Rendgenij

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Rendgenij,  111Rg
Rendgenij u periodnom sistemu
Hemijski element, Simbol, Atomski broj Rendgenij, Rg, 111
Serija Prelazni metali
Grupa, Perioda, Blok 11, 7, d
Izgled -
CAS registarski broj 54386-24-2
Zastupljenost 0 %
Atomske osobine
Atomska masa 280 u
Atomski radijus (izračunat) 138 (?)[1][2] (-) pm
Kovalentni radijus 121 (?)[3] pm
Van der Waalsov radijus - pm
Elektronska konfiguracija [Rn] 5f146d97s2 (?)
Broj elektrona u energetskom nivou 2, 8, 18, 32, 32, 17, 2
1. energija ionizacije 1022,7 (?) kJ/mol
2. energija ionizacije 2074,4 (?) kJ/mol
3. energija ionizacije 3077,9 (?)[1] kJ/mol
Fizikalne osobine
Agregatno stanje čvrsto (?)[4]
Kristalna struktura kubična prostorno centrirana (?)[4]
Gustoća 28700 (?)[1] kg/m3
Magnetizam ?
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 5, 3, 1, −1[1]
Elektronegativnost (Pauling-skala)
Izotopi
Izo RP t1/2 RA ER (MeV) PR
272Rg

sin

3,8 ms α 11,44 268Mt
274Rg

sin

6,4 ms α 11,6 270Mt
278Rg

sin

4,2 ms α 10,7 274Mt
279Rg

sin

170 ms α 10,5 275Mt
280Rg

sin

3,6 s α 10,0 276Mt
Sigurnosno obavještenje

Oznake upozorenja

Oznaka upozorenja nepoznata[5]
Obavještenja o riziku i sigurnosti R: /
S: /
Ostala upozorenja
Radioaktivnost
Radioaktivni element

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

Rendgenij je hemijski element sa simbolom Rg i atomskim brojem 111. To je ekstremno radioaktivni vještački element koji se ne nalazi u prirodi i može se sintetizirati samo u laboratoriji. Njegov najstabilniji, do danas poznati, izotop je Rg-282, sa vremenom poluraspada od 2,1 minute, mada se pretpostavlja da bi izotop Rg-286 mogao imati nešto duže vrijeme poluraspada od 10,7 minuta. Ovaj element prvi put je sintetiziran 1994. godine u Centru za istraživanje teških iona GSI Helmholtz sa sjedištem u blizini njemačkog grada Darmstadta. Dobio je naziv po imenu njemačkog fizičara Wilhelma Conrada Röntgena.

U periodnom sistemu elemenata nalazi se u d bloku transaktinoidnih elemenata. Član je 7. periode i 11. grupe hemijskih elemenata, iako izvedeni hemijski eksperimenti potvrđuju da se on ponaša kao teži homolog zlata u 11. grupi, odnosno deveti član 6d serije prelaznih metala. Prema proračunima, rendgenij bi mogao imati slične osobine kao njegovi lakši homolozi: bakar, srebro i zlato, mada bi mogle postojati i znatne razlike između njih.

Historija[uredi | uredi izvor]

Rendgenij je prvi put sintetiziran u laboratoriji Društva za istraživanje teških iona (GSI, njemački: Gesellschaft für Schwerionenforschung) u njemačkom Darmstadtu gdje je međunarodni tim pod vodstvom Sigurda Hofmanna 8. decembra 1994. izvršio sintezu elementa 111.[6] Naučnici su bombardirali metu sačinjenu iz izotopa bizmuta-209 jako ubrzanim jezgrima atoma nikla-64 i pri tome su detektirali jedan atom izotopa rendgenija-272:[7]

