Oganesson

Oganesson, ₁₁₈ Og

Oganesson
Uttal	/ ˌ ɒ ɡ ə ˈ n ɛ s ɒ n / ( OG -ə- NESS -on ) / ˌ oʊ ɡ ə ˈ n ɛ s ən / ( OH -gə- NESS -ən )
Utseende	metallisk (förutspådd)
Massnummer	[294]
Oganesson i det periodiska systemet
Väte Helium Litium Beryllium Bor Kol Kväve Syre Fluor Neon Natrium Magnesium Aluminium Kisel Fosfor Svavel Klor Argon Kalium Kalcium Skandium Titan Vanadin Krom Mangan Järn Kobolt Nickel Koppar Zink Gallium Germanium Arsenik Selen Brom Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirkonium Niob Molybden Teknetium Rutenium Rodium Palladium Silver Kadmium Indium Tenn Antimon Tellur Jod Xenon Cesium Barium Lantan Cerium Praseodym Neodym Prometium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Volfram Renium Osmium Iridium Platina Guld Kvicksilver (element) Tallium Leda Vismut Polonium Astat Radon Francium Radium Aktinium Torium Protaktinium Uran Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Kalifornien Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Röntgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Rn ↑ Og ↓ (Usb) tennessine ← oganesson → unennium
Atomnummer ( Z )	118
Grupp	grupp 18 (ädelgaser)
Period	period 7
Blockera	p-block
Elektronkonfiguration	[ Rn ] 5f 14 6d 10 7s 2 7p 6 (förutspått)
Elektroner per skal	2, 8, 18, 32, 32, 18, 8 (förutspått)
Fysikaliska egenskaper
Fas vid STP	solid (förutspådd)
Smältpunkt	125 ± 27 325 ± 15 K ​( 52 ± 15 °C, <a i=5>​125 °F) (förutspått)
Kokpunkt	350 ± 18 450 ± 10 K ​( 177 ± 10 °C, <a i=4>​350 °F) (förutspått)
Densitet (nära rt )	7,2 g/cm 3 (fast, 319 K, beräknat)
när flytande (vid mp )	6,6 g/cm 3 (vätska, 327 K, beräknat)
Atomegenskaper
Oxidationstillstånd	(−1), (0), (+1), ( +2 ), ( +4 ), (+6) (förutspått)
Joniseringsenergier	1:a: 860 kJ/mol (beräknat) 2:a: 1560 kJ/mol (beräknat)
Atom radie	empiri: 152 pm (förutspått)
Kovalent radie	157 pm (förutspått)
Övriga fastigheter
Naturlig förekomst	syntetisk
Kristallstruktur	​ <a i=0>​ansiktscentrerad kubik (fcc) (extrapolerad)
CAS-nummer	54144-19-3
Historia
Namngivning	efter Yuri Oganessian
Förutsägelse	Hans Peter Jørgen Julius Thomsen (1895)
Upptäckt	Joint Institute for Nuclear Research och Lawrence Livermore National Laboratory (2002)
Isotoper av oganesson
Huvudisotoper _ Förfall överflöd halveringstid ( t 1/2 ) läge produkt 294 Og syn 0,7 ms α 290 Lv SF –

Oganesson är ett syntetiskt kemiskt grundämne med symbolen Og och atomnummer 118. Det syntetiserades första gången 2002 vid Joint Institute for Nuclear Research (JINR) i Dubna , nära Moskva, Ryssland, av ett gemensamt team av ryska och amerikanska forskare. I december 2015 erkändes det som ett av fyra nya element av den gemensamma arbetsgruppen för de internationella vetenskapliga organen IUPAC och IUPAP . Den fick formellt namn den 28 november 2016. Namnet hedrar kärnfysikern Yuri Oganessian , som spelade en ledande roll i upptäckten av de tyngsta grundämnena i det periodiska systemet. Det är ett av endast två element som är uppkallat efter en person som levde vid namngivningstillfället, det andra är seaborgium , och det enda element vars eponym är vid liv 2023.

Oganesson har det högsta atomnumret och högsta atommassan av alla kända grundämnen. Den radioaktiva oganesson-atomen är mycket instabil och sedan 2005 har endast fem (möjligen sex) atomer av isotopen oganesson-294 upptäckts. Även om detta möjliggjorde mycket lite experimentell karakterisering av dess egenskaper och möjliga föreningar , har teoretiska beräkningar resulterat i många förutsägelser, inklusive några överraskande. Till exempel, även om oganesson är medlem i grupp 18 (ädelgaserna ) – det första syntetiska grundämnet som är det – kan det vara avsevärt reaktivt, till skillnad från alla andra element i den gruppen. Det ansågs tidigare vara en gas under normala förhållanden men förutspås nu vara en fast substans på grund av relativistiska effekter . På grundämnenas periodiska system är det ett p-blockelement och det sista av period 7 .

