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鿬

行進 26, 2023

注意：本页面含有Unihan新版汉字：「鿔、鿫、鿬、𨧀、𫓧、𫟷、𫟼、𬭊」。有关字符可能會错误显示，詳见Unicode扩展汉字。
提示：此条目的主题不是鈿。

鿬[4][5][6]（；拼音：tián，注音：ㄊ丨ㄢˊ，音同「田」；英語：Tennessine），是一種人工合成的化學元素，其化學符號为Ts，原子序數为117，在當前所有已發現的元素中原子序第二高，僅次於118號元素鿫。鿬是一種放射性極強、極為不穩定的超重元素，不存在於自然界中，只能在實驗室內以粒子加速器人工合成，其所有同位素的半衰期都極短，最長壽的已知同位素為294Ts，半衰期僅約51毫秒。

鿬   117Ts
氫（非金屬） 氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體）
砈
↑
鿬
↓
(Uhs)
鉝 ← 鿬 → 鿫
外觀
半金屬狀（預測）[1]
概況
名稱·符號·序數鿬（Tennessine）·Ts·117
元素類別未知
可能為鹵素、類金屬或貧金屬
族·週期·區17 ·7·p
標準原子質量[294]
电子排布[氡] 5f14 6d10 7s2 7p5
（預測）[2]
2,8,18,32,32,18,7
（預測）
歷史
發現聯合核研究所及勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（2010年）
物理性質
物態固體（預測）[2][3]
密度（接近室温）
7.1–7.3（推算）[3] g·cm−3
熔点573–773 K，300–500 °C，572–932（預測）[2] °F
沸點823 K，550 °C，1022（預測）[2] °F
蒸氣壓
原子性質
氧化态−1, +1, +3, +5（預測）[2]
电离能第一：742.9（預測）[2] kJ·mol−1
第二：1785.0–1920.1（預測）[3] kJ·mol−1
原子半径138（預測）[3] pm
共价半径156–157（推算）[3] pm
雜項
CAS号54101-14-3
同位素
主条目：的同位素
同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰變
方式 能量（MeV） 產物
294Ts 人造 78+370
−36 ms 		α 10.81 290Mc
293Ts 人造 14+11
−4 ms 		α 11.11, 11.00, 10.91 289Mc

2010年，一個美俄聯合科學團隊在俄羅斯杜布納聯合原子核研究所首次宣佈發現鿬。2011年的另一項實驗直接生成了鿬的其中一種子同位素，這證實了2010年實驗的一部份結果；原先的實驗在2012年成功得到重現。2014年，德國亥姆霍茲重離子研究中心也宣佈成功重現該實驗。2015年，負責檢驗超重元素合成實驗的IUPAC/IUPAP聯合工作小組（JWP）確認117號元素已被發現，命名該元素的提議權由美俄聯合科學團隊取得。鿬的發現晚於118號元素鿫，是截至目前為止最新發現的化學元素。其名稱得自美國田納西州。

在元素週期表中，鿬是位於p區的錒系後元素，為第7週期的倒數第二個元素，位於第17族、所有鹵素之下。[a]由於相對論效應，鿬的性質很可能和鹵素有顯著地差異。科學家預計鿬會是一種揮發性金屬，既不形成陰離子，也不會產生高氧化態，但其熔點、沸點和第一電離能則預計遵從週期表的規律。

概述

此节转录于最重元素概论。 (编辑 | 历史)
参见：超重元素 § 概论
 
核聚变反应的图示。两个原子核融合成一个，并发射出一个中子。在这一刻，这个反应和用来创造新元素的反应是相似的，唯一可能的区别是它有时会释放几个中子，或者根本不释放中子。
外部视频链接
  基于澳大利亚国立大学的计算，核聚变未成功的可视化[7]

超重元素[b]的原子核是在两个不同大小的原子核[c]的聚变中产生的。粗略地说，两个原子核的质量之差越大，两者发生反应的可能性就越大。[13]由较重原子核组成的物质会作為靶子，被较轻原子核的粒子束轰击。两个原子核只能在距离足够近的时候，才能聚变成一个原子核。原子核（全部都有正电荷）会因为静电排斥而相互排斥，所以只有两个原子核的距离足够短时，强核力才能克服这个排斥力并发生聚变。粒子束因此被粒子加速器大大加速，以使这种排斥力与粒子束的速度相比变得微不足道。[14]不过，只是靠得足够近不足以使两个原子核聚变：当两个原子核逼近彼此时，它们通常会在一起约10−20秒后裂变（产物不需要和反应物相同），而非形成单独的原子核。[14][15]如果聚变发生了，两个原子核产生的一个原子核会处于激发态[16]，被称为复合原子核（英语：compound nucleus），非常不稳定。[14]为了达到更稳定的状态，这个暂时存在的原子核可能会直接核裂变，[17]或是放出一些带走激发能量的中子。如果这些激发能量不足以使中子被放出，复合原子核就会放出γ射线。这个过程会在原子核碰撞后的10−16秒发生，并创造出更稳定的原子核。[17]联合工作团队（英语：IUPAC/IUPAP Joint Working Party）（JWP）定义，化学元素的原子核只有10−14秒内不进行放射性衰变，才能被识别出来，这个值大约是原子核得到它的外层电子，显示其化学性质所需的时间。[18][d]

粒子束穿过目标后，会到达下一个腔室——分离室。如果反应产生了新的原子核，它就会被这个粒子束携带。[20]在分离室中，新产生的原子核会从其它核素（原本的粒子束和其它反应产物）中分离，[e]并转移到半导体探测器（英语：Semiconductor detector）中，在这里停止原子核。这时标记撞击探测器的确切位置、能量和到达时间。[20]这个转移需要10−6秒的时间，意即这个原子核需要存活这么长的时间才能被检测到。[23]衰变被记录后，这个原子核被再次记录，并测量位置、衰变能量和衰变时间。[20]

原子核的稳定性源自于强核力，但强核力的作用距离很短，随着原子核越来越大，强核力对最外层的核子（质子和中子）的影响减弱。同时，原子核会被质子之间，范围不受限制的静电排斥力撕裂。[24]超重元素[25]的主要衰变方式——α衰变和自发裂变都是这种排斥引起的。[f]α衰变由发射出去的α粒子记录，在实际衰变之前很容易确定衰变产物。如果这样的衰变或一系列连续衰变产生了一个已知的原子核，则可以很容易地确定反应的原始产物。[g]（衰变链中的所有衰变都必须在同一个地方发生。）[20] 已知的原子核可以通过它经历的衰变的特定特征来识别，例如衰变能量（或更具体地说，发射粒子的动能）。[h]然而，自发裂变会产生各种分裂产物，因此无法从其分裂产物确定原始核素。[i]

