鐽

注意：本页有Unihan新版汉字：「䥑、鿏、鿔、𫓧、𫟼、𬬭」，這些字符可能會错误显示，詳见Unicode扩展汉字。

此条目的主題是110號元素Ds。关于舊譯名亦為「鐽」的73號元素Ta，請見「鉭」。

鐽（拼音：dá，注音：ㄉㄚˊ，粤拼：daat6，音同「达」；英語：Darmstadtium），是一種人工合成的化學元素，其化學符號为Ds，原子序數为110。鐽是一種放射性極強的超重元素及錒系後元素，所有同位素的半衰期都很短，非常不穩定，其最重也最長壽的同位素为²⁸¹Ds，半衰期约为11秒。鐽是10族中最重的元素，但由於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鐽的性質是否符合元素週期律。有證據顯示存在着另一個更長壽的同核異構體^281mDs，其半衰期為3.71分鐘。

鐽 ₁₁₀Ds

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） 鉑 ↑ 鐽 ↓ (Uhn) 䥑 ← 鐽 → 錀
概況
名稱·符號·序數	鐽（Darmstadtium）·Ds·110
元素類別	未知 可能為過渡金屬
族·週期·區	10 ·7·d
標準原子質量	[281]
电子排布	[Rn] 5f^14 6d^8 7s^2 （預測）^[1] 2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 （預測）^[1] 鐽的电子層（2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 （預測）^[1]）
歷史
發現	重離子研究所（1994年）
物理性質
物態	固體（預測）^[2]
密度	（接近室温） 34.8（預測）^[1] g·cm^−3
原子性質
氧化态	8, 6, 4, 2, 0（預測）^[1]
电离能	第一：955.2（估值）^[1] kJ·mol^−1 第二：1891.1（估值）^[1] kJ·mol^−1 第三：3029.6（估值）^[1] kJ·mol^−1 （更多）
原子半径	118（估值）^[1] pm
共价半径	128（估值）'^[3] pm
雜項
CAS号	54083-77-1
同位素
主条目：鐽的同位素 同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰變 方式 能量​（MeV） 產物 ^279Ds 人造 186 毫秒^[4] SF – – α 9.70 ^275Hs ^281Ds 人造 14 秒 SF – – α 8.73 ^277Hs

德國達姆施塔特重離子研究所的研究團隊在1994年首次合成出鐽元素，並以發現地達姆施塔特命名此元素。

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^[5]

超重元素^[a]的原子核是在两个不同大小^[b]的原子核的聚变中产生的。粗略地说，两个原子核的质量之差越大，两者就越有可能发生反应。^[11]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。^[12]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，它们通常会融為一體约10⁻²⁰秒，之後再分開（分開後的原子核不需要和先前相撞的原子核相同），而非形成单一的原子核。^[12][13]如果聚变发生了，两个原子核产生的一个原子核会处于被称为複合原子核的激发态。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裂变或是放出一些中子来带走激发能量。^[c]这个过程会在原子核碰撞后的10⁻¹⁶秒发生，产生更稳定的原子核。^[14][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。^[17]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]并转移到会停住原子核的半导体探测器（英语：Semiconductor detector）中。撞击至探測器時的确切位置、能量和到达时间將會被記錄下來。^[17]这个转移需要10⁻⁶秒的时间，意即这个原子核需要存在这么长的时间才能被检测到。^[20]若衰变發生，衰變的原子核被再次记录，并测量位置、衰变能量和衰变时间。^[17]

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。^[21]超重元素理论预测^[22]和已观测到^[23]的主要衰变方式，也就是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]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。^[h]

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，即原子核到达探测器的位置、能量、时间以及它衰变的信息。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，并且对观察到的效應没有其他解释，就可能在解释数据时出现错误。^[i]

歷史

发现

鐽是一種人工合成的元素，由德国达姆施塔特重离子研究所（GSI）的西格･霍夫曼（英语：Sigurd Hofmann）等人于1994年11月9日，在线性加速器内利用镍-62和镍-64轰击鉛-208而合成的。製成的同位素有鐽-269和鐽-271，其中鐽-271比較穩定。

${\displaystyle \,_{82}^{208}\mathrm {Pb} +\,_{28}^{62}\mathrm {Ni} \to \,_{110}^{269}\mathrm {Ds} +\,_{0}^{1}\mathrm {n} }$ 

${\displaystyle \,_{82}^{208}\mathrm {Pb} +\,_{28}^{64}\mathrm {Ni} \to \,_{110}^{271}\mathrm {Ds} +\,_{0}^{1}\mathrm {n} }$ 

命名

根据IUPAC元素系统命名法，鐽的舊稱是Ununnilium，源自110的拉丁文寫法。2003年8月16日，IUPAC正式將其命名為Darmstadtium，以紀念發現這元素的重離子研究所所在地达姆施塔特（但其實GSI位于达姆施塔特以北的Wixhausen小区）。由於110也是德國報警時所撥的號碼，鐽又有另外一個外號：Policium（警察元素）。^[35]

2003年12月，全国科学技术名词审定委员会化学名词审定委员会组织无机化学名词组和放射化学名词组及有关专家，讨论了110号元素的中文名称的定名问题，在广泛征求意见的基础上审定名称为“𫟼”（读音同“达”）。其定名使用的汉字已征得国家语言文字工作委员会的同意，经全国科学技术名词审定委员会批准予以公布使用。^[36]

