element nicht nach einer lebenden Person benannt werden könne, und Seaborg lebte zu diesem Zeitpunkt noch. Daher empfahl IUPAC im September 1994 eine Reihe von Namen, in denen die Namen vorgeschlagen wurden, die von den drei Laboratorien (das dritte war das GSI Helmholtz-Zentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt , Deutschland ) mit konkurrierenden Behauptungen zur Entdeckung der Elemente 104 bis 109 waren zu verschiedenen anderen Elementen verschoben, in denen Rutherfordium (Rf), der Berkeley-Vorschlag für Element 104, zu Element 106 verschoben wurde, wobei Seaborgium als Name vollständig gestrichen wurde.
Ordnungszahl | Systematisch | amerikanisch | Russisch | Deutsch | Kompromiss 92 | IUPAC-94 | AKS 94 | IUPAC-95 | IUPAC-97 | Geschenk |
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101 | — | Mendelevium | — | — | Mendelevium | Mendelevium | Mendelevium | Mendelevium | Mendelevium | Mendelevium |
102 | — | Nobelium | Joliotium | — | Joliotium | Nobelium | Nobelium | Flerovium | Nobelium | Nobelium |
103 | — | Lawrencium | Rutherfordium | — | Lawrencium | Lawrencium | Lawrencium | Lawrencium | Lawrencium | Lawrencium |
104 | Unilquadium | Rutherfordium | kurchatowium | — | Meinerium | Dubnium | Rutherfordium | Dubnium | Rutherfordium | Rutherfordium |
105 | Unilpentium | Hahnium | Nielsbohrium | — | kurchatowium | Joliotium | Hahnium | Joliotium | Dubnium | Dubnium |
106 | Unnilhexium | Seaborgium | — | — | Rutherfordium | Rutherfordium | Seaborgium | Seaborgium | Seaborgium | Seaborgium |
107 | unnilseptium | — | — | Nielsbohrium | Nielsbohrium | Bohrium | Nielsbohrium | Nielsbohrium | Bohrium | Bohrium |
108 | Unniloctium | — | — | Hassium | Hassium | Hahnium | Hassium | Hahnium | Hassium | Hassium |
109 | Jahrtausend | — | — | Meinerium | Hahnium | Meinerium | Meinerium | Meinerium | Meinerium | Meinerium |
110 | Unnilium | Hahnium | Becquerelium | Darmstadtium | — | — | — | — | — | Darmstadtium |
111 | uneinheitlich | — | — | Röntgen | — | — | — | — | — | Röntgen |
112 | unbium | — | — | Kopernikus | — | — | — | — | — | Kopernikus |
Diese Entscheidung entfachte einen Feuersturm des weltweiten Protests gegen die Missachtung des Rechts des historischen Entdeckers, neue Elemente zu benennen, und gegen die neue rückwirkende Regel gegen die Benennung von Elementen nach lebenden Personen; Die American Chemical Society stand fest hinter dem Namen Seaborgium für Element 106, zusammen mit allen anderen amerikanischen und deutschen Namensvorschlägen für die Elemente 104 bis 109, und genehmigte diese Namen für ihre Zeitschriften unter Missachtung der IUPAC. Zunächst verteidigte sich die IUPAC, wobei ein amerikanisches Mitglied ihres Komitees schrieb: „Entdecker haben kein Recht, ein Element zu benennen. Sie haben ein Recht, einen Namen vorzuschlagen. Und dagegen haben wir natürlich nicht verstoßen überhaupt." Seaborg antwortete jedoch:
Dies wäre das erste Mal in der Geschichte, dass den anerkannten und unbestrittenen Entdeckern eines Elements das Privileg verweigert wird, es zu benennen.
– Glenn Seaborg
Unter dem Druck der Öffentlichkeit schlug IUPAC im August 1995 einen anderen Kompromiss vor, in dem der Name Seaborgium für Element 106 wieder eingeführt wurde, im Austausch für die Entfernung aller anderen amerikanischen Vorschläge bis auf einen, was auf noch schlimmere Resonanz stieß. Schließlich hob die IUPAC diese früheren Kompromisse auf und gab im August 1997 eine endgültige, neue Empfehlung ab, in der die amerikanischen und deutschen Vorschläge für die Elemente 104 bis 109 alle übernommen wurden, einschließlich Seaborgium für Element 106, mit der einzigen Ausnahme von Element 105, genannt Dubnium um die Beiträge des Dubna-Teams zu den experimentellen Verfahren der Transactinid-Synthese anzuerkennen. Diese Liste wurde schließlich von der American Chemical Society akzeptiert, die schrieb:
Im Interesse internationaler Harmonie akzeptierte das Komitee widerwillig den Namen „Dubnium“ für Element 105 anstelle von „Hahnium“ [dem amerikanischen Vorschlag], der seit langem in der Literatur verwendet wird. Wir freuen uns, dass „Seaborgium“ jetzt der international anerkannte Name für Element 106 ist.
