Коперницијум

Коперницијум
Општа својства
Име, симболкоперницијум, Cn
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон
Hg
↑
Cn
↓
(Uhh)
рендгенијум ← коперницијум → нихонијум ‍
Атомски број (Z)112
Група, периодагрупа 12, периода 7
Блокd-блок
Категорија  постпрелазни метал
Рел. ат. маса (Ar)285,17712[1]
Масени број285 (најстабилнији изотоп)
Ел. конфигурација
по љускама
2, 8, 18, 32, 32, 18, 2 (предвиђено)
Физичка својства
Агрегатно стањетечно[2][3] (предвиђено)[3]
Тачка топљења283 ± 11 K ​(10 ± 11 °‍C, ​50 ± 20 °F) (предвиђено)[3]
Тачка кључања340 ± 10 K ​(67 ± 10 °‍C, ​153 ± 18 °F)[3] (предвиђено)
Густина при с.т.14,0 g/cm3 (предвиђено)[3]
Тројна тачка283 K, ​25 kPa (предвиђено)[3]
Атомска својства
Енергије јонизације1: 1155 kJ/mol
2: 2170 kJ/mol
3: 3160 kJ/mol
(остале) (све је процењено)[4]
Атомски радијусизрачунати: 147 pm[4][5] (предвиђено)
Ковалентни радијус122 pm (предвиђено)[6]
Остало
Кристална структура ​збијена хексагонална (HCP)
Збијена хексагонална (HCP) кристална структура за коперницијум

(предвиђено)[3]
CAS број54084-26-3
Историја
Именовањепо Николи Копернику
ОткрићеДруштво за истраживање тешких јона (1996)
Главни изотопи
изотоп расп. пж. (t1/2) ТР ПР
277Cn syn 0,69 ms α 273Ds
281Cn syn 0,18 s[7] α 277Ds
282Cn syn 0,91 ms СФ
283Cn syn 4,2 s[8] 90% α 279Ds
10% СФ –
ЕЦ? 283Rg
284Cn syn 98 ms 98% СФ –
2% α[9] 280Ds
285Cn syn 28 s α 281Ds
286Cn syn 8,45 s ? СФ –
референце • Википодаци

Коперницијум (Cn) прелазни је метал из 12. групе периодног система елемената са атомским бројем 112.[10] Међународна унија за чисту и примењену хемију (IUPAC) дала је 19. фебруара 2010. године, у част астронома Николе Коперника, званично име елементу раније системски званом унунбијум (Uub).

То је екстремно радиоактивни елемент који се може синтетизовати искључиво у лабораторији. Најстабилнији, до данас откривени, изотоп коперницијума 285Cn има време полураспада од око 29 секунди, мада је пронађен и један његов нуклеарни изомер који има доста дуже време полураспада од 8,9 минута.[11] Први пут је синтетисан 1996. године у Центру за истраживање тешких иона ГСИ Хелмхолц у близини немачког града Дармштата. Добио је име по Николи Копернику, астроному и математичару из доба ренесансе.

У периодном систему елемената, коперницијум се налази у d-блоку трансактинидних елемената. Током његових реакција са златом, доказано је[12] да је изразито нестабилан метал и елемент који спада у 12. групу, у тој мери да је вероватно да је у гасовитом стању при нормалним условима температуре и притиска. Израчуни показују да се неколико особина коперницијума разликује од особина његових лакших хомолога из 12. групе: цинка, кадмијума и живе; а разлоге треба тражити у релативистичким ефектима, при чему он отпушта своје ''6d електроне уместо 7s електрона. Такође, израчуни показују да би овај елемент имао оксидационо стање +4, док такво стање жива има у само једном једињењу, чије постојање је такође упитно, док цинк и кадмијум уопће не показују то оксидационо стање. Предвиђа се и да би се коперницијум много теже могао оксидовати из свог неутралног стања у односу на друге елементе 12. групе.