Introduktion

Se även: Superheavy element § Introduktion

En grafisk skildring av en kärnfusionsreaktion . Två kärnor smälter samman till en och avger en neutron . Hittills var reaktioner som skapade nya grundämnen lika, med den enda möjliga skillnaden att flera singulära neutroner ibland släpptes, eller inga alls.

Extern video
Visualisering av misslyckad kärnfusion, baserad på beräkningar av Australian National University

De tyngsta atomkärnorna skapas i kärnreaktioner som kombinerar två andra kärnor av olika storlek till en; ungefär, ju mer ojämlika de två kärnorna i termer av massa, desto större är möjligheten att de två reagerar. Materialet som görs av de tyngre kärnorna görs till ett mål, som sedan bombarderas av strålen från lättare kärnor. Två kärnor kan smälta samman till en endast om de närmar sig varandra tillräckligt nära; normalt stöter kärnor (alla positivt laddade) bort varandra på grund av elektrostatisk repulsion . Den starka interaktionen kan övervinna denna repulsion men bara inom ett mycket kort avstånd från en kärna; strålkärnor accelereras således kraftigt för att göra sådan repulsion obetydlig jämfört med strålkärnans hastighet. Att komma nära enbart räcker inte för att två kärnor ska smälta samman: när två kärnor närmar sig varandra förblir de vanligtvis tillsammans i cirka 10–20 ^sekunder och sedan skiljer sig åt (inte nödvändigtvis i samma sammansättning som före reaktionen) snarare än att bilda en enda kärna. Om fusion inträffar är den tillfälliga sammanslagningen – kallad en sammansatt kärna – ett exciterat tillstånd . För att förlora sin excitationsenergi och nå ett mer stabilt tillstånd, klyvs en sammansatt kärna antingen eller stöter ut en eller flera neutroner , som för bort energin. Detta inträffar cirka 10–16 ^sekunder efter den första kollisionen.

Strålen passerar genom målet och når nästa kammare, separatorn; om en ny kärna produceras, bärs den med denna stråle. I separatorn separeras den nyproducerade kärnan från andra nuklider (den från den ursprungliga strålen och alla andra reaktionsprodukter) och överförs till en ytbarriärdetektor, som stoppar kärnan. Den exakta platsen för den kommande stöten på detektorn är markerad; också markerade är dess energi och tidpunkten för ankomst. Överföringen tar cirka 10 ⁻⁶ sekunder; för att kunna upptäckas måste kärnan överleva så länge. Kärnan registreras igen när dess sönderfall har registrerats, och platsen, energin och tiden för sönderfallet mäts.

Stabiliteten hos en kärna tillhandahålls av den starka interaktionen. Dess räckvidd är dock mycket kort; försvagas deras inflytande på de yttersta nukleonerna ( protoner och neutroner). Samtidigt slits kärnan sönder av elektrostatisk repulsion mellan protoner, eftersom den har obegränsad räckvidd. Kärnor i de tyngsta grundämnena är således teoretiskt förutsägda och har hittills observerats att i första hand sönderfalla via sönderfallssätt som orsakas av sådan repulsion: alfa-sönderfall och spontan fission ; dessa lägen är dominerande för kärnor av supertunga element . Alfa-sönderfall registreras av de emitterade alfapartiklarna , och sönderfallsprodukterna är lätta att bestämma före själva sönderfallet; om ett sådant sönderfall eller en serie av på varandra följande sönderfall ger en känd kärna, kan den ursprungliga produkten av en reaktion bestämmas aritmetiskt. Spontan fission producerar emellertid olika kärnor som produkter, så den ursprungliga nukliden kan inte bestämmas från dess döttrar.

Den information som är tillgänglig för fysiker som syftar till att syntetisera ett av de tyngsta elementen är således informationen som samlas in vid detektorerna: plats, energi och tidpunkt för ankomsten av en partikel till detektorn, och de för dess sönderfall. Fysikerna analyserar dessa data och försöker dra slutsatsen att de verkligen orsakades av ett nytt element och inte kunde ha orsakats av en annan nuklid än den som hävdades. Ofta är förutsatt data otillräcklig för att dra slutsatsen att ett nytt element definitivt skapades och det finns ingen annan förklaring till de observerade effekterna; fel vid tolkning av data har gjorts.

