Sziborgium

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
106 dubniumsziborgiumborium
W

Sg

(Uph)
Általános
Név, vegyjel, rendszám sziborgium, Sg, 106
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 6, 7, d
Megjelenés ismeretlen, vsz. ezüstös
fehér vagy fémes szürke
Atomtömeg (266)  g/mol
Elektronszerkezet talán [Rn] 5f14 6d4 7s²
(volfrám alapján vsz.)
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 32, 32, 12, 2
Halmazállapot v.sz. szilárd
CAS-szám 54038-81-2
Hivatkozások

A sziborgium a 106. rendszám kémiai elem, vegyjele Sg.

A sziborgium mesterségesen előállított elem, legstabilabb izotópjának, a 271Sg-nak a felezési ideje 1,9 perc. A sziborgiummal végzett kémiai kísérletek alapján ez az elem határozottan a 6-os csoportba tartozik, a volfrám nehezebb homológja.

Javasolt nevek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A berkeley-i tudóscsoport javasolt a seaborgium (Sg) nevet, Glenn T. Seaborg amerikai kémikus, a csoport tagjának tiszteletére, aki számos más aktinoida felfedezésében is közreműködött. A csoport által választott név viták tárgyává vált. A IUPAC ideiglenesen az unnilhexium szisztematikus nevet fogadta el. 1994-ben a IUPAC egyik bizottsága a 106-os elem nevére a rutherfordium-ot javasolta, és elfogadta azt a szabályt, hogy élő személyről nem lehet elemet elnevezni.[1] Ezt a szabályt az American Chemical Society hevesen támadta. Kritikájukban rámutattak, hogy az einsteinium Albert Einstein életében történő elnevezésével már precedenst teremtettek, és egy tanulmány szerint a kémikusokat nem zavarta, hogy Seaborg még életben volt. 1997-ben a 104–108-as elemekhez kapcsolódó kompromisszum részeként a 106-os elem seaborgium nevét nemzetközileg elismerték.[2]

Elektronszerkezet[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sziborgium a periódusos rendszer 106. eleme. A jósolt elektronszerkezet kétféle ábrázolása a következő:

Bohr-modell 2, 8, 18, 32, 32, 12, 2
Kvantummechanikai modell 1s²2s²2p63s²3p64s²3d104p65s²4d105p66s²4f145d106p67s²5f146d4

Az eka-volfrám/dvi-molibdén kémiai tulajdonságainak előrejelzése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Oxidációs állapotok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A 106-os elem az előrejelzések szerint a 6d átmenetifém sorozat harmadik tagja és a periódusos rendszer 6. csoportjának legnehezebb tagja, a króm, molibdén és volfrám alatt helyezkedik el. A csoport mindegyik tagja könnyen felveszi a +6-os oxidációs számot, mely a csoportban lefelé haladva egyre stabilabbá válik. A sziborgium esetén a +6-os oxidációs állapotot stabilnak tételezik fel. A csoportban nehezebb elemeinél a stabil +5 és +4 oxidációs szám is jól ismert, míg +3-as oxidációs állapotban a króm(III) kivételével redukálnak.

Kémia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sziborgium kémiai viselkedését nagyrészt a felette található molibdén és volfrám tulajdonságainak extrapolálásával jósolják meg. A molibdén és volfrám könnyen képez stabil MO3 trioxidot, így a sziborgiumból várhatóan SgO3 keletkezik. Az MO3 oxidok oxoanionok képződése közben oldódnak lúgokban, így a sziborgiumból SgO42− sziborgátion kell keletkezzen. Ezen kívül a WO3 savakkal is reagál, ami az SgO3 hasonló amfoter sajátságára enged következtetni. Az MoO3 oxid nedvességgel is reagál MoO2(OH)2 hidroxid képződése közben, ezért az SgO2(OH)2 is létezhet. A nehezebb homológok konnyen képeznek illékony, reakcióképes MX6 hexahalogenideket (X=Cl,F), de csak a volfrám instabil hexabromidja (WBr6) ismert. Ezek alapján megjósolták az SgF6 és SgCl6 vegyületek létezését, és az „eka-volfrám jellemvonás” megmutatkozhat az SgBr6 hexabromid nagyobb stabilitásában. Ezek a halogenidek oxigénnel és nedvességgel szemben nem stabilak, belőlük illékony MOX4 és MO2X2 oxohalogenidek keletkeznek. Ily módon létezhet az SgOX4 (X=F,Cl) és az SgO2X2 (X=F,Cl) is. Vizes oldatban fluoridionnal számos anionos oxofluoro komplex keletkezik, például MOF5 és MO3F33−. A sziborgiummal is hasonló komplexek várhatók.