— Amerikanische Chemische Gesellschaft
Seaborg kommentierte die Namensgebung wie folgt:
Ich bin natürlich stolz darauf, dass US-Chemiker empfohlen haben, Element 106, das unter Wolfram (74) steht, als „Seaborgium“ zu bezeichnen. Ich freute mich auf den Tag, an dem chemische Ermittler auf solche Verbindungen wie Seaborgous-Chlorid, Seaborgic-Nitrat und vielleicht Natriumseaborat verweisen werden.
Das ist die größte Ehre, die mir je zuteil wurde – sogar besser, wie ich finde, als den Nobelpreis zu gewinnen. Zukünftige Chemiestudenten werden beim Lernen über das Periodensystem vielleicht Grund haben zu fragen, warum das Element nach mir benannt wurde, und dadurch mehr über meine Arbeit erfahren.– Glenn Seaborg
Seaborg starb anderthalb Jahre später, am 25. Februar 1999, im Alter von 86 Jahren.
Isotope
Isotop |
Halbwertzeit |
Decay- Modus |
Entdeckungsjahr _ |
Reaktion |
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258Sg _ | 3 ms | SF | 1994 | 209 Bi ( 51 V, 2n) |
259 Sgr | 600 ms | a | 1985 | 207 Pb( 54 Cr,2n) |
260Sg _ | 4 ms | SF, a | 1985 | 208 Pb( 54 Cr,2n) |
261Sg _ | 200 ms | α, EC, SF | 1985 | 208 Pb( 54 Cr,n) |
261 m Sg | 92 μs | ES | 2009 | 208 Pb( 54 Cr,n) |
262Sg _ | 7 ms | SF, a | 2001 | 270 Ds(—,2α) |
263 Sgr | 1 Sek | a | 1994 | 271 Ds(—,2α) |
263m Sg | 120 ms | a, SF | 1974 | 249 Cf( 18 O,4n) |
264Sg _ | 37 ms | SF | 2006 | 238 U( 34 Si,4n) |
265Sg _ | 8 Sek | a | 1993 | 248 cm ( 22 Ne, 5n) |
265 m Sg | 16,2 Sek | a | 1993 | 248 cm ( 22 Ne, 5n) |
266 Sgr | 360 ms | SF | 2004 | 270 Std. (—, α) |
267Sg _ | 1,4 min | SF, a | 2004 | 271 Hs(—,α) |
269 Sgr | 14min | a | 2010 | 285 Fl(—,4α) |
271 Sgr | 2,4 min | a | 2003 | 287 Fl(—,4α) |
Superschwere Elemente wie Seaborgium werden hergestellt, indem leichtere Elemente in Teilchenbeschleunigern bombardiert werden, was Fusionsreaktionen induziert . Während die meisten Isotope von Seaborgium auf diese Weise direkt synthetisiert werden können, wurden einige schwerere nur als Zerfallsprodukte von Elementen mit höheren Ordnungszahlen beobachtet .
Abhängig von den beteiligten Energien werden Fusionsreaktionen, die superschwere Elemente erzeugen, in „heiß“ und „kalt“ unterteilt. Bei heißen Fusionsreaktionen werden sehr leichte, hochenergetische Projektile auf sehr schwere Ziele ( Aktiniden ) beschleunigt, wodurch bei hoher Anregungsenergie (~40–50 MeV ) zusammengesetzte Kerne entstehen, die entweder spalten oder verdampfen können mehrere (3 bis 5) Neutronen. Bei kalten Fusionsreaktionen haben die erzeugten fusionierten Kerne eine relativ niedrige Anregungsenergie (~10–20 MeV), was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass diese Produkte Spaltungsreaktionen durchlaufen. Wenn die fusionierten Kerne auf den Grundzustand abkühlen , erfordern sie die Emission von nur einem oder zwei Neutronen und ermöglichen somit die Erzeugung von Produkten mit mehr Neutronenreichtum. Letzteres ist ein anderes Konzept als das, bei dem behauptet wird, dass die Kernfusion bei Raumtemperaturbedingungen erreicht wird (siehe kalte Fusion ).