Historia

Se även: Tidslinje för upptäckter av kemiska element

Tidiga spekulationer

Möjligheten till en sjunde ädelgas , efter helium , neon , argon , krypton , xenon och radon , övervägdes nästan så snart ädelgasgruppen upptäcktes. Den danske kemisten Hans Peter Jørgen Julius Thomsen förutspådde i april 1895, året efter upptäckten av argon, att det fanns en hel serie kemiskt inerta gaser liknande argon som skulle överbrygga halogen- och alkalimetallgrupperna : han förväntade sig att den sjunde av denna serien skulle avsluta en period med 32 element som innehöll torium och uran och har en atomvikt på 292, nära de 294 som nu är kända för den första och enda bekräftade isotopen av oganesson. Danske fysikern Niels Bohr noterade 1922 att denna sjunde ädelgas skulle ha atomnummer 118 och förutspådde dess elektroniska struktur som 2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, vilket matchade moderna förutsägelser. Efter detta skrev den tyske kemisten Aristid von Grosse en artikel 1965 som förutspådde de sannolika egenskaperna hos element 118. Det var 107 år från Thomsens förutsägelse innan oganesson syntetiserades framgångsrikt, även om dess kemiska egenskaper inte har undersökts för att avgöra om det beter sig som det tyngre. släkt av radon. I en artikel från 1975 föreslog den amerikanske kemisten Kenneth Pitzer att element 118 skulle vara en gas eller flyktig vätska på grund av relativistiska effekter .

Obekräftade påståenden om upptäckt

I slutet av 1998 publicerade den polske fysikern Robert Smolańczuk beräkningar om fusionen av atomkärnor mot syntesen av supertunga atomer , inklusive oganesson. Hans beräkningar antydde att det kunde vara möjligt att göra element 118 genom att smälta bly med krypton under noggrant kontrollerade förhållanden, och att fusionssannolikheten ( tvärsnitt ) för den reaktionen skulle vara nära bly- krom- reaktionen som hade producerat element 106, seaborgium . Detta motsäger förutsägelser om att tvärsnittet för reaktioner med bly- eller vismutmål skulle minska exponentiellt när atomnumret för de resulterande elementen ökade.

1999 använde forskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory dessa förutsägelser och tillkännagav upptäckten av elementen 118 och 116 , i en artikel publicerad i Physical Review Letters, och mycket snart efter att resultaten rapporterades i Science . Forskarna rapporterade att de hade utfört reaktionen

²⁰⁸ ₈₂ Pb
+
⁸⁶ ₃₆ Kr
→
²⁹³ ₁₁₈ Og
+
n
.

2001 publicerade de ett tillbakadragande efter att forskare vid andra laboratorier inte kunde duplicera resultaten och Berkeley-labbet kunde inte duplicera dem heller. I juni 2002 tillkännagav chefen för labbet att det ursprungliga påståendet om upptäckten av dessa två element hade baserats på data tillverkade av huvudförfattaren Victor Ninov . Nyare experimentella resultat och teoretiska förutsägelser har bekräftat den exponentiella minskningen av tvärsnitt med bly- och vismutmål när atomnumret för den resulterande nukliden ökar.

Upptäcktsrapporter

Det första verkliga sönderfallet av atomer från oganesson observerades 2002 vid Joint Institute for Nuclear Research (JINR) i Dubna , Ryssland, av ett gemensamt team av ryska och amerikanska forskare. Under ledning av Yuri Oganessian , en rysk kärnfysiker av armenisk etnicitet, inkluderade teamet amerikanska forskare från Lawrence Livermore National Laboratory i Kalifornien. Upptäckten tillkännagavs inte omedelbart, eftersom sönderfallsenergin för ²⁹⁴ Og matchade den för ^212m Po , en vanlig förorening som produceras i fusionsreaktioner som syftar till att producera supertunga grundämnen, och därför fördröjdes tillkännagivandet till efter ett bekräftande experiment 2005 som syftade till att producera fler oganesson-atomer . 2005 års experiment använde en annan strålenergi (251 MeV istället för 245 MeV) och måltjocklek (0,34 mg/cm ² istället för 0,23 mg/cm ² ). Den 9 oktober 2006 meddelade forskarna att de indirekt hade detekterat totalt tre (möjligen fyra) kärnor av oganesson-294 (en eller två 2002 och två till 2005) producerade via kollisioner av kalifornium -249 atomer och kalcium - 48 joner.

²⁴⁹ ₉₈ Cf
+
⁴⁸ ₂₀ Ca
→
²⁹⁴ ₁₁₈ Og
+ 3
n
.

Radioaktiv sönderfallsväg för isotopen oganesson-294. Förfallsenergin och den genomsnittliga halveringstiden anges för moderisotopen och varje dotterisotop . Bråkdelen av atomer som genomgår spontan fission (SF) anges i grönt.

2011 utvärderade IUPAC 2006 års resultat av Dubna–Livermore-samarbetet och drog slutsatsen: "De tre händelserna som rapporterats för Z = 118 isotopen har mycket god intern redundans men utan förankring till kända kärnor uppfyller inte kriterierna för upptäckt".

