Unbiunium - Unbiunium

Unbiunium,  121 Ubu
Unbiunium
Aussprache / ˌ û n b û n i ə m / ( OON -by- OON -ee-əm )
Alternative Namen Element 121, Eka-Actinium
Unbiunium im Periodensystem
Wasserstoff Helium
Lithium Beryllium Bor Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Fluor Neon
Natrium Magnesium Aluminium Silizium Phosphor Schwefel Chlor Argon
Kalium Kalzium Scandium Titan Vanadium Chrom Mangan Eisen Kobalt Nickel Kupfer Zink Gallium Germanium Arsen Selen Brom Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirkonium Niob Molybdän Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silber Cadmium Indium Zinn Antimon Tellur Jod Xenon
Cäsium Barium Lanthan Cer Praseodym Neodym Promethium Samarium Europa Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platin Gold Quecksilber (Element) Thallium Das Blei Wismut Polonium Astatin Radon
Francium Radium Aktinium Thorium Protactinium Uran Neptunium Plutonium Amerika Kurium Berkelium Kalifornien Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Röntgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moskau Lebermorium Tennessine Oganesson
Unennium Unbinilium
Unquadtrium Unquadrat Unquadpentium Unquadhexium Unquadseptium Unquadoctium Unquadennium Unpentnilium Unpentunium Unpentbium Unpenttrium Unpentquadium Unpentium Unpenthexium Unpentseptium Unpentoctium Unpentennium Unhexnilium Unhexunium Unhexbium Unhextrium Unhexquadium Unhexpentium Unhexium Unhexseptium Unhexoctium Unhexennium Unseptnilium Unseptunium Unseptbium
Unbiunium Unbibium Unbitrium Unbiquadium Unbipentium Unbihexium Unbiseptium Unbioktium Unbiennium Untrinilium Untriunium Untribium Untritrium Untriquadium Untripential Untrihexium Untriseptium Untrioctium Untriennium Unquadnilium Unquadunium Unquadbium


Ubu

unbiniliumunbiuniumunbibium
Ordnungszahl ( Z ) 121
Gruppe Gruppe k.A
Zeitraum Periode 8
Block   g-block
Elektronenkonfiguration [ Og ] 8s 2 8p 1 (vorhergesagt)
Elektronen pro Schale 2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 3
(vorhergesagt)
Physikalische Eigenschaften
Unbekannt
Phase bei  STP Unbekannt
Atomare Eigenschaften
Oxidationsstufen (+1), ( +3 ) (vorhergesagt)
Ionisierungsenergien
Andere Eigenschaften
CAS-Nummer 54500-70-8
Geschichte
Benennung Name des systematischen IUPAC- Elements
| Verweise

Unbiunium , auch bekannt als Eka-Actinium oder einfach Element 121 , ist das hypothetische chemische Element mit dem Symbol Ubu und der Ordnungszahl 121. Unbiunium und Ubu sind der temporäre systematische IUPAC-Name bzw. das Symbol , die verwendet werden, bis das Element entdeckt, bestätigt, und ein dauerhafter Name wird festgelegt. Im Periodensystem der Elemente wird erwartet, dass es das erste der Superactiniden und das dritte Element in der achten Periode ist . Es hat aufgrund einiger Vorhersagen, dass es sich auf der Insel der Stabilität befinden könnte , Aufmerksamkeit auf sich gezogen , obwohl neuere Berechnungen erwarten, dass die Insel bei einer etwas niedrigeren Ordnungszahl auftritt, näher an Copernicium und Flerovium . Es ist wahrscheinlich auch das erste eines neuen G-Blocks von Elementen.

Unbiunium wurde noch nicht synthetisiert. Es wird erwartet, dass es eines der letzten erreichbaren Elemente mit der aktuellen Technologie ist; die Grenze könnte irgendwo zwischen Element 120 und 124 liegen . Es wird wahrscheinlich auch viel schwieriger zu synthetisieren sein als die bisher bekannten Elemente bis 118 und immer noch schwieriger als die Elemente 119 und 120. Das Team von RIKEN in Japan plant, die Synthese von Element 121 in Zukunft danach zu versuchen Versuche Elemente 119 und 120.