Историја

Коперницијум је први пут синтетисан 9. фебруара 1996. године на ГСИ институту за истраживање тешких јона у Дармштату, Немачка, а синтезу је начинио тим научника предвођен Сигурдом Хофманом и Виктором Ниновим.[13] Елемент је направљен тако што су научници у убрзивачу (акцелератору) тешких јона „испаљивали” екстремно брза атомска језгра изотопа цинка-70 на мету сачињену од језгара атома олова-208. На тај начин добијен је само један атом коперницијума са масеним бројем 277.[13] Наводно је добијен и други атом, али се касније испоставило да је те податке фалсификовао Нинов.

208
82Pb + 70
30Zn → 278
112Cn* → 277
112Cn + 1
0n

У мају 2000. научници при ГСИ институту успешно су поновили експеримент, при чему су успели да синтетишу још један атом коперницијума-277.[14][15] Ову реакцију су поновили и научници на јапанском институту RIKEN 2004. и 2013. године у склопу пројекта „потраге за супертешким елементима користећи сепаратор испуњен гасом на бази повратне спреге” када су синтетисали још три атома овог елемента и тиме потврдили податке о његовом распаду које је објавио ГСИ тим.[16]

Етимологија

Према Мендељејевљевој номенклатури за неименоване и неоткривене елементе, коперницијум се требао звати ека-жива. IUPAC је 1979. године објавио препоруке према којим се овај елемент требао називати унунбијум (са одговарајућим симболом Uub),[17] што представља систематско и привремено име за елемент, све док се он не открије (и његово откриће не потврди), након чега се доноси одлука о трајном називу. Иако су такав систем назива заиста користиле заједнице хемичара, научника на свим нивоима, од школа до напредних приручника, постоји велики број научника који су игнорисали такве препоруке, па су овај елемент звали елемент 112 и означавали га симболима Е112, (112) или чак само 112.[4] Након што је откриће елемента 112 потврђено, IUPAC је затражио од ГСИ института предлог за трајно име елемента 112.[18] Они су 14. јула 2009. предложили назив коперницијум са симболом Cp по презимену средњовековног астронома и математичара Николе Коперника, како су навели „у част врхунског научника, који је променио наш поглед на свет”.[19] Након шестомесечног разматрања,[20] IUPAC није прихватио предложени симбол Cp, јер се до 1950-их тај симбол користио за касиопеијум, елемент који је данас познат као лутецијум (Lu).[21] Из тог разлога, IUPAC је одбио кориштење симбола Cp, те је од ГСИ тима захтевао да се уместо тога користи симбол Cn као алтернатива. На 537. годишњицу рођења Николе Коперника, 19. фебруара 2010. IUPAC је званично објавио предложени назив и симбол елемента 112.[20]

Особине

Хемијске

Коперницијум је десети и посљедњи члан 6d серије и најтежи члан 12. групе хемијских елемената у периодном систему, испод цинка, кадмијума и живе. Предвиђа се да би се његове особине могле значајно разликовати од особина лакших елемената из 12. групе. Валентне s-подљуске елемената 12. групе и елемената из 7. периоде, према очекивањима научника, могле би бити релативистички скраћене, а та појава би се изузетно снажно могла испољити управо код овог елемента. Та претпоставка као и конфигурација затворених љусака коперницијума вероватно би резултирала тиме да би он био готово племенити метал. Његове металне везе би такође требале бити веома слабе, могуће да би због њих он могао бити екстремно нестабилан, попут племенитих гасова и могуће је да би био и у гасовитом стању при собној температури.[4][22] Ипак, он би требао бити у могућности градити међуметалне везе са бакром, паладијумом, платином, сребром и златом; а предвиђа се да би ове везе могле бити само око 15–20 kJ/mol слабије него аналогне везе са живом.[4]