Kísérleti kémia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Gázfázisú kémia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sziborgium kémiájának megismerésére végzett első kísérletek egy illékony oxoklorid gáz termokromatográfiás vizsgálatára irányult. A sziborgium atomokat a 248Cm(22Ne,4n)266Sg reakciókban hozták létre, termalizálták őket, majd O2/HCl elegyével reagáltatták. Megmérték a keletkezett oxoklorid adszorpciós tulajdonságait, és összehasonlították a molibdén- és volfrámvegyületekével. Az eredmények azt mutatták, hogy a sziborgium a 6-os csoport elemeihez hasonló illékony oxokloridot képez:

Sg + O2 + 2 HCl → SgO2Cl2 + H2

2001-ben egy tudóscsoport folytatta a sziborgium gázfázisú kémiájának vizsgálatát, sziborgiumot reagáltattak O2-vel H2O-s környezetben. Az oxoklorid képződéséhez hasonlóan a kísérleti eredmények sziborgium-oxid-hidroxid képződését jelezték, ami a könnyebb 6-os csoportbeli elemek jól ismert reakciója.[3]

2 Sg + 3 O2 → 2 SgO3
SgO3 + H2OSgO2(OH)2

Vizes oldatok kémiája[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sziborgium vizes oldatbeli kémiájában igazolták, hogy – könnyebb homológjaihoz, a molibdénhez és volfrámhoz hasonlóan – +6-os oxidációs állapota stabil. A sziborgium kationcserélő gyantáról HNO3/HF oldattal lemosódik, valószínűleg mint semleges SgO2F2 vagy [SgO2F3] anionos komplex formájában. Ugyanakkor 0,1 M HNO3-mal – a molibdéntől és volfrámtól eltérően – nem eluálódik, ami azt jelzi, hogy a [Sg(H2O)6]6+ hidrolízise csak a [Sg(OH)5(H2O)]+ kationos komplexig megy végbe.

A vizsgált vegyületek és komplex ionok összefoglalása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Képlet Név
SgO2Cl2 sziborgium-oxoklorid ; sziborgium(VI)-dioxid-diklorid ; sziborgil-diklorid
SgO2F2 sziborgium-oxofluorid ; sziborgium(VI)-dioxid-difluorid ; sziborgil-difluorid
SgO3 sziborgium-oxid ; sziborgium(VI)-oxid ; sziborgium-trioxid
SgO2(OH)2 sziborgium-oxid-hidroxid ; sziborgium(VI)-dioxid-dihidroxid
[SgO2F3] trifluorodioxosziborgát(VI)
[Sg(OH)5(H2O)]+ akvapentahidroxisziborgium(VI)

Hideg fúzióval szintetizált izotópok története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ez a rész a sziborgium nuklidok úgynevezett „hideg” fúziós előállítási reakcióval foglalkozik. Ezek olyan folyamatok, amelyekben a keletkező nuklid kevéssé gerjesztett (~10-20 MeV, innen a „hideg”), így hasadással szemben nagyobb valószínűséggel marad stabil. A gerjesztett mag ezután mindössze egy-két neutron kibocsátásával alapállapotba bomlik.