Seaborgium hat keine stabilen oder natürlich vorkommenden Isotope. Mehrere radioaktive Isotope wurden im Labor synthetisiert, entweder durch Fusion zweier Atome oder durch Beobachtung des Zerfalls schwererer Elemente. Es wurden zwölf verschiedene Isotope von Seaborgium mit den Atommassen 258–267, 269 und 271 beschrieben, von denen drei, Seaborgium-261, 263 und 265, metastabile Zustände aufweisen . Alle diese zerfallen nur durch Alpha-Zerfall und spontane Spaltung, mit der einzigen Ausnahme von Seaborgium-261, das auch Elektroneneinfang zu Dubnium-261 durchlaufen kann .
Es gibt einen Trend zu zunehmenden Halbwertszeiten für die schwereren Isotope; daher sind die schwersten drei bekannten Isotope, 267 Sg, 269 Sg und 271 Sg, auch die langlebigsten mit Halbwertszeiten in Minuten. Für einige andere Isotope in dieser Region wird eine vergleichbare oder sogar längere Halbwertszeit vorhergesagt. Darüber hinaus haben 263 Sg, 265 Sg und 265 m Sg Halbwertszeiten, die in Sekunden gemessen werden. Alle übrigen Isotope haben Halbwertszeiten, die in Millisekunden gemessen werden, mit Ausnahme des kürzesten Isotops, 261 m Sg, mit einer Halbwertszeit von nur 92 Mikrosekunden.
Die protonenreichen Isotope von 258 Sg bis 261 Sg wurden direkt durch Kaltfusion hergestellt; Alle schwereren Isotope wurden aus dem wiederholten Alpha-Zerfall der schwereren Elemente Hassium , Darmstadtium und Flerovium hergestellt , mit Ausnahme der Isotope 263m Sg, 264 Sg, 265 Sg und 265m Sg, die direkt durch heiße Fusion durch Bestrahlung von erzeugt wurden Aktinid-Ziele. Die zwölf Isotope von Seaborgium haben Halbwertszeiten im Bereich von 92 Mikrosekunden für 261 m Sg bis 14 Minuten für 269 Sg.
Vorhergesagte Eigenschaften
Es wurden nur sehr wenige Eigenschaften von Seaborgium oder seinen Verbindungen gemessen; Dies liegt an seiner extrem begrenzten und teuren Produktion und der Tatsache, dass Seaborgium (und seine Eltern) sehr schnell zerfallen. Es wurden einige einzigartige chemiebezogene Eigenschaften gemessen, aber die Eigenschaften von Seaborgium-Metall bleiben unbekannt und es sind nur Vorhersagen verfügbar.
Physisch
Es wird erwartet, dass Seaborgium unter normalen Bedingungen ein Feststoff ist und eine kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur annimmt, ähnlich wie sein leichterer Kongener Wolfram. Frühe Vorhersagen gingen davon aus, dass es sich um ein sehr schweres Metall mit einer Dichte von etwa 35,0 g/cm 3 handeln sollte, aber Berechnungen in den Jahren 2011 und 2013 sagten einen etwas niedrigeren Wert von 23–24 g/cm 3 voraus .
Chemisch
Seaborgium ist das vierte Mitglied der 6d-Reihe der Übergangsmetalle und das schwerste Mitglied der Gruppe 6 im Periodensystem, unterhalb von Chrom , Molybdän und Wolfram . Alle Mitglieder der Gruppe bilden eine Vielzahl von Oxoanionen. Sie stellen bereitwillig ihren Gruppenoxidationszustand von +6 dar, obwohl dieser im Fall von Chrom stark oxidierend ist, und dieser Zustand wird immer stabiler gegenüber einer Reduktion, wenn die Gruppe absteigt: Tatsächlich ist Wolfram das letzte der 5d-Übergangsmetalle, wo alle vier 5d-Elektronen sind an der Metallbindung beteiligt . Als solches sollte Seaborgium +6 als stabilste Oxidationsstufe haben, sowohl in der Gasphase als auch in wässriger Lösung, und dies ist die einzige Oxidationsstufe, die dafür experimentell bekannt ist; Die Zustände +5 und +4 sollten weniger stabil sein, und der Zustand +3, der häufigste für Chrom, wäre der am wenigsten stabile für Seaborgium.
