Majtnerij

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži
Majtnerij,  109Mt
Majtnerij u periodnom sistemu
Hemijski element, Simbol, Atomski broj Majtnerij, Mt, 109
Serija Prelazni metali (pretpostavka)
Grupa, Perioda, Blok 9, 7, d
Izgled -
Zastupljenost 0 %
Atomske osobine
Atomska masa 268 u
Atomski radijus (izračunat) 128[1] (-) pm
Kovalentni radijus 129 pm
Van der Waalsov radijus - pm
Elektronska konfiguracija [Rn] 5f146d77s2[2]
Broj elektrona u energetskom nivou 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2
1. energija ionizacije 800,8 (procjena)[2] kJ/mol
2. energija ionizacije 1823,6 (procjena)[2] kJ/mol
3. energija ionizacije 2904,2 (procjena)[2] kJ/mol
Fizikalne osobine
Agregatno stanje čvrsto (pretpostavka)[2]
Kristalna struktura kubična plošno centrirana
Gustoća 37400[2] kg/m3
Magnetizam paramagnetičan (pretpostavka)[3]
Tačka topljenja K ( °C)
Tačka ključanja K ( °C)
Molarni volumen m3/mol
Toplota isparavanja kJ/mol
Toplota topljenja kJ/mol
Brzina zvuka m/s
Hemijske osobine
Oksidacioni broj 9, 8, 6, 4, 3, 1 (previđanje)[2]
Elektronegativnost (Pauling-skala)
Izotopi
Izo RP t1/2 RA ER (MeV) PR
278Mt

sin

7,6 s α 9,6 274Bh
276Mt

sin

0,72 s α 9,71 272Bh
274Mt

sin

0,44 s α 9,76 270Bh
270mMt?

sin

1,1 s α 266Bh
Sigurnosno obavještenje

Oznake upozorenja

Oznaka upozorenja nepoznata[4]
Obavještenja o riziku i sigurnosti R: /
S: /
Ostala upozorenja
Radioaktivnost
Radioaktivni element

Radioaktivni element
Ukoliko je moguće i u upotrebi, koriste se SI osnovne jedinice.
Ako nije drugačije označeno, svi podaci su podaci dobiveni mjerenjima u normalnim uslovima.

Majtnerij (latinski: meitnerium), prethodno je nosio ime Unnilennium (Une) jeste hemijski element sa simbolom Mt i atomskim brojem 109. On je ekstremno radioaktivni sintetički element (element koji se ne nalazi u prirodi već je napravljen u laboratoriji). Najstabilniji izotop mu je majtnerij-278, sa vremenom poluraspada od 7,6 sekundi. Ovaj element je prvi put napravljen u GSI Helmholtz Centru za istraživanje teških iona u blizini Darmstadta, Njemačka, 1982. godine. Ime je dobio po njemačkoj fizičarki Lisi Meitner.

U periodnom sistemu elemenata, majtnerij je svrstan u d-blok transaktinidnih elemenata. Član je 7. periode i stavljen je u 9. grupu elemenata, iako nisu izvršeni hemijski eksperimenti koji bi dokazali da se majtnerij ponaša kao teži homolog iridija koji se nalazi iznad njega u grupi 9. Izračuni pokazuju da bi majtnernij mogao imati slične osobine poput svojih lakših homologa, kobalta, rodija i iridija.

Historija[uredi | uredi izvor]

Majtnerij je dobio ime po austrijskoj fizičarki Lise Meitner, jednoj od otkrivača nuklearne fisije.