208Pb(54Cr,xn)262-xSg (x=1,2,3)[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A 106-os elem hideg fúziós reakcióval történő előállítását először 1974 szeptemberében kísérelte meg egy G. N. Flerov által vezett szovjet tudóscsoport a dubnai Egyesített Atomkutató Intézetben. A csoport 0,48 másodperces spontán hasadásos aktivitásról számolt be, melyet a 259106 izotóphoz rendeltek. Későbbi bizonyítékok alapján azt feltételezik, hogy a csoport valószínűleg a 260Sg és leánymagjának, a 256Rf-nek a bomlását mérte. A TWG (transzfermium munkacsoport) megállapította, hogy – abban az időben – az eredmények nem voltak elég meggyőzőek.[4]

A dubnai csoport 1983-84-ben ismét megvizsgálta a problémát, és kimutattak egy – közvetlenül a 260Sg-nak tulajdonított – 5 ms-os spontán hasadásos aktivitást[4]

A GSI csoportja ezt a reakciót először 1985-ben vizsgálta, a genetikus szülő-leány bomlások korreláció továbbfejlesztett módszerének felhasználásával. Kimutatták a 261Sg (x=1) és 260Sg izotópokat, és megmérték a részleges 1n neutron párolgás gerjesztési függvényt.[5]

2000 decemberében a franciaországi GANIL egyik csoportja tanulmányozta a reakciót, és újabb eredményként kimutattak 10 atom 261Sg-et és 2 atom 260Sg-at.

Izotópok bomlástermékként történő előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sziborgium izotópjait nehezebb elemek bomlásának termékeként is megfigyelték. Az eddig összegyűlt megfigyeléseket az alábbi táblázat foglalja össze:

Bepárlási maradék Megfigyelt Sg izotóp
291Uuh , 287Uuq , 283Cn 271Sg
271Hs 267Sg
270Hs 266Sg
277Cn , 273Ds , 269Hs 265Sg
271Ds , 267Ds 263Sg
270Ds 262Sg
269Ds , 265Hs 261Sg
264Hs 260Sg

Az izotópok felfedezésének kronológiája[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Izotóp A felfedezés éve Mely reakcióban fedezték fel
258Sg 1994 209Bi(51V,2n)
259Sg 1985 207Pb(54Cr,2n)
260Sg 1985 208Pb(54Cr,2n)
261Sg 1985 208Pb(54Cr,n)
262Sg 2001 207Pb(64Ni,n) [6]
263Sgm 1974 249Cf(18O,4n)
263Sgg 1994 208Pb(64Ni,n) [6]
264Sg 2006 238U(30Si,4n)
265Sg 1993 248Cm(22Ne,5n)
266Sg 2004 248Cm(26Mg,4n)
267Sg 2004 248Cm(26Mg,3n) [7]
268Sg ismeretlen
269Sg ismeretlen
270Sg ismeretlen
271Sg 2003 242Pu(48Ca,3n) [8]

Izotópok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sziborgiumnak 11 ismert izotópja létezik (a metastabil és K-spin izomereket nem számítva). A leghosszabb élettartamú a 271Sg, mely alfa-bomlással és spontán hasadással bomlik. Felezési ideje 1,9 perc. A legrövidebb életű izotóp a 258Sg, ez szintén alfa-bomlásra és spontán hasadásra képes. Felezési ideje 2,9 ms.

Izoméria a sziborgium nuklidokban[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

266Sg[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az első vizsgálatok 8,63 MeV-os alfa-sugárzást azonosítottak kb. 21 másodperc felezési idővel, amit a 266Sg alapállapotának tekintettek. Később azonosítottak kb. 21 másodperc felezési idejű 8,52 MeV és 8,77 Mev energiájú alfa-sugárzó nuklidokat is, ami páros-páros nuklidok esetén szokatlan. A 270Hs előállítása során végzett újabb vizsgálatok szerint a 266Sg-ot spontán hasad 360 ms felezési idővel. A 277112 és 269Hs tanulmányozása során végzett újabb munkák új információkat szolgáltattak a 265Sg és 261Rf bomlásáról. Ezek alapján az eredeti 8,77 MeV-os sugárzást a 265Sg-höz kell rendelni. A jelenlegi adatok szerint így az alapállapot a spontán hasadás, a 8,52 MeV-es sugárzás pedig egy nagy spinű K-izomer. Ezen hozzárendelések megerősítéséhez további vizsgálatok szükségesek. Az adatok átértékelése alapján a 8,52 MeV-os sugárzást a 265Sg-hoz kell rendelni, a 266Sg pedig csak hasadást szenved.