På grund av den mycket lilla fusionsreaktionssannolikheten (fusionstvärsnittet är   ~ 0,3–0,6 pb eller (3–6) × 10 ⁻⁴¹ m ^{2 ) tog experimentet} fyra månader och involverade en stråldos på 2,5 × 10 ¹⁹ kalciumjoner som var tvungen att skjutas mot Kalifornien -målet för att producera den första inspelade händelsen som tros vara syntesen av oganesson. Ändå var forskarna mycket övertygade om att resultaten inte var ett falskt positivt , eftersom chansen att upptäckterna var slumpmässiga händelser uppskattades vara mindre än en del av 100 000 .

I experimenten observerades alfa-sönderfallet av tre atomer av oganesson. Ett fjärde sönderfall genom direkt spontan fission föreslogs också. En halveringstid på 0,89 ms beräknades: ²⁹⁴
Og sönderfaller till ²⁹⁰
Lv genom alfasönderfall . Eftersom det bara fanns tre kärnor har halveringstiden härledd från observerade livstider en stor osäkerhet: 0,89
+1,07 -0,31 ms .

²⁹⁴ ₁₁₈ Og
→
²⁹⁰ ₁₁₆ Lv
+
⁴ ₂ He

Identifieringen av ²⁹⁴
Og -kärnorna verifierades genom att separat skapa den förmodade dotterkärnan ²⁹⁰
Lv direkt med hjälp av ett bombardemang på ²⁴⁵
Cm med ⁴⁸
Ca -joner,

²⁴⁵ ₉₆ Cm
+
⁴⁸ ₂₀ Ca
→
²⁹⁰ ₁₁₆ Lv
+ 3
n
,

och kontrollera att ²⁹⁰
Lv -sönderfallet matchade sönderfallskedjan för ²⁹⁴
Og- kärnorna. Dotterkärnan ²⁹⁰
Lv är mycket instabil och sönderfaller med en livstid på 14 millisekunder till ²⁸⁶
Fl , som kan uppleva antingen spontan fission eller alfasönderfall till ²⁸²
Cn , som kommer att genomgå spontan fission.

Bekräftelse

I december 2015 erkände den gemensamma arbetsgruppen för internationella vetenskapliga organ International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) och International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP) grundämnets upptäckt och tilldelade prioritet för upptäckten till Dubna–Livermore-samarbetet . Detta var på grund av två 2009 och 2010 bekräftelser av egenskaperna hos barnbarnet till ²⁹⁴ Og, ²⁸⁶ Fl, vid Lawrence Berkeley National Laboratory, såväl som observationen av en annan konsekvent förfallskedja av ²⁹⁴ Og av Dubna-gruppen 2012. Målet med det experimentet hade varit syntesen av ²⁹⁴ Ts via reaktionen ²⁴⁹ Bk( ⁴⁸ Ca,3n), men den korta halveringstiden på ²⁴⁹ Bk resulterade i att en betydande mängd av målet hade avklingat till ²⁴⁹ Cf, vilket resulterade i syntes av oganesson istället för tennessine .

Från den 1 oktober 2015 till den 6 april 2016 utförde Dubna-teamet ett liknande experiment med ⁴⁸ Ca-projektiler riktade mot ett mål av blandad isotop av kalifornium innehållande ²⁴⁹ Cf, ²⁵⁰ Cf och ²⁵¹ Cf , i syfte att producera de tyngre oganesson-isotoperna ²⁹⁵ och ²⁹⁶ Og. Två strålenergier vid 252 MeV och 258 MeV användes. Endast en atom sågs vid den lägre strålenergin, vars sönderfallskedja passade den tidigare kända av ²⁹⁴ Og (som avslutades med spontan fission av ²⁸⁶ Fl), och ingen sågs vid den högre strålenergin. Experimentet avbröts sedan, eftersom limet från sektorramarna täckte målet och blockerade förångningsrester från att fly till detektorerna. Produktionen av ²⁹³ Og och dess dotter ²⁸⁹ Lv, liksom den ännu tyngre isotopen ²⁹⁷ Og, är också möjlig med denna reaktion. Isotoperna ²⁹⁵ Og och ²⁹⁶ Og kan också tillverkas i fusion av ²⁴⁸ Cm med ⁵⁰ Ti-projektiler. En sökning som började sommaren 2016 på RIKEN efter ²⁹⁵ Og i den 3:a kanalen för denna reaktion misslyckades, även om studien är planerad att återupptas; en detaljerad analys och tvärsnittsgräns lämnades inte. Dessa tyngre och troligen mer stabila isotoper kan vara användbara för att undersöka oganessons kemi.