209
 83
Bi + 64
28
Ni → 272
111
Rg + 1
0
n

Međutim, ista reakcija je već bila izvedena na Zajedničkom institutu za nuklearna istraživanja (JINR) u ruskom (u to vrijeme SSSR) gradu Dubna 1986. godine, ali tokom tog eksperimenta nije zapažen niti jedan atom 272Rg.[8] Godine 2001, zajednička komisija IUPAC/IUPAP (JWP) zaključila je da ne postoji dovoljno dokaza da je otkriće bilo u to vrijeme u Dubni.[9] Tim GSI je ponovio iste eksperimente 2002. godine te je dobio još tri atoma.[10][11] U svom izvještaju 2003. JWP komisija je odlučila da GSI timu treba pripasti čast za otkriće ovog elementa.[12]

Etimologija[uredi | uredi izvor]

Element je dobio ime po Wilhelmu Röntgenu.

Po Mendeljejevoj nomenklaturi za neotkrivene i neimenovane elemente, rendgenij bi trebao biti nazvan eka-zlato. Godine 1979. IUPAC je objavio preporuke prema kojima bi se ovaj element trebao nazivan unununij (prema čemu bi simbol trebao biti Uuu),[13] što predstavlja sistematsko ime za element koji bi služio kao privremena oznaka dok se element ne otkrije (i otkriće bude nedvosmisleno potvrđeno), nakon čega bi se izabralo novo, stalno ime elementa. Iako je naziv rendgenij široko korišten u okvirima zajednica hemičara na svim nivoima, počev od školskih učionica, naprednih priručnika i drugdje, preporuke IUPAC-a naučnici su vrlo često zanemarivali u praksi, nazivajući element jednostavno element 111, sa simbolom E111, zatim (111) ili čak 111.[1]

Naziv rendgenij (Rg) predložio je 2004. godine tim naučnika sa GSI instituta[14] u čast njemačkog fizičara Wilhelma Röntgena, naučnika koji je otkrio x-zrake.[14] Taj naziv prihvatio je IUPAC 1. novembra 2004. godine.[14]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Rendgenij nema ni jedan stabilni niti prirodno rasprostranjeni izotop. Do danas je sintetizirano nekoliko radioaktivnih izotopa u laboratorijama, bilo fuzijom jezgara lakših elemenata ili u vidu međuproizvoda lanca raspada težih elemenata. Poznato je devet različitih izotopa rendgenija sa atomskim masama 272, 274, 278–283 i 286 (mada su 283 i 286 još nepotvrđeni), od kojih dva izotopa, Rg-272 i Rg-274 imaju poznata metastabilna stanja, iako su i ona također još uvijek nepotvrđena. Svi ovi izotopi raspadaju se alfa-raspadom ili spontanom fisijom.[15]

Stabilnost i vrijeme poluraspada[uredi | uredi izvor]

Spisak izotopa rendgenija
Izotop
Vrijeme
poluraspada[15]
Vrsta
raspada[15]
Godina
otkrića
Reakcija
272Rg 3,8 ms ? α 1994 209Bi(64Ni,n)[6]
273Rg 5? ms α ? neotkriven
274Rg 6,4 ms α 2004 278Nh(—,α)[16]
275Rg 10? ms α ? neotkriven
276Rg 100? ms α, SF ? neotkriven
277Rg 1? s α, SF ? neotkriven
278Rg 4,2 ms α 2006 282Nh(—,α)[17]
279Rg 0,17 s α 2003 287Mc(—,2α)[17]
280Rg 3,6 s α 2003 288Mc(—,2α)[17]
281Rg 17+6
−3
s
α, SF 2009 293Ts(—,3α)[18][19]
282Rg 2,1+1,4
−0,6
min
α 2009 294Ts(—,3α)[19]
283Rg 5,1 min? SF 1998? 283Cn(ee)?
284Rg neotkriven
285Rg neotkriven
286Rg 10,7 min? α 1998? 290Fl(eeα)?