265Sg[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A 265Sg újabb keletű közvetlen szintézise során négy alfa-energiát mértek 7,4 másodperc felezési idővel: 8,94, 8,84, 8,76 és 8,69 MeV. A 277112 és 269Hs bomlásából származó 265Sg bomlásának megfigyelése során úgy találták, hogy a 8,69 MeV-os sugárzást egy izomer szinttel lehet azonosítani, melynek felezési ideje kb. 20 másodperc. Ez a szint valószínűleg okoz némi zavart az adatok 266Sg-hoz és 265Sg-höz rendelésében, mivel mindkét mag hasadó radzerfordium izotópokká bomolhat.

Az adatok újkeletű átértékelése szerint tényleg két izomer létezik, az egyik fő bomlási energiája 8,85 Mev, felezési ideje 8,9 másodperc, a másik izomer bomlási energiája 8,70 MeV, felezési ideje pedig 16,2 mp.

Izotópok kémiai hozama[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Hideg fúzió[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az alábbi táblázat a közvetlenül sziborgium izotópot szolgáltató hideg fúziós reakciók hatáskeresztmetszeteit és gerjesztési energiáit tartalmazza. A félkövér adatok a gerjesztési függvények méréseinek maximumát jelölik. A megfigyelt kilépési csatornákat + jelöli.

Bombázó részecske Céltárgy CN 1n 2n 3n
54Cr 207Pb 261Sg
54Cr 208Pb 262Sg 4,23 nb , 13,0 MeV 500 pb 10 pb
51V 209Bi 260Sg 38 pb , 21,5 MeV
52Cr 208Pb 260Sg 281 pb , 11,0 MeV

Forró fúzió[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az alábbi táblázat a közvetlenül sziborgium izotópot szolgáltató forró fúziós reakciók hatáskeresztmetszeteit és gerjesztési energiáit tartalmazza. A félkövér adatok a gerjesztési függvények méréseinek maximumát jelölik. A megfigyelt kilépési csatornákat + jelöli.

Bombázó részecske Céltárgy CN 3n 4n 5n 6n
30Si 238U 268Sg + 9 pb, 40,0 ~ 80 pb , 51,0 MeV ~30 pb , 58,0 MeV
22Ne 248Cm 270Sg ~25 pb ~250 pb
18O 249Cf 267Sg +

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. (1994.) „Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1994)”. Pure and Applied Chemistry 66, 2419. o. DOI:10.1351/pac199466122419.  
  2. (1997.) „Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997)”. Pure and Applied Chemistry 69, 2471. o. DOI:10.1351/pac199769122471.  
  3. Huebener et al. (2001.). „Physico-chemical characterization of seaborgium as oxide hydroxide”. Radiochim. Acta 89, 737–741. o. DOI:10.1524/ract.2001.89.11-12.737.  
  4. ^ a b Barber, R. C. (1993.). „Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements (Note: for Part I see Pure Appl. Chem., Vol. 63, No. 6, pp. 879-886, 1991)”. Pure and Applied Chemistry 65, 1757. o. DOI:10.1351/pac199365081757.  
  5. Münzenberg, G. (1985.). „The isotopes 259106,260106, and 261106”. Zeitschrift für Physik a Atoms and Nuclei 322, 227. o. DOI:10.1007/BF01411887.  
  6. ^ a b lásd darmstadtium
  7. lásd hasszium
  8. lásd ununkvadium

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Seaborgium című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Sziborgium témájú médiaállományokat.