Die Position von Unbiunium im Periodensystem legt nahe, dass es ähnliche Eigenschaften wie Lanthan und Actinium haben würde ; Relativistische Effekte können jedoch dazu führen, dass sich einige seiner Eigenschaften von denen unterscheiden, die bei einer direkten Anwendung periodischer Trends erwartet werden . Zum Beispiel wird unbiunium wie zu erwarten 2 p Valenz - Elektronenkonfiguration , anstelle der s 2 d von Lanthan und Actinium oder s 2 g von der erwarteten Madelung- Regel , aber das ist nicht seine Chemie beeinflusst viel vorhergesagt. Auf der anderen Seite würde es seine erste Ionisationsenergie deutlich über das hinaus senken, was von periodischen Trends erwartet würde.

Einführung

Eine grafische Darstellung einer Kernfusionsreaktion
Eine grafische Darstellung einer Kernfusionsreaktion . Zwei Kerne verschmelzen zu einem und emittieren ein Neutron . Die Reaktionen, die zu diesem Zeitpunkt neue Elemente erzeugten, waren ähnlich, mit dem einzigen möglichen Unterschied, dass manchmal mehrere singuläre Neutronen oder gar keine freigesetzt wurden.
Externes Video
Videosymbol Visualisierung einer erfolglosen Kernfusion, basierend auf Berechnungen der Australian National University

Die schwersten Atomkerne entstehen in Kernreaktionen, bei denen zwei andere Kerne ungleicher Größe zu einem zusammengefasst werden; 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, das dann mit dem Strahl leichterer Kerne beschossen wird . Zwei Kerne können nur dann zu einem verschmelzen, wenn sie sich nahe genug annähern; Normalerweise stoßen sich Kerne (alle positiv geladen) aufgrund elektrostatischer Abstoßung gegenseitig ab . Die starke Wechselwirkung kann diese Abstoßung überwinden, aber nur in sehr kurzer Entfernung von einem Kern; Strahlkerne werden somit stark beschleunigt , um eine solche Abstoßung im Vergleich zur Geschwindigkeit des Strahlkerns unbedeutend zu machen. Nähern allein reicht nicht aus, damit zwei Kerne verschmelzen: Wenn sich zwei Kerne nähern, bleiben sie normalerweise für etwa 10 −20  Sekunden zusammen und trennen sich dann (nicht unbedingt in der gleichen Zusammensetzung wie vor der Reaktion) anstatt einen einzigen zu bilden Kern. Wenn eine Fusion stattfindet, ist die vorübergehende Verschmelzung – als zusammengesetzter Kern bezeichnet – ein angeregter Zustand . Um seine Anregungsenergie zu verlieren und einen stabileren Zustand zu erreichen, spaltet ein zusammengesetzter Kern entweder oder stößt ein oder mehrere Neutronen aus , die die Energie wegtragen . Dies geschieht ungefähr 10 –16  Sekunden nach der ersten Kollision.

Der Strahl durchdringt 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 gebildete Kern von anderen Nukliden (dem des ursprünglichen Strahls und allen anderen Reaktionsprodukten) getrennt und zu einem Oberflächenbarrierendetektor transportiert , der den Kern stoppt. Der genaue Ort des bevorstehenden Aufpralls auf den Detektor ist markiert; ebenfalls gekennzeichnet sind seine Energie und der Zeitpunkt der Ankunft. Die Übertragung dauert ca. 10 -6  Sekunden; um entdeckt zu werden, muss der Kern so lange überleben. Sobald sein Zerfall registriert ist, wird der Kern erneut aufgezeichnet und der Ort, die Energie und der Zeitpunkt des Zerfalls gemessen.