Svi izotopi rendgenija su ekstremno nestabilni i radioaktivni; općenito, što je izotop teži, ujedno je i stabilniji od lakših izotopa. Najstabilniji poznati izotop rendgenija, 282Rg, istovremeno je i najteži do danas otkriveni izotop ovog elementa; njegovo vrijeme poluraspada iznosi 2,1 minute. (Do danas ne potvrđeni 286Rg je još teži izotop te bi prema proračunima mogao imati još duže vrijeme poluraspada od oko 10,7 minuta, što bi značilo da je jedan od najdugovječnijih superteških nuklida; slično tome, nepotvrđeni izotop 283Rg bi mogao imati vrijeme poluraspada od oko 5,1 minuta.) Izotopi 280Rg i 281Rg također imaju vremena poluraspada duža od jedne sekunde. Svi ostali izotopi imaju vremena poluraspada u rasponu od nekoliko milisekundi.[15] Za, do danas neotkriveni, izotop 287Rg predviđa se da bi mogao biti najstabilniji izotop u pogledu beta-raspada;[20] međutim, za niti jedan izotop rendgenija nije poznato da se raspada na taj način.[15] Zasad još nepoznati izotop 277Rg bi također mogao imati vrijeme poluraspada duže od jedne sekunde. Prije nego što su otkriveni, za izotope 278Rg, 281Rg i 282Rg bilo je predviđano da bi imali vremena poluraspada od jedne sekunde, jedne i četiri minute, respektivno; ipak, nakon otkrića njihova vremena poluraspada izmjerena su značajno kraća: 4,2 milisekunde, 17 sekundi i 2,1 minute, istim redom. Na sličan način, mjerenjem vremena poluraspada nepotvrđenog izotopa 283Rg od 5,1 minute, također su značajno smanjena prethodna predviđanja za njega, koja su se kretala do 10 minuta.[15]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Rendgenij je deveti član 6d serije prelaznih metala. Kako je za kopernicij (element 112) dokazano da je metal 12. grupe PSE, očekivalo se da bi svi elementi počev od elementa 104 do 111 trebali nastaviti četvrtu seriju prelaznih metala.[21] Kalkulacije njihovih potencijala ionizacije kao i atomskih i ionskih radijusa atoma pokazale su da je on sličan svom lakšem homologu zlatu, što impllicira da bi osnovne osobine rendgenija mogle biti u velikoj mjeri slične osobinama drugih elemenata iz 11. grupe: bakru, srebru i zlatu; ipak, postoje i predviđanja da bi rendgenij mogao pokazivati i brojne razlike od svojih lakših homologa.[1]

Predviđa se da bi rendgenij mogao biti i plemeniti metal. Na osnovu najstabilnijih oksidacijskih stanja lakših elemenata iz 11. grupe periodnog sistema, za rendgenij se previđa da bi mogao imati stabilna oksidacijska stanja +5 i +3, te nešto manje stabilno stanje +1. Stanje +3 bi prema predviđanjima trebalo biti najstabilnije. Za rendgenij(III) se očekuje da ima reaktivnost sličnu onoj kod zlata(III), ali bi mogla biti dosta stabilnija i gradila širi spektar spojeva. Zlato gradi i donekle stabilno stanje −1 zbog relativističkih efekata, a postoje naznake da bi se tako mogao ponašati i rendgenij:[1] ipak, afinitet prema elektronu kod rendgenija bi se mogao očekivati da bude oko 1,6 eV, što je značajno niže od vrijednosti kod zlata koja iznosi 2,3 eV, tako da eventualni rentgenidi ne bi mogli biti stabilni a možda i nemogući.[2] Orbitale 6d su destabilizirane zbog relativističkih efekata i interakcija sprin–orbitala blizu kraja četvrte serije prelaznih metala, zbog čega bi visoko oksidacijsko stanje rendgenija(V) moglo biti stabilnije od njegovog lakšeg homologa zlata(V) (poznato samo u jednom spoju) jer 6d elektroni učestvuju u vezi u značajnijem obimu. Interakcije spin-orbitala stabiliziraju molekularne spojeve rendgenija sa više vezujućih 6d elektrona; naprimjer, za RgF
6
se očekuje da bi mogao biti stabilniji od RgF
4
, a za koji se opet očekuje da bi trebao biti stabilniji od RgF
2
. Za rendgenij(I) se očekuje da bi se vrlo teško mogao dobiti.[1][22][23] Zlato vrlo lahko gradi cijanidne komplekse Au(CN)
2
, koji se koriste za izdvajanje zlata iz ruda putem procesa cijanidizacije zlata; a za rendgenij se očekuje da slijedi taj obrazac i gradi Rg(CN)
2
.[24]