Majtnerij su prvi put sintetizirali 29. augusta 1982. godine njemački istraživački tim prevođen Peter Armbrusterom i Gottfried Münzenbergom na Institutu za istraživanje teških iona (Gesellschaft für Schwerionenforschung) u Darmstadtu.[5]

Tim naučnika je bombardirao metu sačinjenu od bizmuta-209 sa ubrzanim jezgrima izotopa željeza-58 te su uspjeli identificirati jedan atom izotopa majtnerija-266:

209Bi + 58Fe → 266Mt + neutron

Etimologija[uredi | uredi izvor]

Ime elementa 109 bilo je predmet određenih kontroverzi (transfermijskih ratova) koje su se u naučnim krugovima javile u vezi imena elemenata od 104 do 109, međutim ime za majtnerij bio je jedini prijedlog te nikad nije bio upitan.[6][7] Ime majtnerij (Mt) predloženo je u čast austrijskoj fizičarki Lisi Meitner, jednoj od pronalazača protaktinija (zajedno sa Ottom Hahnom),[8][9][10][11][12] i jednoj od otkrivača nuklearne fisije.[13] Godine 1994. ime je preporučio IUPAC,[6] a zvanično je usvojeno 1997. godine.[7] Ovo je jedini element koji je dobio ime po nemitološkoj ženi (kirij je dobio ime po supružnicima Curie).[14]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Majtnerij nema ni stabilnih ni prirodnih izotopa. U laboratorijama je sintetizirano nekoliko radioaktivnih izotopa, bilo fuzijom dva atoma bilo raspadom izotopa nekih težih elemenata. Do 2014. otkriveno je osam različitih izotopa majtnerija, sa atomskim masama od 266, 268, 270 i 274–278, od kojih dva, 268Mt i 270Mt, imaju poznata ali nepotvrđena metastabilna stanja. Većina od ovih izotopa raspada se putem alfa raspada, mada neki od njih iskazuju i spontanu fisiju.[15]

Stabilnost[uredi | uredi izvor]

Svi izotopi majtnerija su ekstremno nestabilni i radioaktivni, općenito, teži izotopi su stabilnijih od lakših. Najstabilniji poznati izotop majtnerija, 278Mt, je također i njegov najteži poznati izotop. Njegovo vrijeme poluraspada iznosi 7,6 sekundi. Postoji i metastabilni nuklearni izomer, 270mMt, čije vrijeme poluraspada iznosi preko jedne sekunde. Izotopi 276Mt i 274Mt imaju vremena poluraspada od 0,72 i 0,44 sekunde, respektivno. Ostala četiri izotopa imaju vremena poluraspada između 1 i 20 milisekundi.[15]

Za još uvijek neotkriveni izotop 281Mt predviđa se da bi mogao biti najstabilniji u odnosu na beta-raspad;[16] međutim nijedan do sada poznati izotop majtnerija ne raspada se putem ovog raspada.[15] Za neke od još nepoznatih izotopa, kao što bi mogli biti 265Mt, 272Mt, 273Mt, i 279Mt, pretpostavlja se da bi imali vremena poluraspada duža od poznatih izotopa.[15][17] Prije nego što su otkriveni, za izotope 274Mt i 277Mt se također predviđalo da bi mogli imati duga vremena poluraspada od 20 sekundi i 1 minute, respektivno, međutim kasnije je otkriveno da imaju mnogo kraća vremena poluraspada od samo 0,44 sekunde i 5 milisekundi, respektivno.[15]

Pretpostavljene osobine[uredi | uredi izvor]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Majtnerij je sedmi član 6d serije prelaznih metala. Pošto se pokazalo da element 112 (kopernicij) pokazuje osobine prelaznih metala, očekuju se da bi svi elementi od 104 (raderfordij) do 112 mogli fomirati četvrtu seriju prelaznih metala, sa majtnerijem kao dijelom platinske grupe metala.[11] Izračuni njegovog potencijala ionizacije te atomskih i ionskih radijusa pokazuju da su slični onima od njegovog lakšeg homologa iridija, što implicira da osnovne osobine majtnerija odgovaraju onima drugih elemenata iz 9. grupe: kobalta, rodija i iridija.[2]