Die Stabilität eines Kerns wird durch die starke Wechselwirkung gewährleistet. Seine Reichweite ist jedoch sehr kurz; wenn die Kerne größer werden, schwächt sich ihr Einfluss auf die äußersten Nukleonen ( Protonen und Neutronen) ab. Gleichzeitig wird der Kern durch elektrostatische Abstoßung zwischen Protonen zerrissen, 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 . Alpha-Zerfälle werden von den emittierten Alpha-Teilchen registriert , und die Zerfallsprodukte sind vor dem eigentlichen Zerfall leicht zu bestimmen; wenn ein solcher Zerfall oder eine Folge von aufeinander folgenden Zerfällen einen bekannten Kern ergibt, kann das ursprüngliche Produkt einer Reaktion arithmetisch bestimmt werden. Bei der spontanen Spaltung entstehen jedoch verschiedene Kerne als Produkte, so dass das ursprüngliche Nuklid nicht aus seinen Töchtern bestimmt werden kann.

Den Physikern, die eines der schwersten Elemente synthetisieren wollen, stehen somit die an den Detektoren gesammelten Informationen zur Verfügung: Ort, Energie und Ankunftszeit eines Teilchens am Detektor und die seines Zerfalls. Die Physiker analysieren diese Daten und versuchen daraus zu schließen, dass es tatsächlich durch ein neues Element verursacht wurde und nicht durch ein anderes Nuklid als das behauptete entstanden sein kann. Oftmals 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 Effekte; Fehler bei der Interpretation der Daten wurden gemacht.

Geschichte

Ein 2D-Diagramm mit rechteckigen Zellen in Schwarz-Weiß-Farben, die sich vom llc bis zum urc erstrecken, wobei die Zellen meist näher an letzterem heller werden
Diagramm der Nuklidstabilität, wie es vom Dubna-Team im Jahr 2010 verwendet wurde. Charakterisierte Isotope sind mit Rahmen dargestellt. Jenseits von Element 118 (Oganesson, dem letzten bekannten Element) wird erwartet, dass die Linie bekannter Nuklide schnell in einen Bereich der Instabilität eindringt, ohne Halbwertszeiten über eine Mikrosekunde nach Element 121. Der elliptische Bereich umschließt die vorhergesagte Position der Insel Stabilität.

Transactinide Elemente wie Unbiunium werden durch Kernfusion hergestellt . Diese Fusionsreaktionen können in Abhängigkeit von der Anregungsenergie des erzeugten Verbindungskerns in "heiße" und "kalte" Fusion unterteilt werden. Bei heißen Fusionsreaktionen werden sehr leichte, hochenergetische Projektile auf sehr schwere Ziele ( Aktiniden ) beschleunigt , wodurch bei hohen Anregungsenergien (~40–50 MeV ) zusammengesetzte Kerne entstehen  , die mehrere (3 bis 5) Neutronen spalten oder verdampfen können . Bei kalten Fusionsreaktionen (die schwerere Projektile verwenden, typischerweise aus der vierten Periode , und leichtere Ziele, normalerweise Blei und Wismut ) haben die erzeugten fusionierten Kerne eine relativ niedrige Anregungsenergie (~10–20 MeV), was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass diese Produkte unterliegen Spaltungsreaktionen. Wenn die fusionierten Kerne auf den Grundzustand abkühlen , benötigen sie nur ein oder zwei Neutronen. Heiße Fusionsreaktionen neigen jedoch dazu, mehr neutronenreiche Produkte zu erzeugen, da die Aktiniden die höchsten Neutronen-zu-Protonen-Verhältnisse aller Elemente aufweisen, die derzeit in makroskopischen Mengen hergestellt werden können; es ist derzeit die einzige Methode, um die superschweren Elemente ab Flerovium (Element 114) herzustellen .