嘗試合成超重元素的物理学家可以获得的信息是探测器收集到的信息：粒子到达探测器的位置、能量和时间，以及粒子衰变的信息。物理学家分析这些数据并试图得出结论，確認它确实是由新元素引起的，而非由不同的核素引起的。如果提供的数据不足以得出创造出来的核素确实是新元素的结论，并且对观察到的影响没有其他解释，就可能在解释数据时出现错误。[j]

歷史

發現前

2004年，位於俄羅斯莫斯科州杜布納的聯合核研究所（JINR）的一個團隊提議進行合成117號元素的實驗。該實驗以鈣（原子序20）粒子束轟擊錇目標體，從而產生核聚變反應。[37]但是，美國橡樹嶺國家實驗室是世界上唯一能夠製成錇的實驗室，其團隊以產量不足為由未能提供這一元素。[37]俄羅斯團隊決定轉而用鈣轟擊鉲目標體，嘗試合成鿫。[38]

實驗需要難以取得的錇元素，有以下的原因。要產生高能離子束，需較輕的同位素。鈣-48由20個質子和28個中子組成，是具有多個過剩中子的最輕的穩定（或近穩定）同位素。下一個具有大量過剩中子的同位素為鋅-70，其質量比鈣高出許多。要與含有20個質子的鈣結合成Ts同位素，就需要含有97個質子的錇。[39]俄羅斯研究人員從地球上自然的鈣中提取少量的鈣-48，以化學方式製成了所需的鈣離子束。[40][41]

合成的原子核將具有更高的質量，更加靠近所謂的穩定島，即理論預測中穩定性特別高的一組超重原子。然而到了2013年，質量足夠高的原子核還沒有被合成，而已經合成的同位素也比穩定島同位素具有較低的中子數。[42]

發現

 
用於合成Ts的錇目標體溶液
 
Ts同位素的衰變鏈。箭頭旁的數字分別為半衰期和衰變能量。黑色數值為實驗所得，藍色數值則是理論預測值。[43]

美國團隊在2008年重啟了製造錇的計劃，並與俄羅斯團隊建立了合作關係。[37]計劃產生了22微克的錇，足以進行合成實驗。[44]錇樣本經90天冷卻後，再經90天的化學純化過程。[45]這一錇目標體必須及時送往俄羅斯，因為錇-249的半衰期只有330天，即錇的量每330天因衰變而減半。實驗必須在目標體運輸算起的六個月之內進行，否則會因樣本量過小而無法進行。[45]2009年夏，目標體裝載在五個鉛製容器中，搭乘紐約至莫斯科的航班送達俄羅斯。[45]

俄羅斯海關兩次以文件不全為由拒絕了樣本的通關，因此樣本共五次飛越大西洋，一共花費了幾天時間。[45]到達以後，它被送往烏里揚諾夫斯克州季米特洛夫格勒，固定在鈦薄片上，然後運往杜布納，安裝在JINR粒子加速器上。這是世界上用於合成超重元素的最強大的粒子加速器。[44]

實驗在2009年6月展開，直到2010年1月，弗廖洛夫核反應實驗室的科學家在內部宣佈成功探測到原子序為117的新元素的放射性衰變：一個奇數－奇數同位素和一個奇數－偶數同位素的共兩條衰變鏈，前者經6次α衰變後自發裂變，後者經3次α衰變後自發裂變。[46]2010年4月9日，團隊在《物理評論快報》上刊登了該項發現的正式報告。以上的兩條衰變鏈分別屬於294Ts和293Ts同位素，其合成反應分別為：[43]

249
97Bk
 + 48
20Ca
 → 297
117Ts
* → 294
117Ts
 + 3 1
0
n
（1個事件）
249
97Bk
 + 48
20Ca
 → 297
117Ts
* → 293
117Ts
 + 4 1
0
n
（5個事件）

在Ts被合成之前，其所有子同位素都尚未被發現，[43]所以這項結果不能用於向IUPAC/IUPAP聯合工作小組（JWP）申請證實元素的發現。Ts的其中一個衰變產物鏌-289在2011年被直接合成，其衰變性質與合成Ts時所測得的數據相符。[47]不過當JWP在2007至2011年審閱各種鎶後元素的發現時，參與發現Ts的團隊並沒有向JWP提出申請。[48]杜布納團隊在2012又成功重現了實驗，其結果與先前的實驗吻合。[49]團隊其後提交了新元素發現的申請書，[50]JWP正在審閱這一申請。[51]

2014年5月2日，德國達姆施塔特亥姆霍茲重離子研究中心的科學家宣佈成功證實了Ts的發現。[52][53]他們亦因此發現了新的鐒-266同位素。該同位素是𨧀-270的α衰變產物（在杜布納進行的實驗中，𨧀-270進行的是自發裂變），[54][55]半衰期為11小時，是所有超重元素的已知同位素中壽命最長的。鐒-266可能就位於穩定島的「岸邊」。[56]

命名

根據德米特里·門捷列夫對未發現元素的命名方法，117號元素可稱為「eka-砹」或「dvi-碘」。1979年，國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）發佈了有關新元素命名的建議，根據這一規則117號元素應稱為「Ununseptium」，符號為Uus。[57]在元素被發現並獲得正式永久命名之前，都會先以元素系統命名法命名。但科學家一般稱之為117號元素、(117)或117。[2]根據IUPAC目前的指引，所有新17族元素的正式命名都要以「-ine」結尾。IUPAC於2016年6月8日建議將此元素命名為Tennessine（Ts），源於橡樹嶺國家實驗室、范德堡大學和田納西大學所在的田納西州，此名稱於2016年11月28日正式獲得認可。[58]

中文名称

 
Tennessine的中文命名

2017年1月15日，中華人民共和國全国科学技术名词审定委员会联合国家语言文字工作委员会组织化学、物理学、语言学界专家召开了113号、115号、117号、118号元素中文定名会，將此元素命名為鿬（读音同「田」）。[5][6]

2017年4月5日，中華民國國家教育研究院的化學名詞審譯委員會審譯修正通過之「化學元素一覽表」將此元素命名為「鿬」，音同「田」。[4]

“鿬”字已於2018年6月5日被正式加入統一碼11.0中，碼位為U+9FEC[59]。

預測的性質

原子核穩定性及同位素

主条目：Ts的同位素
参见：穩定島

鈈-244是地殼中質量最高的原始元素。對於鈈以後的元素，隨著原子序的增加，原子核的穩定性迅速下降。所有原子序超過101（鍆）的同位素都會進行半衰期不超過一天的放射性衰變，其中𨧀-268除外。原子序超過82（鉛）的元素都沒有穩定的同位素[60]，且同位素的穩定性隨著原子序的增大而逐漸降低。不過，原子序110（鐽）至114（鈇）的元素卻具有比預測值更高的穩定性。科學家尚未明白這一現象的原因。這一超重元素穩定性增加的現象被稱為「穩定島」，最早是由格倫·西奧多·西博格所提出的。[61]Ts是所有已合成元素中質量第二高的，其放射性半衰期小於1秒，但這仍然比發現報告中的預測值高。[43]杜布納團隊相信，這一元素的成功合成直接證明了穩定島的存在。[62]