Namngivning

Element 118 namngavs efter Yuri Oganessian , en pionjär inom upptäckten av syntetiska grundämnen , med namnet oganesson (Og). Oganessian och sönderfallskedjan av oganesson-294 avbildades på ett frimärke av Armenien som gavs ut den 28 december 2017.

Genom att använda Mendeleevs nomenklatur för namnlösa och oupptäckta beståndsdelar är oganesson ibland känd som eka-radon (fram till 1960-talet som eka-emanation , emanation är det gamla namnet för radon ). 1979 tilldelade IUPAC det systematiska platshållarnamnet ununoctium till det oupptäckta elementet, med motsvarande symbol för Uuo , och rekommenderade att det skulle användas tills efter bekräftad upptäckt av elementet. Även om de användes i stor utsträckning i det kemiska samhället på alla nivåer, från kemiklassrum till avancerade läroböcker, ignorerades rekommendationerna mest bland forskare på området, som kallade det "element 118", med symbolen E118 , (118) , eller till och med helt enkelt 118 .

Före tillbakadragandet 2001 hade forskarna från Berkeley tänkt att döpa grundämnet ghiorsium ( Gh ), efter Albert Ghiorso (en ledande medlem av forskargruppen).

De ryska upptäckarna rapporterade sin syntes 2006. Enligt IUPACs rekommendationer har upptäckarna av ett nytt grundämne rätt att föreslå ett namn. År 2007 uppgav chefen för det ryska institutet att laget övervägde två namn för det nya elementet: flyorium , för att hedra Georgy Flyorov , grundaren av forskningslaboratoriet i Dubna; och moskovium , som ett erkännande av Moskva-oblasten där Dubna ligger. Han uttalade också att även om grundämnet upptäcktes som ett amerikanskt samarbete, som tillhandahöll kaliforniummålet, borde grundämnet med rätta namnges efter Rysslands ära eftersom Flyorov Laboratory of Nuclear Reactions vid JINR var den enda anläggningen i världen som kunde uppnå detta resultat. Dessa namn föreslogs senare för element 114 (flerovium) och element 116 (moscovium). Flerovium blev namnet på element 114; det slutgiltiga namnet som föreslagits för element 116 var istället livermorium , med moscovium som senare föreslagits och accepterats för element 115 istället.

Traditionellt slutar namnen på alla ädelgaser på "-på", med undantag av helium , som inte var känt för att vara en ädelgas när det upptäcktes. IUPAC-riktlinjerna som var giltiga vid tidpunkten för godkännandet av upptäckten krävde dock att alla nya element skulle namnges med ändelsen "-ium", även om de visade sig vara halogener (traditionellt slutar på "-ine") eller ädelgaser (traditionellt slutar på "-på"). Medan det provisoriska namnet ununoctium följde denna konvention, rekommenderade en ny IUPAC-rekommendation publicerad 2016 att använda "-on"-ändelsen för nya element i grupp 18 , oavsett om de visar sig ha de kemiska egenskaperna hos en ädelgas.

Forskarna som var involverade i upptäckten av element 118, liksom de av 117 och 115 , höll ett telefonkonferens den 23 mars 2016 för att bestämma deras namn. Element 118 var det sista som beslutades om; efter att Oganessian ombads lämna samtalet, beslutade de återstående forskarna enhälligt att ha elementet "oganesson" efter sig. Oganessian var en pionjär inom forskning om supertunga grundämnen i sextio år och sträckte sig tillbaka till fältets grund: hans team och hans föreslagna tekniker hade lett direkt till syntesen av grundämnena 107 till 118. Mark Stoyer, en kärnkemist vid LLNL, erinrade sig senare, " Vi hade tänkt föreslå det namnet från Livermore, och saker och ting blev föreslagna samtidigt från flera håll. Jag vet inte om vi kan hävda att vi faktiskt föreslagit namnet, men vi hade tänkt det."

I interna diskussioner frågade IUPAC JINR om de ville att elementet skulle stavas "oganeson" för att matcha den ryska stavningen närmare. Oganessian och JINR vägrade detta erbjudande, med hänvisning till sovjettidens praxis att translitterera namn till det latinska alfabetet enligt reglerna för det franska språket ("Oganessian" är en sådan translitteration) och argumenterade att "oganesson" skulle vara lättare att länka till person. I juni 2016 meddelade IUPAC att upptäckarna planerade att ge elementet namnet oganesson (symbol: Og ). Namnet blev officiellt den 28 november 2016. 2017 kommenterade Oganessian namnet:

För mig är det en ära. Upptäckten av element 118 gjordes av forskare vid Joint Institute for Nuclear Research i Ryssland och vid Lawrence Livermore National Laboratory i USA, och det var mina kollegor som föreslog namnet oganesson. Mina barn och barnbarn har bott i USA i decennier, men min dotter skrev till mig och sa att hon inte sov den natten hon hörde för att hon grät.