Versuche, die Elemente 119 und 120 zu synthetisieren, stoßen aufgrund der abnehmenden Wirkungsquerschnitte der Produktionsreaktionen und ihrer wahrscheinlich kurzen Halbwertszeiten , die voraussichtlich in der Größenordnung von Mikrosekunden liegen werden, an die Grenzen der aktuellen Technologie . Schwerere Elemente, beginnend mit Element 121, wären wahrscheinlich zu kurzlebig, um mit der aktuellen Technologie erkannt zu werden, und zerfallen innerhalb einer Mikrosekunde, bevor sie die Detektoren erreichen. Wo diese Grenze der Halbwertszeiten von einer Mikrosekunde liegt, ist nicht bekannt, und dies kann die Synthese einiger Isotope der Elemente 121 bis 124 ermöglichen, wobei die genaue Grenze von dem Modell abhängt, das zur Vorhersage der Nuklidmassen gewählt wurde. Es ist auch möglich, dass Element 120 das letzte Element ist, das mit aktuellen experimentellen Techniken erreichbar ist, und dass Elemente ab 121 neue Methoden erfordern.

Da es derzeit nicht möglich ist, Elemente jenseits von Californium ( Z = 98) in ausreichenden Mengen zu synthetisieren , um ein Target zu erzeugen, wobei derzeit Einsteinium ( Z = 99) Targets in Betracht gezogen werden, erfordert die praktische Synthese von Elementen jenseits von Oganesson schwerere Projektile wie Titan - 50, Chrom -54, Eisen -58 oder Nickel -64. Dies hat jedoch den Nachteil, dass es zu symmetrischeren Fusionsreaktionen führt, die kälter sind und weniger erfolgreich sind. Zum Beispiel wird erwartet, dass die Reaktion zwischen 243 Am und 58 Fe einen Wirkungsquerschnitt in der Größenordnung von 0,5 fb hat , mehrere Größenordnungen niedriger als die gemessenen Wirkungsquerschnitte in erfolgreichen Reaktionen; ein solches Hindernis würde diese und ähnliche Reaktionen für die Herstellung von Unbiunium unmöglich machen.

Syntheseversuche

Vergangenheit

Die Synthese von unbiunium wurde zuerst durch Beschuß ein Ziel von 1977 versucht , Uran-238 mit Kupfer -65 Ionen an der Gesellschaft für Schwer in Darmstadt , Deutschland :

238
92
U
+ 65
29
Cu
303
121
Ubu
* → keine Atome

Es wurden keine Atome identifiziert.

Geplant

Vorhergesagte Zerfallsmoden superschwerer Kerne. Es wird erwartet, dass die Linie der synthetisierten protonenreichen Kerne bald nach Z = 120 durchbrochen wird , wegen der kürzer werdenden Halbwertszeiten bis etwa Z = 124, des zunehmenden Beitrags der spontanen Spaltung anstelle des Alpha-Zerfalls ab Z = 122 bis zur Dominanz von Z = 125, und die Protonen- Tropflinie um Z = 130. Darüber hinaus ist ein Bereich mit leicht erhöhter Stabilität zweitlebender Nuklide um Z = 124 und N = 198, aber er ist vom Festland der Nuklide getrennt, die sein können mit aktuellen Techniken erhalten. Der weiße Ring bezeichnet den erwarteten Standort der Stabilitätsinsel; die beiden weiß umrandeten Quadrate stehen für 291 Cn und 293 Cn, die mit Halbwertszeiten von Jahrhunderten oder Jahrtausenden als die am längsten lebenden Nuklide der Insel gelten.

Derzeit führen die Strahlintensitäten bei Einrichtungen für superschwere Elemente dazu, dass etwa 10 12 Projektile das Ziel pro Sekunde treffen; dies kann nicht erhöht werden, ohne das Ziel und den Detektor zu verbrennen, und die Erzeugung größerer Mengen der zunehmend instabilen Aktiniden, die für das Ziel benötigt werden, ist unpraktisch. Das Team des Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna baut eine neue Fabrik für superschwere Elemente (SHE-Factory) mit verbesserten Detektoren und der Möglichkeit, in kleinerem Maßstab zu arbeiten, aber dennoch über Element 120 und vielleicht 121 hinauszugehen wäre eine große Herausforderung. Der Chemiker, Autor und Wissenschaftsphilosoph Eric Scerri hat festgestellt, dass die Entwicklung neuer Technologien auf diesem Gebiet von der Suche nach neuen Elementen angetrieben wurde, so dass die Unfähigkeit, mit aktuellen Technologien über die Elemente 120 und 121 hinauszugehen, nicht unbedingt zu einer sehr lange Pause bei Entdeckungen.