根據計算，295Ts同位素的半衰期為18 ± 7毫秒，而且曾用於合成293Ts和294Ts的錇-鈣反應也可以用來合成295Ts。但是這一反應產生295Ts的機率最多只有產生294Ts的七分之一。[63][64][65]利用量子穿隧模型來進行的計算預測，有多個Ts的同位素都能進行半衰期長達40毫秒的α衰變，其中以296Ts最為顯著（此項研究到303Ts為止）。[66]另一項利用液滴模型的研究得出了相似的結果，而且還發現，質量比301Ts高的同位素有穩定性增加的趨勢。到了335Ts，在不考慮β衰變的情況下，其半衰期甚至超過了宇宙的年齡。[67]

原子及物理性質

 
Ts最外層s、p和d電子的原子能級圖

鿬屬於元素週期表中的17族，位於五個鹵素以下（氟、氯、溴、碘和砹）。所有鿬以上的17族元素都具有7個價電子，形成ns2np5價電子排布。對於鿬，這一規律將會持續，價電子排布預計為7s27p5，[2]所以鿬的許多性質都會和鹵素相似。但是鿬和鹵素之間還有不少顯著的差別。其中一個最大的因素是自旋-軌道作用，即電子的運動與自旋之間的相互作用。這一作用在超重元素中特別強，因為它們的電子運動速度比輕元素快得多，速率與光速相當。[68]對於Ts，該作用降低了7s和7p電子能級，這使得這些電子更加穩定。其中兩個7p電子的穩定效應比其他4個電子更強。[69]7s電子的穩定效應稱為惰性電子對效應，而把7p支殼層拆分為較穩定和較不穩定兩個部份的效應則稱為支殼層分裂。對於計算化學家來說，這種分裂相當於第二量子數（角量子數）l從1變為1/2和3/2，分別對應於7p支殼層的較穩定和較不穩定部份。[70][k]鿬的價電子排布寫法可以表現出這種分裂效應：7s2
7p2
1/27p3
3/2。[2]

鿬的6d電子層也有分裂的現象，形成6d3/2（4個電子）和6d5/2（6個電子）支殼層。這兩個支殼層的能量都有所提升，更為接近7s電子層，[69]但科學家並沒有預測任何涉及6s電子的化學反應。7p1/2和7p3/2層之間的距離異常高，有9.8 eV。[69]砹的6p支殼層分裂只有3.8 eV，[69]而且其6p1/2化學反應已經非常有限。[71]這些原因都導致鿬的化學性質與位於其上的同族元素不同。

鿬的第一電離能，即從原子移除一顆電子所需的能量，預測為7.7 eV。這比上面的鹵素低，延續了週期表的趨勢。[2]它的電子親和能將會是17族中最低的，預測值為2.6或1.8 eV，這同樣符合規律。[2]當鿬處於類氫原子狀態時（即只含有一顆電子），其電子的運動速度極快，相對論效應使它的質量增加至靜止電子的1.9倍。砹的這一數值為1.27，而碘則是1.08。[72]根據相對論定律簡單地推算，可間接得出原子半徑的收縮。[72]不過，更詳細的計算卻顯示，形成了一個共價鍵的鿬原子的半徑為165 pm，而砹則是147 pm。[73]當移除了7顆外層電子後，鿬才比砹更小：鿬半徑變為57 pm，[2]砹則是61 pm。[74]

鿬的熔點和沸點尚未有確切的預測值。早期論文估計，熔點為350至500 °C，沸點在550 °C；[2]另有估計熔點為350至550 °C，沸點為610 °C。[75]這些數值都比砹高，這與週期表趨勢相符。之後的一篇論文則預計鿬的沸點為345 °C[76]（砹的沸點估值有309 °C、[77]337 °C[78]和370 °C，[79]但實驗值有230 °C[80]和411 °C[74]）。密度預計在7.1和7.3 g·cm−3之間，這將延續鹵素密度上升的趨勢。[3]

化學性質

 
IF
3具有T形構造。
 
TsF
3預計具有三角形構造。

17族中位於鿬以上的元素通常會接受一顆電子，以達致穩定的惰性氣體電子排布。這種排布中，價電子殼層含有8個電子，形成具有最低能量的八隅體構造。[81]該族元素形成八隅體的能力隨著原子序的增加而降低，因此鿬將會是17族中最不易接受一個電子的元素。在Ts預測能夠形成的氧化態中，−1態是最不常見的。[2]

兩個鿬原子預計會形成Ts–Ts鍵，與鹵素一樣形成雙原子分子。根據計算，At2分子中的σ鍵具有很強的反鍵性質；而Ts預計會持續這一趨勢，Ts2分子會有較強的π鍵性質。[2][82]TsCl分子會以單個π鍵鍵合。[82]

除了不穩定的−1態之外，預測鿬還能夠形成+5、+3和+1態。其中+1態應該是最為穩定的，因為最外層7p3/2電子的去穩定作用使它形成穩定的半滿支殼層排布；[2]砹有著類似的特性。[83]+3態同樣因7p3/2電子的去穩定作用而十分重要。[75]根據預測，+5態將非常罕見，因為7p1/2電子具有（反向）穩定作用。[2]計算並沒有得出+7態的存在。而且由於7s電子的穩定性很強，所以有科學家認為Ts的價電子核心可能只有5個電子。[84]

最簡單的鿬化合物是它的氫化物TsH。這一化合鍵是由鿬的7p3/2電子和氫的1s電子所形成的。TsH會延續鹵素氫化物的趨勢，與砹化氢（HAt）相比，其鍵長更長，離解能也更高。[2]然而在自旋-軌道作用下，TsF分子的離解能也有所提高。這是因為這一鍵合降低了Ts的電負性，使它與電負性極高的氟所形成的鍵更似一個離子鍵。[85]TsF很可能是17族元素的一氟化物中鍵合最強的一個。[85]