Физичке

Коперницијум би требао бити веома тешки метал густине од приближно 23,7 g/cm3 у чврстом стању; поређења ради, најгушћи познати елемент чија густина је поуздано измерена је осмијум, чија густина износи „само” 22,59 g/cm3. Овако велика густина резултат је велике атомске тежине коперницијума, контракције лантаноида и актиноида те релативистичких ефеката, међутим да би се густина могла измерити било би потребно произвести довољну количину овог елемента што је непрактично, а уз то би се узорак врло брзо распао.[4] Ипак, неке калкулације предвиђају да би коперницијум могао бити и гасовит при собној температури, што би у том случају био први гасовити метал у периодном систему[4][22] (други би могао бити флеровијум, ека-олово), а разлоге би требало тражити у затвореним љускама у електронским конфигурацијама коперницијума и флеровијума.[23] Очекује се да би атомски радијус коперницијума могао износити око 147 pm. Због релативистичке стабилизације 7s орбитале и дестабилизације 6d орбитале, за јоне Cn+ и Cn2+ се предвиђа да би могли отпуштати 6d уместо 7s електрона, што је супротно понашању његових лакших хомолога.[4]

Поред релативистичких контракција и везивања 7s подљуске, за 6d5/2 орбиталу се очекује да би могла бити дестабилизована због спин-орбиталне интеракције, чинећи је да се понаша на сличан начин као 7s орбитала у аспектима величине, облика и енергије. Прорачуни начињени 2007. године наводе да би се коперницијум могао понашати као полупроводник[24] са енергијским процепом између врпци од око 0,2 eV,[25] те да би се кристализовао у хексагоналној густо пакованој кристалној структури.[25] Ипак, накнадни прорачуни из 2017. и 2018. сугеришу да би коперницијум можда могао бити и племенити метал при стандардним условима са просторно центрираном кубном кристалном структуром, те према томе не би могао имати процеп између врпци, попут живе, мада се за густину стања на Фермијевом нивоу очекује да буде мања код коперницијума него код живе.[26][27] Попут живе, радона и флеровијума, али за разлику од оганесона (ека-радона), прорачуни показују да коперницијум не би требао да има афинитет према електрону.[28]