Möglicherweise geht das Zeitalter der Fusions-Verdampfungs-Reaktionen zur Herstellung neuer superschwerer Elemente aufgrund der immer kürzer werdenden Halbwertszeiten der Spontanspaltung und der sich abzeichnenden Protonen- Tropflinie zu Ende , so dass neue Techniken wie Kerntransferreaktionen (z B. Urankerne aufeinander zu feuern und sie Protonen austauschen zu lassen, wodurch möglicherweise Produkte mit etwa 120 Protonen erzeugt werden) wäre erforderlich, um die Superactiniden zu erreichen. Auf der anderen Seite waren viele Änderungen der Techniken erforderlich, um Transuranelemente zu synthetisieren , von Neutroneneinfang (bis Z = 100 ) über Leichtionenbombardement (bis Z = 110 ) bis hin zu kalter Fusion (bis Z = 113 ) und jetzt heißer Fusion mit 48 Ca (bis Z = 118 ), ganz zu schweigen vom wesentlichen Unterschied vor und nach Uran zwischen dem chemischen oder spektroskopischen Auffinden der Elemente in der Natur und deren Synthese. Trotzdem ist die Entdeckungsrate neuer Elemente in den letzten zweieinhalb Jahrhunderten im Durchschnitt alle zweieinhalb Jahre geblieben.

Das Team von RIKEN hat die Synthese von Element 121 in seine Zukunftspläne aufgenommen. Da die Wirkungsquerschnitte dieser Fusions-Verdampfungs-Reaktionen mit der Asymmetrie der Reaktion zunehmen, wäre Titan ein besseres Projektil als Chrom für die Synthese von Element 121, obwohl dies ein Einsteinium- Target erfordert . Dies stellt aufgrund der erheblichen Erwärmung und Beschädigung des Targets aufgrund der hohen Radioaktivität von Einsteinium-254 große Herausforderungen dar, aber es wäre wahrscheinlich der vielversprechendste Ansatz für Element 119 mit 48 Ca-Strahlen und möglicherweise Element 121 mit 50 Ti-Strahlen. Aufgrund der geringeren Menge von 254 Es, die produziert werden können, wäre auch eine Arbeit in kleinerem Maßstab erforderlich . Diese Kleinarbeit könnte in naher Zukunft nur in Dubnas SHE-Fabrik durchgeführt werden.

