Рентгений: Свойства и применение элемента

Описание

Рентгений (символ Rg, атомный номер 111) - синтетический радиоактивный металл, время жизни которого до распада составляет не более доли секунды. Хотя его короткий срок жизни означает невозможность прямого промышленного применения, он остается источником очарования для ученых, изучающих границы периодической таблицы и поведение сверхтяжелых элементов.

Знакомство с рентгением

Открытый в 1994 году учеными из Немецкого общества научных исследований (GSI) в Дармштадте (Германия), рентгений был назван в честь Вильгельма Конрада Рентгена, физика, который первоначально открыл рентгеновские лучи. Являясь сверхтяжелым элементом, рентгений не встречается в природе; его необходимо получать в результате столкновений частиц высокой энергии.

Поскольку атомов было получено немного, физические свойства рентгения - цвет, плотность и температура плавления - в основном остались на бумаге. Однако ученые ожидают, что он будет обладать некоторыми характеристиками, схожими с золотом (Au) и серебром (Ag), благодаря своему расположению в 11-й группе периодической таблицы.

Дополнительную информацию можно найти на сайте Stanford Advanced Materials (SAM).

Атомные и физические свойства

Описание химических свойств

Химия рентгения изучалась в основном с помощью релятивистских квантово-химических расчетов и теории моделей. Поскольку отдельные атомы в изоляции недоступны до их распада, экспериментальная работа в значительной степени зависит от расчетов и моделирования.

- Групповое сходство: Ожидается, что рентгений будет проявлять золотоподобные (Au) и медьподобные (Cu) свойства при образовании таких соединений, как RgCl или RgF₃ в определенных условиях.

- Состояния окисления: Предполагается, что нормальные состояния окисления составляют +1 и, возможно, +3, на основе моделей с другими элементами группы 11.

- Релятивистские эффекты: Благодаря высокорелятивистскому атомному номеру электроны рентгения испытывают очень сильные релятивистские эффекты, что может придать ему уникальный характер связи в отличие от более легких изотопов.

Как получают рентгений

Рентгений получают в результате реакций ядерного синтеза с помощью ускорителей частиц. Реакция заключается в бомбардировке мишени из висмута-209 (²⁰⁹Bi) ионами никеля-64 (⁶⁴Ni) на чрезвычайно высоких скоростях:

209Bi+64Ni→272Rg+1n

Рентгений-272, образующийся в реакции, немедленно распадается путем альфа-излучения на более легкие элементы. Эксперимент требует точной настройки энергии и передовой аппаратуры обнаружения, так как обычно за весь эксперимент образуется всего несколько атомов.

Применение и научное значение

Из-за чрезвычайно короткого периода полураспада (от нескольких секунд до миллисекунд) рентгений не используется ни в коммерческих, ни в промышленных целях. Однако его научное значение весьма велико:

- Он помогает ученым узнать о ядерной стабильности и теоретическом "острове стабильности" - теоретической области более долгоживущих сверхтяжелых ядер.

- Прикладные методы, используемые для получения рентгения, такие как ускорение ионов, производство мишеней и методы обнаружения, применяются для разработки приборов для ядерной физики и технологии пучков частиц.

- Результаты экспериментов с рентгением также улучшают теоретические модели релятивистской квантовой механики и периодических тенденций тяжелых элементов.

Интересные факты

- 8 декабря 1994 года в Центре исследований тяжелых ионов имени Гельмгольца GSI впервые был обнаружен рентгений.

- Открытие было подтверждено анализом цепочки распада, что позволило соотнести его с известными изотопами мейтнерия и иридия.

- За все время было синтезировано менее десяти атомов, которые существуют всего лишь миллисекунды.

- Поведение элемента настолько быстротечно, что прямые измерения цвета, плотности или химической реактивности пока не проводились.

Часто задаваемые вопросы

Что такое рентгений?

Рентгений (Rg) - это синтетический радиоактивный химический элемент с атомным номером 111, получаемый в ускорителях частиц в результате реакций ядерного синтеза.

Почему он назван ренгениумом?

Он был назван в честь немецкого физика Вильгельма Конрада Рентгена, который открыл рентгеновские лучи в 1895 году.

Как получают рентгений?

Путем столкновения ионов висмута-209 с ионами никеля-64 в ускорителе частиц, в результате чего образуется роентгений-272 или другие похожие на него изотопы.

Почему рентгений нестабилен?

Его сверхтяжелое ядро настолько богато протонами, что оно быстро радиологически распадается, не оставляя места для стабильного существования.

Полезен ли рентгений?

Пока нет никаких применений. Однако его производство и изучение полезно для ядерной науки и понимания поведения атомов при экстремальных числах протонов.

Какие элементы являются химическими аналогами рентгения?

По химическим свойствам он должен быть похож на золото, серебро и медь - все элементы 11-й группы.