價層電子對互斥理論預測，17族的三氟化物都會具有T形分子結構。所有已知的鹵素的三氟化物都有這種分子結構：AX
3E
2，即三個配位體（X）和兩個孤電子對（E）圍繞著一個中心原子（A）。如果不考慮相對論效應，TsF
3應該會和較輕同系物一樣具有彎曲T形分子結構。不過，鿬的7s殼層電子應該不會參與任何化學反應，所以價層電子對互斥理論所預測的是一種三方金字塔形分子結構（AX
3E
1）。更加細緻複雜的理論則顯示，這一分子結構並不是TsF
3的最佳能量狀態。這些理論所預測的是三方平面分子結構（AX
3E
0）。價層電子對互斥理論有可能無法準確預測超重元素的化合物分子結構。[84]另外，自旋-軌道作用大大加強了TsF
3分子的穩定性。這可能是因為，鿬和氟之間電負性的巨大差異造成分子呈現一些離子的性質。[84]

備註

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  1. ^ 17族指週期表的第17欄，即以氟為首的一整列。17族與鹵素並不相同：鹵素只包括17族中的氟、氯、溴、碘和砹。
  2. ^ 在核物理学中，如果一个元素有高原子序，就可以被称为重元素。82号元素铅就是重元素的例子。“超重元素”这一词通常指原子序大于103的元素（尽管也有其它的定义，例如原子序大于100[8]或112。[9]有时这一词和锕系后元素是同义词，将超重元素的上限定在还未发现的超锕系元素的开始。）[10]（那个元素的）“超重同位素”和“超重核素”顾名思义——分别是（那个元素的）高质量同位素和高质量的核素。
  3. ^ 2009年，由尤里·奥加涅相引领的团队在JINR发表了他们通过对称的136Xe + 136Xe反应，尝试合成钅黑的结果。他们未能在这个反应中观察到单个原子，因此对截面设置了上限，即核反应概率的度量为2.5 pb。[11]作为比较，发现钅黑的反应208Pb + 58Fe的截面约为20 pb（进一步来说，为19+19
    -11     pb），符合发现者的预测。[12]
  4. ^ 这个值也标志着普遍接受的复合原子核寿命上限。[19]
  5. ^ 这种分离是基于产生的原子核会比未反应的粒子束更慢地通过目标。分离器中包含电场和磁场，它们对运动粒子的影响会因粒子的特定速度而被抵消。[21]飞行时间质谱法（英语：Time-of-flight mass spectrometry）和反冲能量的测量也有助于这种分离，两者结合可以估计原子核的质量。[22]
  6. ^ 不是所有放射性衰变都是因为静电排斥力导致的。举个例子，β衰变是弱核力导致的。[26]
  7. ^ 由于原子核的质量不是直接测量的，而是根据另一个原子核的质量计算得出的，因此这种测量称为间接测量。直接测量也是有可能的，但在大多数情况下，它们仍然无法用于超重原子核。[27]2018年，LBNL首次直接测量了超重原子核的质量，[28]它的质量是根据转移后原子核的位置确定的（位置有助于确定其轨迹，这与原子核的质荷比有关，因为转移是在有磁铁的情况下完成的）。[29]
  8. ^ 如果在真空中发生衰变，那么由于孤立系统在衰变前后的总动量必须保持守恒，衰变产物也将获得很小的速度。这两个速度的比值以及相应的动能比值与两个质量的比值成反比。衰变能量等于α粒子和衰变产物的已知动能之和。[30]这些计算也适用于实验，但不同之处在于原子核在衰变后不会移动，因为它与探测器相连。
  9. ^ 自发裂变是由苏联科学家格奥尔基·弗廖罗夫发现的。[31]LBL的科学家们认为自发裂变的信息不足以声称合成元素，他们认为对自发裂变的研究还不够充分，无法将其用于识别新元素，因为很难确定复合原子核是不是仅喷射中子，而不是质子或α粒子等带电粒子。[19]因此他们更喜欢通过连续的α衰变将新的同位素与已知的同位素联系起来。[31]
  10. ^ 举个例子，1957年，元素102在瑞典斯德哥尔摩省斯德哥尔摩的诺贝尔物理研究所被错误地鉴定。[32]早先没有关于该元素发现的明确声明，所以由它的瑞典、美国和英国发现者命名为nobelium。后来证明这个元素的鉴定是错误的。[33]第二年，RL无法重现瑞典的结果，而是宣布他们合成了该元素，这一说法后来也被驳回。[33] JINR坚持认为他们是第一个发现该元素的人，并为新元素建议命名为joliotium，[34]而这个名称也没有被接受（JINR后来认为元素102的命名是仓促的）。[35]这个名称是在IUPAC对元素发现优先权的裁决的书面答复中提出的，该裁决于1992年9月29日签署。[35]但由于其广泛使用，“nobelium”这个名称仍然保持不变。[36]
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  • Thayer, John S. Relativistic Effects and the Chemistry of the Heavier Main Group Elements. 2010: 63. ISBN 978-1-4020-9974-8. doi:10.1007/978-1-4020-9975-5_2. 
  • Stysziński, Jacek. Why do we need relativistic computational methods?. 2010. doi:10.1007/9781402099755_3. 
  • Pershina, V. Electronic structure and chemistry of the heaviest elements. 2010. doi:10.1007/9781402099755_11. 

外部連結

  • 元素鿬在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹（英文）
  • EnvironmentalChemistry.com —— 鿬（英文）
  • 元素鿬在The Periodic Table of Videos（諾丁漢大學）的介紹（英文）
  • 元素鿬在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
  • WebElements.com – 鿬（英文）