Moguća hemija rendgenija privukla je znatno više pažnje od hemije prethodna dva sintetička elementa, majtnerija i darmštatija, jer se za valentnu s- podljusku kod elemenata 11. grupe očekuje da će biti znatno relativistički koncentrirana naročito snažno kod rendgenija.[1] Izračuni za molekularni spoj RgH pokazuju relativističke efekte dvostruke snage veze rendgenij-vodik, čak iako je oslabljena zbog interakcije spin-orbitala za 0,7 eV. Spojevi AuX i RgX, gdje je X = F, Cl, Br, O, Au ili Rg, su također proučavani.[1][25] Za ion Rg+ se predviđa da bi mogao biti najmekši metali ion, čak mekši i od Au+, mada ne postoje slaganja među naučnicima o tome da li se on ponaša kao kiselina ili baza.[26][27] U vodenim rastvorima, ion Rg+ bi mogao graditi vodeni ion [Rg(H2O)2]+, gdje dužina veze Rg-O iznosi 207,1 pm. Očekuje se i da bi Rg(I) mogao graditi komplekse sa amonijakom, fosfinom i vodik-sulfidom.[27]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Za rendgenij se očekuje da bude u čvrstom agregatnom stanju u standardnim uslovima temperature i pritiska, te da se kristalizira u prostorno-centriranu kubičnu strukturu, za razliku od svojih lakših kongenera koji se kristaliziraju u plošno-centriranu kubičnu strukturu, a zbog očekivanja da bi rendgenij mogao imati drugačiju gustoću naboja elektrona od njih.[4] On bi mogao biti veoma teški metal, gustoće oko 28,7 g/cm3. Za usporedbu, najgušći poznati element koji ima izmjerenu gustoću je osmij, a ona iznosi "samo" 22,59 g/cm3.[28] Ovako velika gustoća rezultat je velike atomske težine rendgenija, efekat kontrakcije lantanoida i aktinoida kao i relativistički efekat, iako bi proizvodnja dovoljne količine rendgenija da bi se ova vrijednost izmjerila bila vrlo nepraktična, a uzorak bi se raspao u kratkom vremenu.[1]

