Нихоний: Свойства и применение элемента

Описание

Нихоний (Nh) - очень радиоактивный искусственно полученный элемент с атомным номером 113. Он очень нестабилен, его изотопы имеют периоды полураспада от нескольких миллисекунд до примерно 20 секунд. Из-за его быстрого распада большинство его химических и физических свойств теоретически предсказаны и не установлены. Согласно периодическим таблицам, нихоний является постпереходным металлом 13-й группы, схожим по свойствам с легкими гомологами, такими как таллий.

Открытие нихония

Впервыенихоний был синтезирован в 2003 году исследователями из Японии в лаборатории RIKEN. Ученые бомбардировали мишени из висмута-209 ионами цинка-70, в результате чего образовались атомы нихония-278 в процессе слияния. Для идентификации использовалась спектроскопия альфа-частиц, поскольку образовавшиеся атомы почти сразу же распадались и испускали характерные альфа-частицы.

Официальное наименование нихония как элемента было одобрено ИЮПАК в 2015 году, а в 2016 году ему было присвоено официальное название, причем название "нихоний" было взято из японского термина, обозначающего Японию, "Нихон", в честь места, где он был обнаружен.

Изотопы и стабильность

К настоящему времени получен ряд изотопов нихония с массами от 278 до 286.

Нихоний-286 - самый долгоживущий из известных на сегодняшний день изотопов, достаточно долгоживущий для химического прогнозирования и теоретического моделирования. Ученые полагают, что элементы, близкие к нихонию, могут приблизиться к "острову стабильности" - предполагаемой области, где сверхтяжелые ядра будут обладать значительно увеличенным периодом полураспада.

Описание химических свойств

Даже при ограниченности экспериментальных данных из-за короткого периода полураспада нихония теоретические предсказания дают однозначную картину:

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, проверьте Stanford Advanced Materials (SAM).

Примечательные свойства:

- Из-за высокого атомного номера релятивистские эффекты очень важны на его электронных орбиталях, что, скорее всего, снижает реакционную способность по сравнению с таллием.

- Ожидается наличие нихония(I), такого как TlCl, и нихония(III), такого как TlCl₃.

Методы получения

Нихоний синтезируется в ускорителях частиц высоких энергий путем ядерного синтеза тяжелых ионов. Процесс включает в себя:

1.ускорение ионов цинка-70 с высокой скоростью.

2.бомбардировку мишеней из висмута-209, чтобы вызвать слияние, в результате которого образуются отдельные ядра нихония.

3.мониторинг распадов с помощью альфа-спектроскопии или автоматизированных систем обнаружения ядер.

Подготовка проводится в условиях сверхвысокого вакуума с точным выравниванием пучка и очень чувствительными детекторами, что обусловлено быстрым распадом элемента.

Применение нихония

Применение нихония в технике крайне ограничено из-за его короткого периода полураспада. Однако его производство привело к:

-Научные исследования: Нихоний позволяет получить подробную информацию о ядерной структуре, стабильности сверхтяжелых элементов и релятивистских эффектах в химии.

-Технологические достижения: Технология и методология, разработанные для его создания, позволили продвинуться в области ускорителей частиц, методов обнаружения ядер и оборудования для анализа материалов.

-Методы производства изотопов: Технологии, усовершенствованные в ходе работы с нихонием, позволяют производить искусственные изотопы для промышленных и медицинских целей.

Сам элемент в промышленности не применяется, но его открытие помогает в фундаментальных исследованиях материалов и ядерной науки.

Часто задаваемые вопросы

Что такое нихоний?

Искусственно полученный, короткоживущий, очень радиоактивный элемент (атомный номер 113) с очень короткоживущими изотопами.

Как производится нихоний?

Путем ядерного синтеза в ускорителях частиц, обычно бомбардируя мишени из висмута ионами цинка.

Каковы его химические свойства?

Предполагается, что это постпереходный металл с состояниями окисления +1 и +3, обладающий галогенидами и оксидами, причем релятивистские эффекты подавляют реакционную способность.

Почему нихоний не очень полезен?

Его быстрый распад и крайняя нестабильность исключают практическое применение; его ценность - в ядерной экспериментальной науке.

Есть ли промышленное использование нихония?

Хотя сам нихоний не используется в промышленности, методы синтеза и технологии обнаружения приносят пользу ядерной науке, производству изотопов и передовым технологиям приборостроения.