— Yuri Oganessian

Namnceremonin för moscovium, tennessine och oganesson hölls den 2 mars 2017 vid Ryska vetenskapsakademin i Moskva.

I en intervju 2019, på frågan om hur det var att se hans namn i det periodiska systemet bredvid Einstein , Mendeleev , Curies och Rutherford , svarade Oganessian:

Inte lika mycket! Du förstår, inte som mycket. Det är brukligt inom vetenskapen att döpa något nytt efter dess upptäckare. Det är bara det att det finns få element, och detta händer sällan. Men titta på hur många ekvationer och satser i matematik som är uppkallade efter någon. Och inom medicin? Alzheimer , Parkinson . Det är inget speciellt med det.

Egenskaper

Förutom nukleära egenskaper har inga egenskaper hos oganesson eller dess föreningar uppmätts; detta beror på dess extremt begränsade och dyra produktion och det faktum att den förfaller mycket snabbt. Därför är endast förutsägelser tillgängliga.

Kärnstabilitet och isotoper

Huvudartikel: Isotoper av oganesson

Oganesson (rad 118) ligger något ovanför "stabilitetens ö" (vit ellips) och därmed är dess kärnor något stabilare än vad som annars förutspåtts.

Kärnornas stabilitet minskar snabbt med ökningen av atomnummer efter curium , element 96, vars halveringstid är fyra storleksordningar längre än för något efterföljande element. Alla nuklider med ett atomnummer över 101 genomgår radioaktivt sönderfall med halveringstider kortare än 30 timmar. Inga grundämnen med atomnummer över 82 (efter bly ) har stabila isotoper. Detta beror på den ständigt ökande Coulomb-avstötningen av protoner, så att den starka kärnkraften inte kan hålla ihop kärnan mot spontan fission länge. Beräkningar tyder på att i frånvaro av andra stabiliserande faktorer bör element med mer än 104 protoner inte existera. Men forskare på 1960-talet föreslog att de slutna kärnskalen runt 114 protoner och 184 neutroner skulle motverka denna instabilitet och skapa en ö av stabilitet där nuklider kan ha halveringstider som når tusentals eller miljoner år. Medan forskare fortfarande inte har nått ön, bekräftar blotta existensen av de supertunga elementen (inklusive oganesson) att denna stabiliserande effekt är verklig, och i allmänhet blir de kända supertunga nuklider exponentiellt längre livslängd när de närmar sig den förutsagda platsen för ön. Oganesson är radioaktiv , sönderfaller via alfasönderfall och spontan fission , med en halveringstid som verkar vara mindre än en millisekund . Detta är dock fortfarande längre än vissa förutspådda värden.

Beräkningar med hjälp av en kvanttunnelmodell förutsäger förekomsten av flera tyngre isotoper av oganesson med alfasönderfallshalveringstider nära 1 ms.

Teoretiska beräkningar gjorda på syntetiska vägar för, och halveringstiden för, andra isotoper har visat att vissa kan vara något mer stabila än den syntetiserade isotopen ²⁹⁴ Og, troligen ²⁹³ Og, ²⁹⁵ Og, ²⁹⁶ Og, ²⁹⁷ Og, ²⁹⁸ Og , ³⁰⁰ Og och ³⁰² Og (den sista som når N = 184 skalförslutning). Av dessa ²⁹⁷ Og ge de bästa chanserna att erhålla kärnor med längre livslängd, och kan därför bli fokus för framtida arbete med detta element. Vissa isotoper med många fler neutroner, som några som ligger runt ³¹³ Og, kan också ge längre livslängdskärnor.

I en kvanttunnelmodell förutspåddes alfasönderfallshalveringstiden för ²⁹⁴
Og vara 0,66
+0,23 −0,18 ms med det experimentella Q-värdet publicerat 2004. Beräkning med teoretiska Q-värden från den makroskopisk-mikroskopiska modellen av Muntian –Hofman–Patyk–Sobiczewski ger något lägre men jämförbara resultat.

Beräknade atomära och fysikaliska egenskaper

Oganesson är medlem i grupp 18 , nollvalenselementen . Medlemmarna i denna grupp är vanligtvis inerta mot de vanligaste kemiska reaktionerna (till exempel förbränning) eftersom det yttre valensskalet är helt fyllt med åtta elektroner . Detta ger en stabil, minimal energikonfiguration där de yttre elektronerna är tätt bundna. Man tror att på liknande sätt har oganesson ett slutet yttre valensskal där dess valenselektroner är arrangerade i en 7s ² 7p ⁶ -konfiguration .