行進 26, 2023
注意, 本页面含有unihan新版汉字, 𨧀, 𫓧, 𫟷, 𫟼, 𬭊, 有关字符可能會错误显示, 詳见unicode扩展汉字, 提示, 此条目的主题不是鈿, 拼音, tián, 注音, ㄊ丨ㄢˊ, 音同, 英語, tennessine, 是一種人工合成的化學元素, 其化學符號为ts, 原子序數为117, 在當前所有已發現的元素中原子序第二高, 僅次於118號元素鿫, 是一種放射性極強, 極為不穩定的超重元素, 不存在於自然界中, 只能在實驗室內以粒子加速器人工合成, 其所有同位素的半衰期都極短, 最長壽的已知同位素. 注意 本页面含有Unihan新版汉字 鿔 鿫 鿬 𨧀 𫓧 𫟷 𫟼 𬭊 有关字符可能會错误显示 詳见Unicode扩展汉字 提示 此条目的主题不是鈿 鿬 4 5 6 拼音 tian 注音 ㄊ丨ㄢˊ 音同 田 英語 Tennessine 是一種人工合成的化學元素 其化學符號为Ts 原子序數为117 在當前所有已發現的元素中原子序第二高 僅次於118號元素鿫 鿬是一種放射性極強 極為不穩定的超重元素 不存在於自然界中 只能在實驗室內以粒子加速器人工合成 其所有同位素的半衰期都極短 最長壽的已知同位素為294Ts 半衰期僅約51毫秒 鿬 117Ts氫 非金屬 氦 惰性氣體 鋰 鹼金屬 鈹 鹼土金屬 硼 類金屬 碳 非金屬 氮 非金屬 氧 非金屬 氟 鹵素 氖 惰性氣體 鈉 鹼金屬 鎂 鹼土金屬 鋁 貧金屬 矽 類金屬 磷 非金屬 硫 非金屬 氯 鹵素 氬 惰性氣體 鉀 鹼金屬 鈣 鹼土金屬 鈧 過渡金屬 鈦 過渡金屬 釩 過渡金屬 鉻 過渡金屬 錳 過渡金屬 鐵 過渡金屬 鈷 過渡金屬 鎳 過渡金屬 銅 過渡金屬 鋅 過渡金屬 鎵 貧金屬 鍺 類金屬 砷 類金屬 硒 非金屬 溴 鹵素 氪 惰性氣體 銣 鹼金屬 鍶 鹼土金屬 釔 過渡金屬 鋯 過渡金屬 鈮 過渡金屬 鉬 過渡金屬 鎝 過渡金屬 釕 過渡金屬 銠 過渡金屬 鈀 過渡金屬 銀 過渡金屬 鎘 過渡金屬 銦 貧金屬 錫 貧金屬 銻 類金屬 碲 類金屬 碘 鹵素 氙 惰性氣體 銫 鹼金屬 鋇 鹼土金屬 鑭 鑭系元素 鈰 鑭系元素 鐠 鑭系元素 釹 鑭系元素 鉕 鑭系元素 釤 鑭系元素 銪 鑭系元素 釓 鑭系元素 鋱 鑭系元素 鏑 鑭系元素 鈥 鑭系元素 鉺 鑭系元素 銩 鑭系元素 鐿 鑭系元素 鎦 鑭系元素 鉿 過渡金屬 鉭 過渡金屬 鎢 過渡金屬 錸 過渡金屬 鋨 過渡金屬 銥 過渡金屬 鉑 過渡金屬 金 過渡金屬 汞 過渡金屬 鉈 貧金屬 鉛 貧金屬 鉍 貧金屬 釙 貧金屬 砈 類金屬 氡 惰性氣體 鍅 鹼金屬 鐳 鹼土金屬 錒 錒系元素 釷 錒系元素 鏷 錒系元素 鈾 錒系元素 錼 錒系元素 鈽 錒系元素 鋂 錒系元素 鋦 錒系元素 鉳 錒系元素 鉲 錒系元素 鑀 錒系元素 鐨 錒系元素 鍆 錒系元素 鍩 錒系元素 鐒 錒系元素 鑪 過渡金屬 𨧀 過渡金屬 𨭎 過渡金屬 𨨏 過渡金屬 𨭆 過渡金屬 䥑 預測為過渡金屬 鐽 預測為過渡金屬 錀 預測為過渡金屬 鎶 過渡金屬 鉨 預測為貧金屬 鈇 貧金屬 鏌 預測為貧金屬 鉝 預測為貧金屬 鿬 預測為鹵素 鿫 預測為惰性氣體 砈 鿬 Uhs 鉝 鿬 鿫外觀半金屬狀 預測 1 概況名稱 符號 序數鿬 Tennessine Ts 117元素類別未知可能為鹵素 類金屬或貧金屬族 週期 區17 7 p標準原子質量 294 电子排布 氡 5f14 6d10 7s2 7p5 預測 2 2 8 18 32 32 18 7 預測 歷史發現聯合核研究所及勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 2010年 物理性質物態固體 預測 2 3 密度 接近室温 7 1 7 3 推算 3 g cm 3熔点573 773 K 300 500 C 572 932 預測 2 F沸點823 K 550 C 1022 預測 2 F蒸氣壓原子性質氧化态 1 1 3 5 預測 2 电离能第一 742 9 預測 2 kJ mol 1 第二 1785 0 1920 1 預測 3 kJ mol 1原子半径138 預測 3 pm共价半径156 157 推算 3 pm雜項CAS号54101 14 3同位素主条目 的同位素同位素 丰度 半衰期 t1 2 衰變方式 能量 MeV 產物294Ts 人造 78 370 36 ms a 10 81 290Mc293Ts 人造 14 11 4 ms a 11 11 11 00 10 91 289Mc2010年 一個美俄聯合科學團隊在俄羅斯杜布納聯合原子核研究所首次宣佈發現鿬 2011年的另一項實驗直接生成了鿬的其中一種子同位素 這證實了2010年實驗的一部份結果 原先的實驗在2012年成功得到重現 2014年 德國亥姆霍茲重離子研究中心也宣佈成功重現該實驗 2015年 負責檢驗超重元素合成實驗的IUPAC IUPAP聯合工作小組 JWP 確認117號元素已被發現 命名該元素的提議權由美俄聯合科學團隊取得 鿬的發現晚於118號元素鿫 是截至目前為止最新發現的化學元素 其名稱得自美國田納西州 在元素週期表中 鿬是位於p區的錒系後元素 為第7週期的倒數第二個元素 位於第17族 所有鹵素之下 a 由於相對論效應 鿬的性質很可能和鹵素有顯著地差異 科學家預計鿬會是一種揮發性金屬 既不形成陰離子 也不會產生高氧化態 但其熔點 沸點和第一電離能則預計遵從週期表的規律 目录 1 概述 2 歷史 2 1 發現前 2 2 發現 3 命名 3 1 中文名称 4 預測的性質 4 1 原子核穩定性及同位素 4 2 原子及物理性質 4 3 化學性質 5 備註 6 參考資料 7 参考书目 8 外部連結概述 编辑此节转录于最重元素概论 编辑 历史 参见 超重元素 概论 核聚变反应的图示 两个原子核融合成一个 并发射出一个中子 在这一刻 这个反应和用来创造新元素的反应是相似的 唯一可能的区别是它有时会释放几个中子 或者根本不释放中子 外部视频链接 基于澳大利亚国立大学的计算 核聚变未成功的可视化 7 超重元素 b 的原子核是在两个不同大小的原子核 c 的聚变中产生的 粗略地说 两个原子核的质量之差越大 两者发生反应的可能性就越大 13 由较重原子核组成的物质会作為靶子 被较轻原子核的粒子束轰击 两个原子核只能在距离足够近的时候 才能聚变成一个原子核 原子核 全部都有正电荷 会因为静电排斥而相互排斥 所以只有两个原子核的距离足够短时 强核力才能克服这个排斥力并发生聚变 