同位素與核特性

主条目：鐽的同位素

𫟼的同位素列表

同位素	半衰期^[j]		衰变方式	发现年份	发现方法
	数值	来源
^267Ds^[k]	10 !10 µs	^[37]	α	1994	^209Bi(^59Co,n)
^269Ds	230 !230 µs	^[37]	α	1994	^208Pb(^62Ni,n)
^270Ds	205 !205 µs	^[37]	α	2000	^207Pb(^64Ni,n)
^270mDs	10000 !10 ms	^[37]	α	2000	^207Pb(^64Ni,n)
^271Ds	90000 !90 ms	^[37]	α	1994	^208Pb(^64Ni,n)
^271mDs	1700 !1.7 ms	^[37]	α	1994	^208Pb(^64Ni,n)
^273Ds	240 !240 µs	^[37]	α	1996	^244Pu(^34S,5n)^[38]
^275Ds	62 !62 µs	^[39]	α	2023	^232Th(^48Ca,5n)
^276Ds	66 !~66 µs	^[40]	SF, α	2022	^232Th(^48Ca,4n)^[40]
^277Ds	3500 !3.5 ms	^[41]	α	2010	^285Fl(—,2α)
^279Ds	186000 !186 ms	^[4]	SF, α	2003	^287Fl(—,2α)
^280Ds^[42]	360 !360 µs	^[43]^[44]^[45]	SF	2021	^288Fl(—,2α)
^281Ds	14000000 !14 s	^[46]	SF, α	2004	^289Fl(—,2α)
^281mDs^[k]	900000 !900 ms	^[37]	α	2012	^293mLv(—,3α)

目前已知的鐽同位素共有11個，質量數分別為267、269-271、273、275-277和279-281，還有三個已知的亞穩態，鐽-270m、鐽-271m和鐽-281m（未證實）。鐽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鐽-281，半衰期約12.7秒，也是目前發現最重的鐽同位素。其餘同位素的半衰期都在1秒以下，大部分半衰期在1微秒至70毫秒之間。^[47]大多數鐽同位素主要發生α衰變，有些則會進行自發裂變。^[48]

化學屬性

推算的化學屬性

氧化態

鐽預計將是6d系的第8個過渡金屬，是元素週期表中10族最重的成員，位於鎳、鈀和鉑的下面。鉑的最高氧化態為+6，但鎳和鈀則具有穩定的+4和+2態。因此鐽的氧化態預計將會是+6、+4和+2。

化學特性

鐽的同族元素從上到下高價態越來越穩定，因此鐽可能會形成穩定的六氟化物DsF₆以及DsF₅和DsF₄和三氧化物DsO₃。鹵素應該能夠與鐽形成四鹵化物，DsCl₄、DsBr₄和DsI₄。和其他10族元素一樣，鐽預計可以有較高的硬度和催化性。

注释

1. 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，例如82号元素铅。“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^[6]或112。^[7]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。）^[8]
2. 2009年，由尤里·奥加涅相引领的团队发表了他们通过对称的¹³⁶Xe + ¹³⁶Xe反应，尝试合成𬭶的结果。他们未能在这个反应中观察到单个原子，因此设置截面，即发生核反应的概率的上限为2.5 pb。^[9]作为比较，发现𬭶的反应²⁰⁸Pb + ⁵⁸Fe的截面为19+19
   -11 pb。^[10]
3. 激发能量越大，复合原子核放出的中子就越多。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射线来带走它的激发能量。^[14]
4. IUPAC/IUPAP联合工作小组定义原子核只有10⁻¹⁴秒内不衰变，才能被认为化学元素。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，^[15]也是复合原子核的寿命上限。^[16]
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，若粒子速度恰好，則電場與磁場对运动粒子的影响会剛好抵消。^[18]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分离，两者结合可以估计原子核的质量。^[19]
6. 不是所有放射性衰变都是因为静电排斥力导致的，β衰变便是弱核力导致的。^[24]
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。^[25]2018年，劳伦斯伯克利国家实验室首次直接测量了超重原子核的质量，^[26]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）。^[27]
8. 自发裂变是由苏联科学家格奥尔基·弗廖罗夫发现的，^[28]而他也是杜布纳联合原子核研究所的科学家，所以自发裂变就成了杜布纳联合原子核研究所经常讨论的课题。^[29]劳伦斯伯克利国家实验室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。^[16]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。^[28]
9. 举个例子，102号元素于1957年被瑞典斯德哥尔摩省斯德哥尔摩的诺贝尔物理研究所错误鉴定。^[30]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、英国发现者命名为nobelium。后来证明这个元素的鉴定是错误的。^[31]第二年，劳伦斯伯克利国家实验室无法重现瑞典的结果，而是宣布他们合成了该元素，但后来也被驳回。^[31]杜布纳联合原子核研究所坚持认为他们第一个发现该元素，并建议把新元素命名为joliotium，^[32]而这个名称也没有被接受（他们后来认为102号元素的命名是仓促的）。^[33]由于其广泛使用，nobelium这个名称仍然保持不变。^[34]
10. 不同的来源会给出不同的数值，所以这里列出最新的数值。
11. 这个同位素仍未被确认

參考資料

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參考書目

• 袁自力等，(1977年)，《105號元素以後》（香港版），香港商務印書館。

外部連結

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