Följaktligen förväntar sig vissa ochanesson att ha liknande fysikaliska och kemiska egenskaper som andra medlemmar i sin grupp, som närmast liknar ädelgasen ovanför den i det periodiska systemet, radon . Efter den periodiska trenden skulle oganesson förväntas vara något mer reaktiv än radon. Teoretiska beräkningar har dock visat att det skulle kunna vara betydligt mer reaktivt. Förutom att vara mycket mer reaktiv än radon kan oganesson vara ännu mer reaktiv än elementen flerovium och copernicium , som är tyngre homologer av de mer kemiskt aktiva grundämnena bly respektive kvicksilver . Anledningen till den möjliga förbättringen av den kemiska aktiviteten hos oganesson i förhållande till radon är en energisk destabilisering och en radiell expansion av det senast upptagna 7p- underskalet . Mer exakt leder avsevärda spin-omloppsinteraktioner mellan 7p-elektronerna och de inerta 7s-elektronerna effektivt till att ett andra valensskal stänger vid flerovium och en signifikant minskning av stabiliseringen av det slutna skalet av oganesson. Det har också beräknats att oganesson, till skillnad från de andra ädelgaserna, binder en elektron med frigörande av energi, eller med andra ord, den uppvisar positiv elektronaffinitet , på grund av den relativistiskt stabiliserade 8s energinivån och den destabiliserade 7p _3/2 nivån, medan copernicium och flerovium förutsägs inte ha någon elektronaffinitet. Icke desto mindre kvantelektrodynamiska korrigeringar visat sig vara ganska betydande för att minska denna affinitet genom att minska bindningen i anjonen Og - ^med 9%, vilket bekräftar betydelsen av dessa korrigeringar i supertunga element . 2022 beräkningar förväntar sig elektronaffiniteten för oganesson att vara 0,080(6) eV.

Genom att använda Monte Carlo-simuleringar och molekylära dynamikmetoder benchmarkerade mot mycket noggranna relativistiska kopplade klusterberäkningar , kunde det visas att oganesson har en smältpunkt på 325 ± 15 K och en kokpunkt på 450 ± 10 K. Den underliggande orsaken till detta beteende kan hittas i relativistiska effekter av spin-orbit (icke-relativistisk oganesson skulle smälta runt 220 K). Således skulle oganesson troligen vara ett fast ämne snarare än en gas under standardförhållanden , fastän fortfarande med en ganska låg smältpunkt.

Oganesson förväntas ha en extremt bred polariserbarhet , nästan dubbelt så stor som radon. På grund av sin enorma polariserbarhet förväntas oganesson ha en onormalt låg första joniseringsenergi på cirka 860 kJ/mol, liknande den för kadmium och mindre än de för iridium , platina och guld . Detta är betydligt mindre än de värden som förutspåtts för darmstadtium , roentgenium och copernicium, även om det är högre än det som förutspåtts för flerovium. Dess andra joniseringsenergi bör vara cirka 1560 kJ/mol. Även skalstrukturen i oganessons kärna och elektronmoln påverkas starkt av relativistiska effekter: valens- och kärnelektronunderskalen i oganesson förväntas "smetas ut" i en homogen Fermi-gas av elektroner, till skillnad från de "mindre relativistiska " " radon och xenon (även om det finns en viss begynnande delokalisering i radon), på grund av den mycket starka spin-orbit-splittringen av 7p-banan i oganesson. En liknande effekt för nukleoner, särskilt neutroner, är begynnande i den slutna neutron-skalkärnan ³⁰² Og och är starkt i kraft vid den hypotetiska supertunga slutna skalkärnan ⁴⁷² 164, med 164 protoner och 308 neutroner. Studier har också förutspått att på grund av ökande elektrostatiska krafter kan oganesson ha en halvbubblig struktur i protondensitet, med få protoner i centrum av dess kärna. Dessutom kan spin-omloppseffekter orsaka att bulk oganesson är en halvledare , med ett bandgap på 1,5 ± 0,6 eV förutsagt. Alla de lättare ädelgaserna är isolatorer : till exempel förväntas bandgapet för bulkradon vara 7,1 ± 0,5 eV .

Förutspådda föreningar

XeF
₄ har en kvadratisk plan molekylär geometri.

OgF
₄ förutspås ha en tetraedrisk molekylär geometri.

Den enda bekräftade isotopen av oganesson, ²⁹⁴ Og, har en alldeles för kort halveringstid för att kunna undersökas kemiskt experimentellt. Därför har inga föreningar av oganesson syntetiserats ännu. Ändå har beräkningar på teoretiska föreningar utförts sedan 1964. Det förväntas att om joniseringsenergin för grundämnet är tillräckligt hög kommer det att vara svårt att oxidera och därför skulle det vanligaste oxidationstillståndet vara 0 (som för ädelgaserna) ); detta verkar dock inte vara fallet.