Pretpostavke mogućih hemijskih osobina majtnerija još uvijek nisu privukle pažnju. Očekuje se da bi majnterij mogao biti i plemeniti metal. Na osnovu najstabilnijeg oksidacijskog stanja lakših elemenata 9. grupe, predviđa se da bi najstabilnija oksidacijska stanja majtnerija mogla biti +6, +3 i +1, među kojima bi stanje +3 moglo biti najstabilnije u vodenim rastvorima. Usporedbe radi, rodij i iridij iskazuju najviše oksidacijsko stanje +6, dok su najstabilnija stanja +4 i +3 za iridij i +3 za rodij.[2] Grupa 9. hemijskih elemenata je prva grupa prelaznih metala koja iskazuje niža oksidacijska stanja od broja grupe, mada stanje +9 nije poznato ni za jedan poznati element. Oksidacijsko stanje +9 bi se moglo javiti kod majtnerij nonafluoridu (MtF9) i kationu [MtO4]+, mada se očekuje da je [IrO4]+ stabilniji.[18] Za tetrahalide majtnerija se također predviđa da bi mogli imati sličnu stabilnost kao i iridijevi, dakle u stabilnom stanju +4.[19] Dalje se očekuje da bi maksimalna oksidacijska stanja elemenata od borija (element 107) do darmštatija (element 110) mogla biti stabilna u gasnoj fazi ali ne i u vodenim rastvorima.[2]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Očekuje se da majtnerij bude u čvrstom stanju pod normalnim uslovima te se prepostavlja da ima plošno-centričnu kubičnu kristalnu strukturu, slično kao i njegov lakši srodnik iz grupe, iridij.[20] Majtnerij bi mogao biti veoma teški metal sa gustoćom od oko 37,4 g/cm3, što bi bilo druga najveća od svih poznatih 118 elemenata, manja samo od pretpostavljene gustoće svog komšije iz periodnog sistema, elementa hasija (41 g/cm3).

U usporedbi, najgušći poznati element čija je gustoća naučno utvrđena, osmij ima gustoću od samo 22,61 g/cm3. Gustoća majtnerija je rezultat velike atomske težine njegovih atoma, kontrakcije lantanoida i aktinoida i relativističkih efekata, mada bi proizvodnja dovoljnih količina majtnerija radi mjerenja ovih količina bila nepraktična, a uzorak bi se vrlo brzo raspao.[2] Također, pretpostavlja se da bi majtnerij mogao biti paramagnetičan.[3]

Teoretičari predviđaju da bi kovalentni radijus majtnerija mogao biti od 6 do 10 pm veći od onog kod iridija.[21] Naprimjer, dužina veze Mt–O se očekuje da bude oko 1,9 Å.[22] Atomski radijus majtnerija se predviđa da bi mogao biti oko 128 pm.[1]

Eksperimentalna hemija[uredi | uredi izvor]

Nedvosmisleno određivanje hemijskih osobina majtnerija još uvijek nije okončano[23][24] zbog njegovih kratkoživućih izotopa[2] i ograničenog broja hlapljivih (isparljivih) spojeva koji bi se mogli proučavati u vrlom malim količinama. Jedan od malobrojnih spojeva ovog elementa za koji se smatra da bi mogao biti dovoljno isparljiv jeste majtnerij-heksafluorid (MtF6), kao i njegov lakši homolog iridij-heksafluorid (IrF6) koji je isparljiv iznad 60 °C, tako bi i analogni spoj majtnerija također mogao biti dovoljno isparljiv.[11] Isparljivi oktafluorid (MtF8) bi također mogao postojati.[2]