粒子束因此被粒子加速器大大加速 以使这种排斥力与粒子束的速度相比变得微不足道 14 不过 只是靠得足够近不足以使两个原子核聚变 当两个原子核逼近彼此时 它们通常会在一起约10 20秒后裂变 产物不需要和反应物相同 而非形成单独的原子核 14 15 如果聚变发生了 两个原子核产生的一个原子核会处于激发态 16 被称为复合原子核 英语 compound nucleus 非常不稳定 14 为了达到更稳定的状态 这个暂时存在的原子核可能会直接核裂变 17 或是放出一些带走激发能量的中子 如果这些激发能量不足以使中子被放出 复合原子核就会放出g射线 这个过程会在原子核碰撞后的10 16秒发生 并创造出更稳定的原子核 17 联合工作团队 英语 IUPAC IUPAP Joint Working Party JWP 定义 化学元素的原子核只有10 14秒内不进行放射性衰变 才能被识别出来 这个值大约是原子核得到它的外层电子 显示其化学性质所需的时间 18 d 粒子束穿过目标后 会到达下一个腔室 分离室 如果反应产生了新的原子核 它就会被这个粒子束携带 20 在分离室中 新产生的原子核会从其它核素 原本的粒子束和其它反应产物 中分离 e 并转移到半导体探测器 英语 Semiconductor detector 中 在这里停止原子核 这时标记撞击探测器的确切位置 能量和到达时间 20 这个转移需要10 6秒的时间 意即这个原子核需要存活这么长的时间才能被检测到 23 衰变被记录后 这个原子核被再次记录 并测量位置 衰变能量和衰变时间 20 原子核的稳定性源自于强核力 但强核力的作用距离很短 随着原子核越来越大 强核力对最外层的核子 质子和中子 的影响减弱 同时 原子核会被质子之间 范围不受限制的静电排斥力撕裂 24 超重元素 25 的主要衰变方式 a衰变和自发裂变都是这种排斥引起的 f a衰变由发射出去的a粒子记录 在实际衰变之前很容易确定衰变产物 如果这样的衰变或一系列连续衰变产生了一个已知的原子核 则可以很容易地确定反应的原始产物 g 衰变链中的所有衰变都必须在同一个地方发生 20 已知的原子核可以通过它经历的衰变的特定特征来识别 例如衰变能量 或更具体地说 发射粒子的动能 h 然而 自发裂变会产生各种分裂产物 因此无法从其分裂产物确定原始核素 i 嘗試合成超重元素的物理学家可以获得的信息是探测器收集到的信息 粒子到达探测器的位置 能量和时间 以及粒子衰变的信息 物理学家分析这些数据并试图得出结论 確認它确实是由新元素引起的 而非由不同的核素引起的 如果提供的数据不足以得出创造出来的核素确实是新元素的结论 并且对观察到的影响没有其他解释 就可能在解释数据时出现错误 j 歷史 编辑發現前 编辑 2004年 位於俄羅斯莫斯科州杜布納的聯合核研究所 JINR 的一個團隊提議進行合成117號元素的實驗 該實驗以鈣 原子序20 粒子束轟擊錇目標體 從而產生核聚變反應 37 但是 美國橡樹嶺國家實驗室是世界上唯一能夠製成錇的實驗室 其團隊以產量不足為由未能提供這一元素 37 俄羅斯團隊決定轉而用鈣轟擊鉲目標體 嘗試合成鿫 38 實驗需要難以取得的錇元素 有以下的原因 要產生高能離子束 需較輕的同位素 鈣 48由20個質子和28個中子組成 是具有多個過剩中子的最輕的穩定 或近穩定 同位素 下一個具有大量過剩中子的同位素為鋅 70 其質量比鈣高出許多 要與含有20個質子的鈣結合成Ts同位素 就需要含有97個質子的錇 39 俄羅斯研究人員從地球上自然的鈣中提取少量的鈣 48 以化學方式製成了所需的鈣離子束 40 41 合成的原子核將具有更高的質量 更加靠近所謂的穩定島 即理論預測中穩定性特別高的一組超重原子 然而到了2013年 質量足夠高的原子核還沒有被合成 而已經合成的同位素也比穩定島同位素具有較低的中子數 42 發現 编辑 用於合成Ts的錇目標體溶液 Ts同位素的衰變鏈 箭頭旁的數字分別為半衰期和衰變能量 黑色數值為實驗所得 藍色數值則是理論預測值 43 美國團隊在2008年重啟了製造錇的計劃 並與俄羅斯團隊建立了合作關係 37 計劃產生了22微克的錇 足以進行合成實驗 44 錇樣本經90天冷卻後 再經90天的化學純化過程 45 這一錇目標體必須及時送往俄羅斯 因為錇 249的半衰期只有330天 即錇的量每330天因衰變而減半 實驗必須在目標體運輸算起的六個月之內進行 否則會因樣本量過小而無法進行 45 2009年夏 目標體裝載在五個鉛製容器中 搭乘紐約至莫斯科的航班送達俄羅斯 45 俄羅斯海關兩次以文件不全為由拒絕了樣本的通關 因此樣本共五次飛越大西洋 一共花費了幾天時間 45 到達以後 它被送往烏里揚諾夫斯克州季米特洛夫格勒 固定在鈦薄片上 然後運往杜布納 安裝在JINR粒子加速器上 這是世界上用於合成超重元素的最強大的粒子加速器 44 實驗在2009年6月展開 直到2010年1月 弗廖洛夫核反應實驗室的科學家在內部宣佈成功探測到原子序為117的新元素的放射性衰變 一個奇數 奇數同位素和一個奇數 偶數同位素的共兩條衰變鏈 前者經6次a衰變後自發裂變 後者經3次a衰變後自發裂變 46 2010年4月9日 團隊在 物理評論快報 上刊登了該項發現的正式報告 以上的兩條衰變鏈分別屬於294Ts和293Ts同位素 其合成反應分別為 43 24997 Bk 4820 Ca 297117 Ts 294117 Ts 3 10 n 1個事件 24997 Bk 4820 Ca 297117 Ts 293117 Ts 4 10 n 5個事件 在Ts被合成之前 其所有子同位素都尚未被發現 43 所以這項結果不能用於向IUPAC IUPAP聯合工作小組 JWP 申請證實元素的發現 Ts的其中一個衰變產物鏌 289在2011年被直接合成 其衰變性質與合成Ts時所測得的數據相符 47 不過當JWP在2007至2011年審閱各種鎶後元素的發現時 參與發現Ts的團隊並沒有向JWP提出申請 48 杜布納團隊在2012又成功重現了實驗 其結果與先前的實驗吻合 49 團隊其後提交了新元素發現的申請書 50 JWP正在審閱這一申請 51 2014年5月2日 德國達姆施塔特亥姆霍茲重離子研究中心的科學家宣佈成功證實了Ts的發現 52 53 他們亦因此發現了新的鐒 266同位素 該同位素是𨧀 270的a衰變產物 在杜布納進行的實驗中 𨧀 270進行的是自發裂變 54 55 半衰期為11小時 是所有超重元素的已知同位素中壽命最長的 鐒 266可能就位於穩定島的 岸邊 56 命名 编辑根據德米特里 門捷列夫對未發現元素的命名方法 