254
99
Es
+ 50
22
Ti
300
121
Ubu
+ 4 1
0

n
254
99
Es
+ 50
22
Ti
301
121
Ubu
+ 3 1
0

n

Für weitere Elemente bis 124, da eine Erhöhung der Neutronenzahl eine Annäherung an die vorhergesagte geschlossene Neutronenschale bei N = 184 ermöglicht, die Stabilität verleihen würde, ist die Verwendung von schwach radioaktivem Eisen-60 (mit einer Halbwertszeit von 2,6 Millionen Jahren .) ) anstelle von stabilem Eisen-58 als Geschoss in Betracht gezogen worden. Es wird erwartet, dass die Isotope 299 Ubu, 300 Ubu und 301 Ubu, die in diesen Reaktionen über die 3n- und 4n-Kanäle produziert werden könnten, die einzigen erreichbaren Unbiunium-Isotope mit ausreichend langen Halbwertszeiten für den Nachweis sind; die Querschnitte würden dennoch die Grenzen des derzeit Erfassbaren überschreiten. Zum Beispiel wird vorhergesagt, dass der Wirkungsquerschnitt der oben erwähnten Reaktion zwischen 254 Es und 50 Ti im 4n-Kanal in der Größenordnung von 7 fb liegt, viermal niedriger als der niedrigste gemessene Wirkungsquerschnitt für eine erfolgreiche Reaktion. Sollte eine solche Reaktion jedoch erfolgreich sein, würden die resultierenden Kerne durch Isotope von Ununennium zerfallen, die durch Kreuzbombardierungen in den Reaktionen 248 Cm+ 51 V oder 249 Bk+ 50 Ti entstehen könnten , die 2017 an RIKEN bzw. JINR erprobt werden –2020, hinunter durch bekannte Isotope von Tennessin und Moscovium, die in den Reaktionen 249 Bk+ 48 Ca und 243 Am+ 48 Ca synthetisiert werden . Die Vielzahl von angeregten Zuständen, die durch den Alpha-Zerfall ungerader Kerne bevölkert werden, kann jedoch eindeutige Fälle von Kreuzbeschuss ausschließen, wie die umstrittene Verbindung zwischen 293 Ts und 289 Mc zeigt. Von schwereren Isotopen wird erwartet, dass sie stabiler sind; 320 Ubu wird als das stabilste Unbiunium-Isotop vorhergesagt, aber es gibt keine Möglichkeit, es mit der aktuellen Technologie zu synthetisieren, da keine Kombination aus verwendbarem Target und Projektil genügend Neutronen liefern könnte.

Die Labore von RIKEN in Japan und dem JINR in Russland sind für diese Experimente am besten geeignet, da sie weltweit die einzigen sind, in denen lange Strahlzeiten für Reaktionen mit so geringen vorhergesagten Wirkungsquerschnitten zugänglich sind.

Benennung

Unter Verwendung der Mendelejew-Nomenklatur für unbenannte und unentdeckte Elemente sollte Unbiunium als Eka- Actinium bekannt sein . Gemäß den IUPAC- Empfehlungen von 1979 sollte das Element vorübergehend als unbiunium (Symbol Ubu ) bezeichnet werden, bis es entdeckt, die Entdeckung bestätigt und ein dauerhafter Name gewählt wird. Obwohl weit verbreitet in der chemischen Gemeinschaft auf allen Ebenen verwendet, aus der Chemie Klassenzimmer bis zum Fortgeschrittenen Lehrbüchern werden die Empfehlungen meist unter Wissenschaftlern ignoriert , die theoretisch oder experimentell auf superschweren Elementen arbeiten, die sie als „Element 121“, mit dem Symbol E121 , (121) , oder 121 .

Kernstabilität und Isotope

Die Stabilität der Kerne nimmt mit zunehmender Ordnungszahl nach Curium , Element 96, stark ab, dessen Halbwertszeit vier Größenordnungen länger ist als die aller derzeit bekannten höher nummerierten Elemente. Alle Isotope mit einer Ordnungszahl über 101 unterliegen einem radioaktiven Zerfall mit Halbwertszeiten von weniger als 30 Stunden. Keine Elemente mit Ordnungszahlen über 82 (nach Blei ) haben stabile Isotope. Dennoch kommt es aus noch nicht gut verstandenen Gründen um die Ordnungszahlen 110114 zu einer leichten Zunahme der Kernstabilität , was zur Entstehung der sogenannten „ Insel der Stabilität “ in der Kernphysik führt . Dieses Konzept, das von Professor Glenn Seaborg von der University of California vorgeschlagen wurde und aus den stabilisierenden Effekten der geschlossenen Kernhüllen um Z = 114 (oder möglicherweise 120 , 122 , 124 oder 126) und N = 184 (und möglicherweise auch N = 228) stammt , erklärt, warum superschwere Elemente länger halten als vorhergesagt. Tatsächlich kann die bloße Existenz von Elementen, die schwerer als Rutherfordium sind, Schaleneffekten und der Insel der Stabilität attestiert werden, da eine spontane Spaltung solche Kerne in einem Modell, das solche Faktoren vernachlässigt, schnell zerfallen würde .