Diese Stabilisierung des höchsten Oxidationszustands tritt bei den frühen 6d-Elementen aufgrund der Ähnlichkeit zwischen den Energien der 6d- und 7s-Orbitale auf, da die 7s-Orbitale relativistisch stabilisiert und die 6d-Orbitale relativistisch destabilisiert sind. Dieser Effekt ist in der siebten Periode so groß, dass erwartet wird, dass Seaborgium seine 6d-Elektronen vor seinen 7s-Elektronen verliert (Sg, [Rn]5f 14 6d 4 7s 2 ; Sg + , [Rn]5f 14 6d 3 7s 2 ; Sg 2 + , [Rn]5f 14 6d 3 7s 1 ; Sg 4+ , [Rn]5f 14 6d 2 ; Sg 6+ , [Rn]5f 14 ). Aufgrund der starken Destabilisierung des 7s-Orbitals sollte Sg IV noch instabiler als W IV sein und sehr leicht zu Sg VI oxidiert werden . Der vorhergesagte Ionenradius des sechsfach koordinierten Sg 6+ -Ions beträgt 65 pm, während der vorhergesagte Atomradius von Seaborgium 128 pm beträgt. Dennoch wird erwartet, dass die Stabilität der höchsten Oxidationsstufe abnimmt, wenn Lr III > Rf IV > Db V > Sg VI . Einige vorhergesagte Standard-Reduktionspotentiale für Seaborgium-Ionen in wässriger saurer Lösung sind wie folgt:
2 SgO 3 + 2 H + + 2 e − ⇌ Sg 2 O 5 + H 2 O E0 = –0,046 V Sg 2 O 5 + 2 H + + 2 e − ⇌ 2 SgO 2 + H 2 O E0 = +0,11 V SgO 2 + 4 H + + e − ⇌ Sg 3+ + 2 H 2 O E 0 = –1,34 V Sg 3+ + e − ⇌ Sg 2+ E 0 = –0,11 V Sg 3+ + 3 e − ⇌ Sgr E0 = +0,27 V
Seaborgium sollte ein sehr flüchtiges Hexafluorid (SgF 6 ) sowie ein mäßig flüchtiges Hexachlorid (SgCl 6 ), Pentachlorid (SgCl 5 ) und die Oxychloride SgO 2 Cl 2 und SgOCl 4 bilden . Es wird erwartet, dass SgO 2 Cl 2 das stabilste der Seaborgium-Oxychloride und das am wenigsten flüchtige der Oxychloride der Gruppe 6 ist, mit der Sequenz MoO 2 Cl 2 > WO 2 Cl 2 > SgO 2 Cl 2 . Es wird erwartet, dass die flüchtigen Seaborgium(VI)-Verbindungen SgCl 6 und SgOCl 4 gegenüber einer Zersetzung zu Seaborgium(V)-Verbindungen bei hohen Temperaturen instabil sind, analog zu MoCl 6 und MoOCl 4 ; dies sollte für SgO 2 Cl 2 aufgrund der viel größeren Energielücke zwischen dem höchsten besetzten und dem niedrigsten unbesetzten Molekülorbital trotz ähnlicher Sg-Cl-Bindungsstärken (ähnlich wie bei Molybdän und Wolfram) nicht passieren.
Molybdän und Wolfram sind einander sehr ähnlich und weisen wichtige Unterschiede zum kleineren Chrom auf, und Seaborgium wird voraussichtlich ziemlich genau der Chemie von Wolfram und Molybdän folgen und eine noch größere Vielfalt von Oxoanionen bilden, von denen das einfachste Seaborgat, SgO , ist2−
4, die sich aus der schnellen Hydrolyse von Sg(H
2Ö)6 +
6, obwohl dies weniger leicht erfolgen würde als bei Molybdän und Wolfram, wie aufgrund der größeren Größe von Seaborgium zu erwarten war. Seaborgium sollte in Flusssäure bei niedrigen Konzentrationen weniger leicht hydrolysieren als Wolfram, bei hohen Konzentrationen jedoch leichter, wobei es auch Komplexe wie SgO 3 F – und SgOF bildet−
5: Komplexbildung konkurriert mit Hydrolyse in Flusssäure.
Experimentelle Chemie
Die experimentelle chemische Untersuchung von Seaborgium wurde aufgrund der Notwendigkeit, es atomweise herzustellen, seiner kurzen Halbwertszeit und der daraus resultierenden notwendigen Härte der experimentellen Bedingungen behindert. Das Isotop 265 Sg und sein Isomer 265m Sg sind für die Radiochemie vorteilhaft: Sie entstehen bei der 248 Cm( 22 Ne,5n)-Reaktion.