Beräkningar på den diatomiska molekylen Og
₂ visade en bindningsinteraktion ungefär lika med den som beräknats för Hg
₂ och en dissociationsenergi på 6 kJ/mol, ungefär 4 gånger den för Rn
₂ . Mest slående beräknades den ha en bindningslängd kortare än i Rn
₂ med 0,16 Å, vilket skulle vara ett tecken på en signifikant bindningsinteraktion. Å andra sidan uppvisar föreningen OgH ⁺ en dissociationsenergi (med andra ord protonaffinitet för oganesson) som är mindre än den för RnH ⁺ .

Bindningen mellan oganesson och väte i OgH förutspås vara mycket svag och kan betraktas som en ren van der Waals-interaktion snarare än en sann kemisk bindning . Å andra sidan, med mycket elektronegativa element, verkar oganesson bilda mer stabila föreningar än till exempel copernicium eller flerovium . De stabila oxidationstillstånden +2 och +4 har förutspåtts existera i fluoriderna OgF
₂ och OgF
₄ . +6-tillståndet skulle vara mindre stabilt på grund av den starka bindningen av 7p _1/2 -underskalet. Detta är ett resultat av samma spin-omloppsinteraktioner som gör oganesson ovanligt reaktiv. Till exempel visades det att reaktionen mellan oganesson och F
₂ för att bilda föreningen OgF
₂ skulle frigöra en energi på 106 kcal/mol, varav cirka 46 kcal/mol kommer från dessa interaktioner. Som jämförelse är spin-omloppsinteraktionen för den liknande molekylen RnF
₂ cirka 10 kcal/mol av en bildningsenergi på 49 kcal/mol. Samma interaktion stabiliserar den tetraedriska Td _- konfigurationen för OgF
₄ , till skillnad från den kvadratiska plana D _4h en av XeF
₄ , som RnF
₄ också förväntas ha; detta beror på att OgF ₄ förväntas ha två inerta elektronpar (7s och 7p _1/2 ). Som sådan förväntas OgF ₆ vara obundet, vilket fortsätter en förväntad trend i destabiliseringen av +6-oxidationstillståndet (RnF ₆ förväntas också vara mycket mindre stabil än XeF ₆ ). Og-F-bindningen kommer med största sannolikhet att vara jonisk snarare än kovalent , vilket gör oganesson-fluoriderna icke-flyktiga. OgF ₂ förutspås vara delvis jonisk på grund av Oganessons höga elektropositivitet . Oganesson förutspås vara tillräckligt elektropositiv för att bilda en Og-Cl-bindning med klor .

En förening av oganesson och tennessine , OgTs ₄ , har förutspåtts vara potentiellt stabil kemiskt.

Se även

• Supertungt element
• Transuran element
• Stabilitets ö

Bibliografi

• Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; et al. (2017). "NUBASE2016-utvärderingen av kärntekniska egenskaper". Kinesisk fysik C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 .
•    Beiser, A. (2003). Concepts of modern physics (6:e upplagan). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-244848-1 . OCLC 48965418 .
•   Hoffman, DC ; Ghiorso, A .; Seaborg, GT (2000). The Transuranium People: The Inside Story . World Scientific . ISBN 978-1-78-326244-1 .
•   Kragh, H. (2018). From Transuranic to Superheavy Elements: A Story of Dispute and Creation . Springer . ISBN 978-3-319-75813-8 .
•    Zagrebaev, V.; Karpov, A.; Greiner, W. (2013). "Framtiden för forskning om supertunga element: Vilka kärnor kan syntetiseras inom de närmaste åren?". Journal of Physics: Conference Series . 420 (1): 012001. arXiv : 1207.5700 . Bibcode : 2013JPhCS.420a2001Z . doi : 10.1088/1742-6596/420/1/012001 . ISSN 1742-6588 . S2CID 55434734 .

Vidare läsning

•   Scerri, Eric (2007). Det periodiska systemet, dess berättelse och dess betydelse . New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-530573-9 .

externa länkar

• Media relaterade till Oganesson på Wikimedia Commons
• Fem sätt att det tyngsta elementet i det periodiska systemet är riktigt bisarrt , ScienceNews.org
• Element 118: Experiment på upptäckt , arkiv över upptäckarnas officiella webbsida
• Element 118, tyngsta någonsin, rapporterad för 1 000:e av en sekund, NYTimes.com.
• Det är Elemental: Oganesson
• Oganesson vid The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Påståenden om upptäckt av element 110, 111, 112, 114, 116 och 118 (IUPAC Technical Report)
• WebElements: Oganesson