Eine Berechnung der Halbwertszeiten der Unbiunium-Isotope von 290 Ubu bis 339 Ubu aus dem Jahr 2016 ergab , dass diejenigen von 290 Ubu bis 303 Ubu nicht gebunden wären und durch Protonenemission zerfallen würden , diejenigen von 304 Ubu bis 314 Ubu würden einem Alpha-Zerfall unterliegen , und diejenigen von 315 Ubu bis 339 Ubu würden sich spontan spalten. Nur die Isotope von 309 Ubu bis 314 Ubu hätten lange genug Alpha-Zerfallslebensdauern, um in Laboratorien nachgewiesen zu werden, und würden Zerfallsketten beginnen, die in einer spontanen Spaltung bei Moscovium , Tennessine oder Ununennium enden . Dies würde ein ernstes Problem für Experimente darstellen, die darauf abzielen, Isotope von Unbiunium zu synthetisieren, wenn dies zutrifft, da die Isotope, deren Alpha-Zerfall beobachtet werden könnte, von keiner derzeit verwendbaren Kombination aus Ziel und Projektil erreicht werden könnten. Berechnungen der gleichen Autoren in den Jahren 2016 und 2017 für die Elemente 123 und 125 deuten auf ein weniger düsteres Ergebnis hin, wobei Alpha-Zerfallsketten von den erreichbareren Nukliden 300–307 Ubt durch Unbiunium hindurchgehen und zu Bohrium oder Nihonium führen . Es wurde auch vorgeschlagen, dass Clusterzerfall ein signifikanter Zerfallsmodus in Konkurrenz zu Alphazerfall und spontaner Spaltung in der Region nach Z = 120 sein könnte, was eine weitere Hürde für die experimentelle Identifizierung dieser Nuklide darstellen würde.

Vorhergesagte Chemie

Unbiunium wird als das erste Element einer beispiellos langen Übergangsreihe vorhergesagt, die in Analogie zu den früheren Actiniden als Superactiniden bezeichnet wird . Obwohl sich sein Verhalten wahrscheinlich nicht sehr von Lanthan und Aktinium unterscheidet, wird es wahrscheinlich die Anwendbarkeit des periodischen Gesetzes einschränken; nach Element 121 werden sich die Orbitale 5g, 6f, 7d und 8p 1/2 aufgrund ihrer sehr nahen Energien voraussichtlich zusammen füllen, und um die Elemente in den späten 150er und 160er Jahren die 9s, 9p 1/2 und 8p 3/2 Unterschalen schließen sich an, so dass die Chemie der Elemente kurz hinter 121 und 122 (die letzten, für die vollständige Rechnungen durchgeführt wurden) so ähnlich sein dürfte, dass ihre Position im Periodensystem eine rein formale Angelegenheit wäre .

Basierend auf dem Aufbau-Prinzip würde man erwarten, dass sich die 5g-Unterschale am Unbiunium-Atom füllt. Obwohl Lanthan eine signifikante 4f-Beteiligung an seiner Chemie hat, hat es in seiner Gasphasenkonfiguration im Grundzustand noch kein 4f-Elektron; eine größere Verzögerung tritt für 5f auf, wo weder Actinium- noch Thoriumatome ein 5f-Elektron haben, obwohl 5f zu ihrer Chemie beiträgt. Es wird vorhergesagt, dass eine ähnliche Situation eines verzögerten "radialen" Kollapses für Unbiunium eintreten könnte, so dass sich die 5g-Orbitale erst um Element 125 füllen, obwohl eine chemische Beteiligung von etwa 5g früher beginnen könnte. Aufgrund des Fehlens von radialen Knoten in den 5g-Orbitalen, analog zu den 4f-, aber nicht den 5f-Orbitalen, wird erwartet, dass die Position von Unbiunium im Periodensystem der von Lanthan ähnlicher ist als der von Aktinium unter seinen Artgenossen, und einige haben vorgeschlagen, die Superactiniden aus diesem Grund in "Superlanthanide" umzubenennen. Das Fehlen radialer Knoten in den 4f-Orbitalen trägt zu ihrem kernähnlichen Verhalten in der Lanthanoid-Reihe bei, im Gegensatz zu den valenzähnlicheren 5f-Orbitalen in den Aktiniden; die relativistische Expansion und Destabilisierung der 5g-Orbitale sollte jedoch das Fehlen von radialen Knoten und damit geringerer Ausdehnung teilweise kompensieren.