Stabilni elemente 11. grupe PSE, bakar, srebro i zlato, imaju konfiguraciju vanjskih elektrona nd10(n+1)s1. Za svaki od ovih elemenata, prvo pobuđeno stanje njihovih atoma ima konfiguraciju nd9(n+1)s2. Zbog kuplovanja spin-orbitala između d elektrona, ovo stanje se dijeli na par nivoa energija. Za bakar, razlika u energiji između osnovnog i najnižeg pobuđenog stanja uzrokuje da ovaj metal poprimi crvenkastu nijansu. Kod srebra, energetski raspon je još širi te je metal karakterističnog sjaja. Međutim, porastom atomskog broja, pobuđeni nivoi se stabiliziraju usljed relativističkih efekata pa se kod zlata energetski raspon ponovno smanjuje pa zlato zbog ima žute (zlatne) nijanse. Kod rendgenija, proračuni daju naznaku da je 6d97s2 nivo do te mjere stabiliziran da čak postaje osnovno stanje dok nivo 6d107s1 postaje prvo pobuđeno stanje. Rezultirajuća razlika u energijama između novog osnovnog stanja i prvog pobuđenog stanja je ista kao i kod srebra, pa se očekuje da bi rendgenij mogao biti dosta sličan srebru po izgledu.[29] Za atomski radijus rendgenija očekuje se da bi mogao iznositi oko 138 pm.[1]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l Darleane C.; Lee Diana M.; Pershina Valeria (2006). "Transactinides and the future elements". u Morss Norman M.; Edelstein Fuger; Jean Hoffman. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3 iz.). Dordrecht, Holandija: Springer Science+Business Media. ISBN 1-4020-3555-1. 
  2. ^ 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. Pristupljeno 4. 10. 2013. 
  3. ^ Chemical Data. Roentgenium - Rg, Royal Chemical Society
  4. ^ a b c Östlin A.; Vitos L. (2011). "First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals". Physical Review B 84 (11). Bibcode:2011PhRvB..84k3104O. doi:10.1103/PhysRevB.84.113104. 
  5. ^ 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.
  6. ^ a b Hofmann, S.; Ninov V.; Heßberger F. P.; Armbruster P. et al. (1995). "The new element 111". Zeitschrift für Physik A 350 (4): 281–282. Bibcode:1995ZPhyA.350..281H. doi:10.1007/BF01291182. 
  7. ^ A. Stwertka (2002). Guide to the elements (2 iz.). New York/Oxford: Oxford University Press. str. 278. ISBN 9780195150278. 
  8. ^ Barber, R. C.; Greenwood N. N.; Hrynkiewicz A. Z.; Jeannin Y. P.; Lefort M. et al. (1993). "Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements". Pure and Applied Chemistry 65 (8): 1757. doi:10.1351/pac199365081757. 
  9. ^ Karol; Nakahara H.; Petley B. W.; Vogt E. (2001). "On the discovery of the elements 110–112". Pure Appl. Chem. 73 (6): 959–967. doi:10.1351/pac200173060959. 
  10. ^ Hofmann S.; Heßberger F. P.; Ackermann D.; Münzenberg G.; Antalic S. et al. (2002). "New results on elements 111 and 112". European Physical Journal A 14 (2): 147–157. doi:10.1140/epja/i2001-10119-x. 
  11. ^ Hofmann et al.. "New results on element 111 and 112". GSI report 2000. Pristupljeno 2. 3. 2008. 
  12. ^ Karol P. J.; Nakahara H.; Petley B. W.; Vogt E. (2003). "On the claims for discovery of elements 110, 111, 112, 114, 116, and 118". Pure Appl. Chem. 75 (10): 1601–1611. doi:10.1351/pac200375101601. 
  13. ^ Chatt, J. (1979). "Recommendations for the naming of elements of atomic numbers greater than 100". Pure and Applied Chemistry 51 (2): 381–384. doi:10.1351/pac197951020381. 
  14. ^ a b c Corish; Rosenblatt G. M. (2004). "Name and symbol of the element with atomic number 111". Pure Appl. Chem. 76 (12): 2101–2103. doi:10.1351/pac200476122101. 
  15. ^ a b c d e f Sonzogni, Alejandro. "Interactive Chart of Nuclides". National Nuclear Data Center: Brookhaven National Laboratory. Pristupljeno 6. 6. 2008. 