Da bi se provela hemijska istraživanja na nekom od tranaktinidnih elemenata, moraju se dobiti najmanje četiri njegova atoma, vrijeme poluraspada izotopa koji se ispituje mora bit najmanje 1 sekundu, a brzina proizvodnje mora biti najmanje jedan atom sedmično.[11] Čak i što je vrijeme poluraspada 278Mt, najstabilnijeg poznatog izotopa majtnerija, iznosi 7,6 sekundi što je dovoljno dugo da se izvedu hemijska ispitivanja, naredna prepreka je potreba da se poveća brzina proizvodnje izotopa majtnerija kako bi se omogućilo odvijanje eksperimenata tokom sedmica ili mjeseci, čime bi se dobili statistički značajni rezultati. Izdvajanje i detekcija se mora obavljati neprestano da bi se odvojili izotopi majtnerija a automatizirani sistemi zatim mogu vršiti eksperiment o hemiji majtnerija u gasnoj fazi i rastvorima pošto se procjenjuje da su prinosi kod težih elemenata znatno manji nego kod lakših; mogle bi se iskoristiti neke tehnike izdvajanja (separacije) korištene u istraživanju borija i hasija. Međutim, za eksperimentalnu hemiju majtnerija ne postoji dovoljno zainteresiranosti kao što postoji za teže elemente od kopernicija do livermorija.[2][23][25]

Nacionalna laboratorija Lawrence Berkeley pokušala je sintetizirati izotop 271Mt tokom 2002. i 2003. u svrhu mogućeg hemijskog istraživanja majtnerija, pošto se očekivalo da bi on mogao biti stabilniji od izotopa oko njega jer ima 162 neutrona, tj. magični broj neutrona za deformisana jegra. Njegovo vrijeme poluraspada se predviđalo da iznosi nekoliko sekundi, što je dovoljno dugo za hemijska istraživanja.[2][26] Međutim, tokom eksperimenta nije dobijen niti jedan atom 271Mt,[27] pa do danas ovaj izotop majtnerija ostaje neotkriven.[15]