117號元素可稱為 eka 砹 或 dvi 碘 1979年 國際純粹與應用化學聯合會 IUPAC 發佈了有關新元素命名的建議 根據這一規則117號元素應稱為 Ununseptium 符號為Uus 57 在元素被發現並獲得正式永久命名之前 都會先以元素系統命名法命名 但科學家一般稱之為117號元素 117 或117 2 根據IUPAC目前的指引 所有新17族元素的正式命名都要以 ine 結尾 IUPAC於2016年6月8日建議將此元素命名為Tennessine Ts 源於橡樹嶺國家實驗室 范德堡大學和田納西大學所在的田納西州 此名稱於2016年11月28日正式獲得認可 58 中文名称 编辑 Tennessine的中文命名 2017年1月15日 中華人民共和國全国科学技术名词审定委员会联合国家语言文字工作委员会组织化学 物理学 语言学界专家召开了113号 115号 117号 118号元素中文定名会 將此元素命名為鿬 读音同 田 5 6 2017年4月5日 中華民國國家教育研究院的化學名詞審譯委員會審譯修正通過之 化學元素一覽表 將此元素命名為 鿬 音同 田 4 鿬 字已於2018年6月5日被正式加入統一碼11 0中 碼位為U 9FEC 59 預測的性質 编辑原子核穩定性及同位素 编辑 主条目 Ts的同位素 参见 穩定島 鈈 244是地殼中質量最高的原始元素 對於鈈以後的元素 隨著原子序的增加 原子核的穩定性迅速下降 所有原子序超過101 鍆 的同位素都會進行半衰期不超過一天的放射性衰變 其中𨧀 268除外 原子序超過82 鉛 的元素都沒有穩定的同位素 60 且同位素的穩定性隨著原子序的增大而逐漸降低 不過 原子序110 鐽 至114 鈇 的元素卻具有比預測值更高的穩定性 科學家尚未明白這一現象的原因 這一超重元素穩定性增加的現象被稱為 穩定島 最早是由格倫 西奧多 西博格所提出的 61 Ts是所有已合成元素中質量第二高的 其放射性半衰期小於1秒 但這仍然比發現報告中的預測值高 43 杜布納團隊相信 這一元素的成功合成直接證明了穩定島的存在 62 根據計算 295Ts同位素的半衰期為18 7毫秒 而且曾用於合成293Ts和294Ts的錇 鈣反應也可以用來合成295Ts 但是這一反應產生295Ts的機率最多只有產生294Ts的七分之一 63 64 65 利用量子穿隧模型來進行的計算預測 有多個Ts的同位素都能進行半衰期長達40毫秒的a衰變 其中以296Ts最為顯著 此項研究到303Ts為止 66 另一項利用液滴模型的研究得出了相似的結果 而且還發現 質量比301Ts高的同位素有穩定性增加的趨勢 到了335Ts 在不考慮b衰變的情況下 其半衰期甚至超過了宇宙的年齡 67 原子及物理性質 编辑 Ts最外層s p和d電子的原子能級圖 鿬屬於元素週期表中的17族 位於五個鹵素以下 氟 氯 溴 碘和砹 所有鿬以上的17族元素都具有7個價電子 形成ns2np5價電子排布 對於鿬 這一規律將會持續 價電子排布預計為7s27p5 2 所以鿬的許多性質都會和鹵素相似 但是鿬和鹵素之間還有不少顯著的差別 其中一個最大的因素是自旋 軌道作用 即電子的運動與自旋之間的相互作用 這一作用在超重元素中特別強 因為它們的電子運動速度比輕元素快得多 速率與光速相當 68 對於Ts 該作用降低了7s和7p電子能級 這使得這些電子更加穩定 其中兩個7p電子的穩定效應比其他4個電子更強 69 7s電子的穩定效應稱為惰性電子對效應 而把7p支殼層拆分為較穩定和較不穩定兩個部份的效應則稱為支殼層分裂 對於計算化學家來說 這種分裂相當於第二量子數 角量子數 l從1變為1 2和3 2 分別對應於7p支殼層的較穩定和較不穩定部份 70 k 鿬的價電子排布寫法可以表現出這種分裂效應 7s2 7p21 2 7p33 2 2 鿬的6d電子層也有分裂的現象 形成6d3 2 4個電子 和6d5 2 6個電子 支殼層 這兩個支殼層的能量都有所提升 更為接近7s電子層 69 但科學家並沒有預測任何涉及6s電子的化學反應 7p1 2和7p3 2層之間的距離異常高 有9 8 eV 69 砹的6p支殼層分裂只有3 8 eV 69 而且其6p1 2化學反應已經非常有限 71 這些原因都導致鿬的化學性質與位於其上的同族元素不同 鿬的第一電離能 即從原子移除一顆電子所需的能量 預測為7 7 eV 這比上面的鹵素低 延續了週期表的趨勢 2 它的電子親和能將會是17族中最低的 預測值為2 6或1 8 eV 這同樣符合規律 2 當鿬處於類氫原子狀態時 即只含有一顆電子 其電子的運動速度極快 相對論效應使它的質量增加至靜止電子的1 9倍 砹的這一數值為1 27 而碘則是1 08 72 根據相對論定律簡單地推算 可間接得出原子半徑的收縮 72 不過 更詳細的計算卻顯示 形成了一個共價鍵的鿬原子的半徑為165 pm 而砹則是147 pm 73 當移除了7顆外層電子後 鿬才比砹更小 鿬半徑變為57 pm 2 砹則是61 pm 74 鿬的熔點和沸點尚未有確切的預測值 早期論文估計 熔點為350至500 C 沸點在550 C 2 另有估計熔點為350至550 C 沸點為610 C 75 這些數值都比砹高 這與週期表趨勢相符 之後的一篇論文則預計鿬的沸點為345 C 76 砹的沸點估值有309 C 77 337 C 78 和370 C 79 但實驗值有230 C 80 和411 C 74 密度預計在7 1和7 3 g cm 3之間 這將延續鹵素密度上升的趨勢 3 化學性質 编辑 IF3 具有T形構造 TsF3 預計具有三角形構造 17族中位於鿬以上的元素通常會接受一顆電子 以達致穩定的惰性氣體電子排布 這種排布中 價電子殼層含有8個電子 形成具有最低能量的八隅體構造 81 該族元素形成八隅體的能力隨著原子序的增加而降低 因此鿬將會是17族中最不易接受一個電子的元素 在Ts預測能夠形成的氧化態中 1態是最不常見的 2 兩個鿬原子預計會形成Ts Ts鍵 與鹵素一樣形成雙原子分子 根據計算 At2分子中的s鍵具有很強的反鍵性質 而Ts預計會持續這一趨勢 Ts2分子會有較強的p鍵性質 2 82 TsCl分子會以單個p鍵鍵合 82 除了不穩定的 1態之外 預測鿬還能夠形成 5 3和 1態 其中 1態應該是最為穩定的 因為最外層7p3 2電子的去穩定作用使它形成穩定的半滿支殼層排布 2 砹有著類似的特性 83 3態同樣因7p3 2電子的去穩定作用而十分重要 75 根據預測 5態將非常罕見 因為7p1 2電子具有 反向 穩定作用 2 