  16. ^ Morita Kosuke; Morimoto Kouji; Kaji Daiya; Akiyama Takahiro; Goto Sin-ichi et al. (2004). "Experiment on the Synthesis of Element 113 in the Reaction 209Bi(70Zn,n)278113". Journal of the Physical Society of Japan 73 (10): 2593–2596. Bibcode:2004JPSJ...73.2593M. doi:10.1143/JPSJ.73.2593. 
  17. ^ a b c Oganessian Yu. Ts.; Penionzhkevich Yu. E.; Cherepanov E. A. (2007). "Heaviest Nuclei Produced in 48Ca-induced Reactions (Synthesis and Decay Properties)". AIP Conference Proceedings 912. str. 235. doi:10.1063/1.2746600. 
  18. ^ Oganessian Yuri Ts.; Abdullin F. Sh.; Alexander C.; Binder J. Boll R. A. et al. (30. 5. 2013). "Experimental studies of the 249Bk + 48Ca reaction including decay properties and excitation function for isotopes of element 117, and discovery of the new isotope 277Mt". Physical Review C (American Physical Society) 87 (054621). Bibcode:2013PhRvC..87e4621O. doi:10.1103/PhysRevC.87.054621. 
  19. ^ a b Oganessian Yuri Ts.; Abdullin F. Sh.; Bailey P. D.; Benker D. E. et al. (9. 4. 2010). "Synthesis of a New Element with Atomic Number Z=117". Physical Review Letters (American Physical Society) 104 (142502): 142502. Bibcode:2010PhRvL.104n2502O. PMID 20481935. doi:10.1103/PhysRevLett.104.142502. 
  20. ^ Nie, G. K. (2005). "Charge radii of β-stable nuclei". Modern Physics Letters A 21 (24): 1889–1900. Bibcode:2006MPLA...21.1889N. arXiv:nucl-th/0512023. doi:10.1142/S0217732306020226. 
  21. ^ Griffith W. P. (2008). "The Periodic Table and the Platinum Group Metals". Platinum Metals Review 52 (2): 114–119. doi:10.1595/147106708X297486. 
  22. ^ Seth M.; Cooke F.; Schwerdtfeger P.; Heully J.-L.; Pelissier M. (1998). "The chemistry of the superheavy elements. II. The stability of high oxidation states in group 11 elements: Relativistic coupled cluster calculations for the di-, tetra- and hexafluoro metallates of Cu, Ag, Au, and element 111". J. Chem. Phys. 109 (10): 3935–43. Bibcode:1998JChPh.109.3935S. doi:10.1063/1.476993. 
  23. ^ Seth M.; Faegri K.; Schwerdtfeger P. (1998). "The Stability of the Oxidation State +4 in Group 14 Compounds from Carbon to Element 114". Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 37 (18): 2493–6. doi:10.1002/(SICI)1521-3773(19981002)37:18<2493::AID-ANIE2493>3.0.CO;2-F. 
  24. ^ Demissie Taye B.; Ruud Kenneth (25. 2. 2017). "Darmstadtium, roentgenium, and copernicium form strong bonds with cyanide". International Journal of Quantum Chemistry 2017. doi:10.1002/qua.25393. 
  25. ^ Liu W.; van Wüllen C. (1999). "Spectroscopic constants of gold and eka-gold (element 111) diatomic compounds: The importance of spin–orbit coupling". J. Chem. Phys. 110 (8): 3730–5. Bibcode:1999JChPh.110.3730L. doi:10.1063/1.478237. 
  26. ^ Thayer John S. (2010). "Relativistic Effects and the Chemistry of the Heavier Main Group Elements". Relativistic Methods for Chemists: 82. doi:10.1007/978-1-4020-9975-5_2. 
  27. ^ a b Hancock Robert D.; Bartolotti Libero J.; Kaltsoyannis Nikolas (24. 11. 2006). "Density Functional Theory-Based Prediction of Some Aqueous-Phase Chemistry of Superheavy Element 111. Roentgenium(I) Is the ‘Softest' Metal Ion". Inorg. Chem. 45 (26): 10780–5. doi:10.1021/ic061282s. 
  28. ^ J. W. Arblaster (1989). "Densities of Osmium and Iridium". Platinum Metals Review 33 (1): 14–16. 
  29. ^ Turler, A. (2004). "Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements". Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences 5 (2): R19–R25. 

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]