Eksperiment kojim se odredile hemijske osobine tranaktinida bi bio neophodan za usporedbu spoja ovog transaktinida sa analognim spojevima nekih od njegovih lakših homologa:[2] naprimjer, u hemijskoj karakterizaciji hasija, hasij-tetroksid (HsO4) je uspoređen sa analognim spojem osmija, osmij-tetroksidom (OsO4).[28] U preliminarnom koraku prema određivanju hemijskih osobina majtnerija, GSI je pokušala sublimaciju spojeva rodija, rodij(III)-oksida (Rh2O3) i rodij(III)-hlorida (RhCl3). Međutim, makroskopske količine ovog oksida nisu sublimirane sve do 1000 °C, a hlorid sve do 780 °C, a i tada tek u prisustvu aerosolnih čestica ugljika: ove temperature su daleko previsoke za takve procedure da bi se koristile na majtneriju, jer većina najmodernijih metoda koje se koriste za ispitivanje hemije superteških elemenata nisu efikasne iznad 500 °C.[24]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b Fricke, Burkhard (1975). Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties. Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry 21: 89–144. doi:10.1007/BFb0116498
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Haire, Richard G. (2006). "Transactinides and the future elements". The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3. izd. iz.). Dordrecht, Holandija: Springer Science+Business Media. ISBN 1-4020-3555-1. 
  3. ^ a b Saito, Shiro L. (2009). "Hartree–Fock–Roothaan energies and expectation values for the neutral atoms He to Uuo: The B-spline expansion method". Atomic Data and Nuclear Data Tables 95 (6): 836.  doi:10.1016/j.adt.2009.06.001
  4. ^ EU ovaj element još uvijek nije stavila na spisak opasnih elemenata, međutim trenutno nije moguće pronaći pouzdani izvor ili literaturu o opasnim svojstvima ove supstance. Radioaktivnost ne spada u opasna svojstva koja se ovdje navode.
  5. ^ doi:10.1007/BF01420157
  6. ^ a b "Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1994)". Pure and Applied Chemistry 66 (12): 2419. 1994.  doi:10.1351/pac199466122419
  7. ^ a b Rayner-Canham, Geoff; Zheng, Zheng (2007). "Naming elements after scientists: An account of a controversy". Foundations of Chemistry 10: 13.  doi:10.1007/s10698-007-9042-1
  8. ^ PMID 11206992 (PubMed)
  9. ^ PMID 7014939 (PubMed)
  10. ^ PMID 4573793 (PubMed)
  11. ^ a b c d Griffith, W. P. (2008). "The Periodic Table and the Platinum Group Metals". Platinum Metals Review 52 (2): 114.  doi:10.1595/147106708X297486
  12. ^ Rife, Patricia (2003). "Meitnerium". Chemical & Engineering News 81 (36): 186.  doi:10.1021/cen-v081n036.p186
  13. ^ Wiesner, Emilie; Settle, Frank A. (2001). "Politics, Chemistry, and the Discovery of Nuclear Fission". Journal of Chemical Education 78 (7): 889.  doi:10.1021/ed078p889
  14. ^ Royal Society of Chemistry – Visual Element Periodic Table
  15. ^ a b c d e f Sonzogni, Alejandro. "Interactive Chart of Nuclides". Brookhaven National Laboratory. Pristupljeno 6.6.2008. 
  16. ^ Nie, G. K. (2005). "Charge radii of β-stable nuclei". Modern Physics Letters A 21 (24): 1889.  doi:10.1142/S0217732306020226
  17. ^ Gray, Theodore (2002–2010). "The Photographic Periodic Table of the Elements". Pristupljeno 16.11.2012. 
  18. ^ Himmel, Daniel; Knapp, Carsten; Patzschke, Michael; Riedel, Sebastian (2010). How Far Can We Go? Quantum-Chemical Investigations of Oxidation State +IX. ChemPhysChem 11 (4): 865–9. doi:10.1002/cphc.200900910 PMID 20127784 (PubMed)
  19. ^ Ionova, G. V.; Ionova, I. S.; Mikhalko, V. K.; Gerasimova, G. A.; Kostrubov, Yu. N.; Suraeva, N. I. (2004). Halides of Tetravalent Transactinides (Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, 110th Element): Physicochemical Properties. Russian Journal of Coordination Chemistry 30 (5): 352. doi:10.1023/B:RUCO.0000026006.39497.82
  20. ^ Östlin, A.; Vitos, L. (2011). "First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals". Physical Review B 84 (11).  doi:10.1103/PhysRevB.84.113104
  21. ^ Pyykkö, Pekka; Atsumi, Michiko (2009). "Molecular Double-Bond Covalent Radii for Elements Li—E112". Chemistry – A European Journal 15 (46): 12770.  doi:10.1002/chem.200901472
  22. ^ Van Lenthe, E.; Baerends, E. J. (2003). "Optimized Slater-type basis sets for the elements 1–118". Journal of Computational Chemistry 24 (9): 1142–56.  PMID 12759913 (PubMed) doi:10.1002/jcc.10255
  23. ^ a b Düllmann Christoph E. (2012). "Superheavy elements at GSI: a broad research program with element 114 in the focus of physics and chemistry". Radiochimica Acta 100 (2): 67–74. doi:10.1524/ract.2011.1842. 
  24. ^ a b Haenssler, F. L.; Düllmann, Ch. E.; Gäggeler, H. W.; Eichler, B. "Thermatographic investigation of Rh and 107Rh with different carrier gases". Pristupljeno 15.10.2012. 
  25. ^ Eichler Robert (2013). "First foot prints of chemistry on the shore of the Island of Superheavy Elements". Journal of Physics: Conference Series (IOP Science) 420 (1). doi:10.1088/1742-6596/420/1/012003. Pristupljeno 11.9.2014. 
  26. ^ Smolańczuk R. (1997). "Properties of the hypothetical spherical superheavy nuclei". Phys. Rev. C 56 (2): 812–24. Bibcode:1997PhRvC..56..812S. doi:10.1103/PhysRevC.56.812. 
  27. ^ Zielinski P. M. et al. (2003). "The search for 271Mt via the reaction 238U + 37Cl", Godišnji izvještaj GSI. Pristupljeno 1.3.2008.
  28. ^ Düllmann, Ch. E za Univ. Bern - PSI - GSI - JINR - LBNL - Univ. Mainz - FZR - IMP - saradnja. "Chemical investigation of hassium (Hs, Z=108)". Pristupljeno 15.10.2012.