計算並沒有得出 7態的存在 而且由於7s電子的穩定性很強 所以有科學家認為Ts的價電子核心可能只有5個電子 84 最簡單的鿬化合物是它的氫化物TsH 這一化合鍵是由鿬的7p3 2電子和氫的1s電子所形成的 TsH會延續鹵素氫化物的趨勢 與砹化氢 HAt 相比 其鍵長更長 離解能也更高 2 然而在自旋 軌道作用下 TsF分子的離解能也有所提高 這是因為這一鍵合降低了Ts的電負性 使它與電負性極高的氟所形成的鍵更似一個離子鍵 85 TsF很可能是17族元素的一氟化物中鍵合最強的一個 85 價層電子對互斥理論預測 17族的三氟化物都會具有T形分子結構 所有已知的鹵素的三氟化物都有這種分子結構 AX3 E2 即三個配位體 X 和兩個孤電子對 E 圍繞著一個中心原子 A 如果不考慮相對論效應 TsF3 應該會和較輕同系物一樣具有彎曲T形分子結構 不過 鿬的7s殼層電子應該不會參與任何化學反應 所以價層電子對互斥理論所預測的是一種三方金字塔形分子結構 AX3 E1 更加細緻複雜的理論則顯示 這一分子結構並不是TsF3 的最佳能量狀態 這些理論所預測的是三方平面分子結構 AX3 E0 價層電子對互斥理論有可能無法準確預測超重元素的化合物分子結構 84 另外 自旋 軌道作用大大加強了TsF3 分子的穩定性 這可能是因為 鿬和氟之間電負性的巨大差異造成分子呈現一些離子的性質 84 備註 编辑维基共享资源中相关的多媒体资源 鿬 17族指週期表的第17欄 即以氟為首的一整列 17族與鹵素並不相同 鹵素只包括17族中的氟 氯 溴 碘和砹 在核物理学中 如果一个元素有高原子序 就可以被称为重元素 82号元素铅就是重元素的例子 超重元素 这一词通常指原子序大于103的元素 尽管也有其它的定义 例如原子序大于100 8 或112 9 有时这一词和锕系后元素是同义词 将超重元素的上限定在还未发现的超锕系元素的开始 10 那个元素的 超重同位素 和 超重核素 顾名思义 分别是 那个元素的 高质量同位素和高质量的核素 2009年 由尤里 奥加涅相引领的团队在JINR发表了他们通过对称的136Xe 136Xe反应 尝试合成钅黑的结果 他们未能在这个反应中观察到单个原子 因此对截面设置了上限 即核反应概率的度量为2 5 pb 11 作为比较 发现钅黑的反应208Pb 58Fe的截面约为20 pb 进一步来说 为19 19 11 pb 符合发现者的预测 12 这个值也标志着普遍接受的复合原子核寿命上限 19 这种分离是基于产生的原子核会比未反应的粒子束更慢地通过目标 分离器中包含电场和磁场 它们对运动粒子的影响会因粒子的特定速度而被抵消 21 飞行时间质谱法 英语 Time of flight mass spectrometry 和反冲能量的测量也有助于这种分离 两者结合可以估计原子核的质量 22 不是所有放射性衰变都是因为静电排斥力导致的 举个例子 b衰变是弱核力导致的 26 由于原子核的质量不是直接测量的 而是根据另一个原子核的质量计算得出的 因此这种测量称为间接测量 直接测量也是有可能的 但在大多数情况下 它们仍然无法用于超重原子核 27 2018年 LBNL首次直接测量了超重原子核的质量 28 它的质量是根据转移后原子核的位置确定的 位置有助于确定其轨迹 这与原子核的质荷比有关 因为转移是在有磁铁的情况下完成的 29 如果在真空中发生衰变 那么由于孤立系统在衰变前后的总动量必须保持守恒 衰变产物也将获得很小的速度 这两个速度的比值以及相应的动能比值与两个质量的比值成反比 衰变能量等于a粒子和衰变产物的已知动能之和 30 这些计算也适用于实验 但不同之处在于原子核在衰变后不会移动 因为它与探测器相连 自发裂变是由苏联科学家格奥尔基 弗廖罗夫发现的 31 LBL的科学家们认为自发裂变的信息不足以声称合成元素 他们认为对自发裂变的研究还不够充分 无法将其用于识别新元素 因为很难确定复合原子核是不是仅喷射中子 而不是质子或a粒子等带电粒子 19 因此他们更喜欢通过连续的a衰变将新的同位素与已知的同位素联系起来 31 举个例子 1957年 元素102在瑞典斯德哥尔摩省斯德哥尔摩的诺贝尔物理研究所被错误地鉴定 32 早先没有关于该元素发现的明确声明 所以由它的瑞典 美国和英国发现者命名为nobelium 后来证明这个元素的鉴定是错误的 33 第二年 RL无法重现瑞典的结果 而是宣布他们合成了该元素 这一说法后来也被驳回 33 JINR坚持认为他们是第一个发现该元素的人 并为新元素建议命名为joliotium 34 而这个名称也没有被接受 JINR后来认为元素102的命名是仓促的 35 这个名称是在IUPAC对元素发现优先权的裁决的书面答复中提出的 该裁决于1992年9月29日签署 35 但由于其广泛使用 nobelium 这个名称仍然保持不变 36 這一量子數所表示的是電子殼層中的字母 0就是s 1就是p 2就是d 如此類推 參考資料 编辑 Fricke Burkhard Superheavy elements a prediction of their chemical and physical properties Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry 1975 21 89 144 4 October 2013 doi 10 1007 BFb0116498 原始内容存档于2015 04 18 英语 2 00 2 01 2 02 2 03 2 04 2 05 2 06 2 07 2 08 2 09 2 10 2 11 2 12 2 13 2 14 2 15 2 16 2 17 Haire Richard G Transactinides and the future elements Morss Edelstein Norman M Fuger Jean 编 The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd Dordrecht The Netherlands Springer Science Business Media 2006 1724 1728 ISBN 1 4020 3555 1 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 Bonchev Danail Kamenska 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