Es wird erwartet, dass Unbiunium das 8p 1/2 -Orbital aufgrund seiner relativistischen Stabilisierung mit einer Konfiguration von [Og] 8s 2 8p 1 füllt . Dennoch wird erwartet, dass die [Og] 7d 1 8s 2 -Konfiguration, die zu Lanthan und Aktinium analog wäre, ein tiefliegender angeregter Zustand bei nur 0.412  eV ist , und die erwartete [Og] 5g 1 8s 2 -Konfiguration aus der Madelung Regel sollte bei 2,48 eV liegen. Die Elektronenkonfigurationen der Unbiunium-Ionen sind Ubu + , [Og]8s 2 ; Ubu 2+ , [Og]8s 1 ; und Ubu 3+ , [Og]. Es wird erwartet, dass das 8p-Elektron von Unbiunium sehr locker gebunden ist, so dass seine vorhergesagte Ionisierungsenergie von 4,45 eV niedriger ist als die von Ununennium (4,53 eV) und allen bekannten Elementen außer den Alkalimetallen von Kalium bis Francium . Eine ähnlich starke Verringerung der Ionisationsenergie wird auch bei Lawrencium beobachtet , einem anderen Element, das aufgrund relativistischer Effekte eine anomale s 2 p-Konfiguration aufweist .

Trotz der Änderung der Elektronenkonfiguration und der Möglichkeit, die 5g-Schale zu verwenden, wird erwartet, dass sich Unbiunium chemisch nicht sehr anders verhält als Lanthan und Actinium. Eine Berechnung aus dem Jahr 2016 zu Unbiuniummonofluorid (UbuF) zeigte Ähnlichkeiten zwischen den Valenzorbitalen von Unbiunium in diesem Molekül und denen von Actinium in Actiniummonofluorid (AcF); in beiden Molekülen wird erwartet, dass das höchste besetzte Molekülorbital nicht bindet , im Gegensatz zum oberflächlich ähnlicheren Nihoniummonofluorid (NhF), wo es bindet. Nihonium hat die Elektronenkonfiguration [Rn] 5f 14 6d 10 7s 2 7p 1 , mit einer s 2 p-Valenzkonfiguration. Unbiunium hat daher möglicherweise eine anomale s 2 p-Konfiguration, die seine Chemie nicht beeinflusst: Die Bindungsdissoziationsenergien, Bindungslängen und Polarisierbarkeiten des UbuF-Moleküls werden voraussichtlich den Trend durch Scandium, Yttrium, Lanthan und . fortsetzen Actinium, die alle drei Valenzelektronen über einem Edelgaskern haben. Es wird erwartet, dass die Ubu-F-Bindung stark und polarisiert ist, genau wie bei den Lanthan- und Actiniummonofluoriden.

Die nicht-bindenden Elektronen auf unbiunium in ubuf erwartet zusätzliche Atom oder Gruppen zur Bindung der Lage sein, was zu der Bildung des unbiunium Trihalogenide UbuX 3 , analog zu LaX 3 und ACX 3 . Daher sollte die Hauptoxidationsstufe von Unbiunium in seinen Verbindungen +3 sein, obwohl die Nähe der Energieniveaus der Valenzunterschalen höhere Oxidationsstufen ermöglichen kann, genau wie in den Elementen 119 und 120. Das Standardelektrodenpotential für Ubu 3+ / Das Ubu-Paar wird mit -2,1 V vorhergesagt.

Anmerkungen

Verweise

Literaturverzeichnis

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