In den ersten experimentellen chemischen Studien von Seaborgium in den Jahren 1995 und 1996 wurden Seaborgium-Atome in der Reaktion 248 Cm( 22 Ne,4n) 266 Sg erzeugt, thermalisiert und mit einem O 2 /HCl-Gemisch umgesetzt. Die Adsorptionseigenschaften des resultierenden Oxychlorids wurden gemessen und mit denen von Molybdän- und Wolframverbindungen verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass Seaborgium ein flüchtiges Oxychlorid bildete, ähnlich denen der anderen Elemente der Gruppe 6, und bestätigten den abnehmenden Trend der Oxychlorid-Flüchtigkeit nach unten zur Gruppe 6:
- Sg+ O
2+ 2 HCl → SgO
2Kl
2+ H
2
Im Jahr 2001 setzte ein Team die Untersuchung der Gasphasenchemie von Seaborgium fort, indem es das Element mit O 2 in einer H 2 O-Umgebung zur Reaktion brachte. Ähnlich wie bei der Bildung des Oxychlorids zeigten die Ergebnisse des Experiments die Bildung von Seaborgiumoxidhydroxid an, eine Reaktion, die unter den leichteren Homologen der Gruppe 6 sowie dem Pseudohomologen Uran gut bekannt ist .
- 2 Sg + 3 O
2→ 2 SgO
3 -
SgO
3+ H
2O → SgO
2(OH)
2
Vorhersagen zur wässrigen Chemie von Seaborgium wurden weitgehend bestätigt. In Experimenten, die 1997 und 1998 durchgeführt wurden, wurde Seaborgium von einem Kationenaustauscherharz unter Verwendung einer HNO 3 /HF-Lösung eluiert, höchstwahrscheinlich als neutrales SgO 2 F 2 oder als anionisches Komplexion [SgO 2 F 3 ] – und nicht als SgO2−
4. Im Gegensatz dazu eluiert Seaborgium in 0,1 M Salpetersäure nicht, anders als Molybdän und Wolfram, was darauf hindeutet, dass die Hydrolyse von [Sg(H 2 O) 6 ] 6+ nur bis zum kationischen Komplex [Sg(OH) 4 ( H 2 O)] 2+ oder [Sg(OH) 3 (H 2 O) 2 ] + , während das von Molybdän und Wolfram zu neutralem [MO 2 (OH) 2 )] übergeht.
Die einzige andere Oxidationsstufe, die für Seaborgium bekannt ist, außer der Gruppenoxidationsstufe von +6, ist die Oxidationsstufe Null. Ähnlich wie seine drei leichteren Kongenere, die Chromhexacarbonyl , Molybdänhexacarbonyl und Wolframhexacarbonyl bilden , wurde 2014 gezeigt, dass Seaborgium auch Seaborgiumhexacarbonyl , Sg(CO) 6 , bildet . Wie seine Molybdän- und Wolfram-Homologen ist Seaborgium-Hexacarbonyl eine flüchtige Verbindung, die leicht mit Siliziumdioxid reagiert .
Anmerkungen
Verweise
Literaturverzeichnis
- Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; et al. (2017). "Die NUBASE2016-Bewertung nuklearer Eigenschaften". Chinesische Physik C. 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 .
- Beiser, A. (2003). Konzepte der modernen Physik (6. Aufl.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC 48965418 .
- Hoffmann, DC ; Ghiorso, A. ; Seaborg, GT (2000). Die Transuranium-Leute: Die Insider-Geschichte . Weltwissenschaftlich . ISBN 978-1-78-326244-1.
- Kragh, H. (2018). Von Transuranen zu superschweren Elementen: Eine Geschichte von Streit und Schöpfung . Springer . ISBN 978-3-319-75813-8.
- Zagrebaev, V.; Karpov, A.; Greiner, W. (2013). "Zukunft der Erforschung superschwerer Elemente: Welche Kerne könnten in den nächsten Jahren synthetisiert werden?". Zeitschrift für Physik: Konferenzreihe . 420 (1): 012001. arXiv : 1207.5700 . Bibcode : 2013JPhCS.420a2001Z . doi : 10.1088/1742-6596/420/1/012001 . ISSN 1742-6588 . S2CID 55434734 .
Externe Links
- Chemistry in its element podcast (MP3) aus der Chemistry World der Royal Society of Chemistry : Seaborgium
- Seaborgium im Periodensystem der Videos (University of Nottingham)
- WebElements.com – Seaborgium