Референце

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Soverna S 2004, 'Indication for a gaseous element 112,' in U Grundinger (ed.), GSI Scientific Report 2003, GSI Report 2004-1, p. 187, ISSN 0174-0814
  3. ^ а б в г д ђ е Mewes, J.-M.; Smits, O. R.; Kresse, G.; Schwerdtfeger, P. (2019). „Copernicium is a Relativistic Noble Liquid”. Angewandte Chemie International Edition. doi:10.1002/anie.201906966. 
  4. ^ а б в г д ђ е ж Haire, Richard G. (2006). „Transactinides and the future elements”. Ур.: Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3 изд.). Dordrecht, Holandija: Springer Science+Business Media. ISBN 1-4020-3555-1. 
  5. ^ 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. Приступљено 4. 10. 2013. 
  6. ^ Chemical Data. Copernicium - Cn, Royal Chemical Society
  7. ^ Utyonkov, V. K.; Brewer, N. T.; Oganessian, Yu. Ts.; et al. (30. 1. 2018). „Neutron-deficient superheavy nuclei obtained in the 240Pu+48Ca reaction”. Physical Review C. 97 (14320): 1—10. Bibcode:2018PhRvC..97a4320U. doi:10.1103/PhysRevC.97.014320. 
  8. ^ Chart of Nuclides Архивирано на сајту Wayback Machine (20. фебруар 2017). Brookhaven National Laboratory
  9. ^ Såmark-Roth, A.; Cox, D. M.; Rudolph, D.; et al. (2021). „Spectroscopy along Flerovium Decay Chains: Discovery of 280Ds and an Excited State in 282Cn”. Physical Review Letters. 126: 032503. doi:10.1103/PhysRevLett.126.032503. 
  10. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  11. ^ Copernicium, atomic structure - C013/1855 - Science Photo Library"
  12. ^ Eichler R.; et al. (2007). „Chemical Characterization of Element 112”. Nature. 447 (7140): 72—75. Bibcode:2007Natur.447...72E. PMID 17476264. doi:10.1038/nature05761. 
  13. ^ а б Hofmann S. (1996). „The new element 112”. Zeitschrift für Physik A. 354 (1): 229—230. doi:10.1007/BF02769517. 
  14. ^ Hofmann S.; et al. (2002). „New Results on Element 111 and 112”. European Physical Journal A. 14 (2): 147—57. doi:10.1140/epja/i2001-10119-x. 
  15. ^ Hofmann S.; et al. (2000). „New Results on Element 111 and 112” (PDF). Gesellschaft für Schwerionenforschung. Архивирано из оригинала (PDF) 27. 2. 2008. г. Приступљено 31. 3. 2018. 
  16. ^ Morita K. (2004). „Decay of an Isotope 277112 produced by 208Pb + 70Zn reaction”. Ур.: Penionzhkevich Yu. E.; Cherepanov E. A. Exotic Nuclei: Proceedings of the International Symposium. World Scientific. стр. 188—191. doi:10.1142/9789812701749_0027. 
  17. ^ 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. 
  18. ^ „New Chemical Element In The Periodic Table”. Science Daily. 11. 6. 2009. 
  19. ^ „Element 112 shall be named "copernicium"”. Gesellschaft für Schwerionenforschung. 14. 7. 2009. Архивирано из оригинала 18. 7. 2009. г. 
  20. ^ а б „New element named 'copernicium'”. BBC News. 16. 7. 2009. Приступљено 22. 2. 2010. 
  21. ^ Meija J. (2009). „The need for a fresh symbol to designate copernicium”. Nature. 461 (7262): 341. Bibcode:2009Natur.461..341M. PMID 19759598. doi:10.1038/461341c. 
  22. ^ а б "Chemistry on the islands of stability", New Scientist, 11. septembar 1975, str. 574, ISSN 1032-1233
  23. ^ Kratz, Jens Volker. The Impact of Superheavy Elements on the Chemical and Physical Sciences. 4. međunarodna konferencija o hemiji i fizici transaktinoidnih elemenata, 5 – 11. septembar 2011, Soči, Rusija
  24. ^ Eichler R.; Aksenov N. V.; Belozerov A. V.; Bozhikov G. A.; et al. (2008). „Thermochemical and physical properties of element 112”. Angewandte Chemie. 47 (17): 3262—6. doi:10.1002/anie.200705019. Приступљено 5. 11. 2013. 
  25. ^ а б Gaston Nicola; Opahle Ingo; Gäggeler Heinz W.; Schwerdtfeger Peter (2007). „Is eka-mercury (element 112) a group 12 metal?”. Angewandte Chemie. 46 (10): 1663—6. doi:10.1002/anie.200604262. Приступљено 5. 11. 2013. 
  26. ^ Gyanchandani Jyoti; Mishra Vinayak; G. K. Dey; S. K. Sikka (1. 1. 2018). „Super heavy element Copernicium: Cohesive and electronic properties revisited”. Solid State Communications. 269: 16—22. doi:10.1016/j.ssc.2017.10.009. Приступљено 28. 3. 2018. 
  27. ^ Čenčariková Hana; Legut Dominik (2017). „The effect of relativity on stability of Copernicium phases, their electronic structure and mechanical properties”. Physica B. doi:10.1016/j.physb.2017.11.035. 
  28. ^ Borschevsky Anastasia; Valeria Pershina; Uzi Kaldor; Ephraim Eliav. „Fully relativistic ab initio studies of superheavy elements” (PDF). www.kernchemie.uni-mainz.de. Johannes Gutenberg University Mainz. Архивирано из оригинала (PDF) 15. 1. 2018. г. Приступљено 31. 3. 2018. 

Литература

Спољашње везе

Коперницијум на Викимедијиној остави.