Сиборгий — синтетический химический элемент ; имеет символ Sg и атомный номер 106. Он назван в честь американского химика-ядерщика Гленна Т. Сиборга . Как синтетический элемент, он может быть создан в лаборатории, но не встречается в природе. Он также радиоактивен ; наиболее стабильные известные изотопы имеют период полураспада порядка нескольких минут.
В периодической таблице элементов это d-блок трансактинидный элемент . Он является членом 7-го периода и принадлежит к группе 6 элементов как четвертый член 6d ряда переходных металлов . Химические эксперименты подтвердили, что сиборгий ведет себя как более тяжелый гомолог вольфрама в группе 6. Химические свойства сиборгия охарактеризованы лишь частично, но они хорошо сопоставимы с химией других элементов группы 6.
В 1974 году несколько атомов сиборгия были получены в лабораториях Советского Союза и Соединенных Штатов. Приоритет открытия и, следовательно, название элемента оспаривались между советскими и американскими учеными, и только в 1997 году Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) установил сиборгий в качестве официального названия элемента. Это один из двух элементов, названных в честь жившего человека на момент присвоения названия, другой — оганесон , элемент 118. [b]
Сверхтяжелое [c] атомное ядро создается в ядерной реакции, которая объединяет два других ядра неравного размера [d] в одно; грубо говоря, чем более неравны два ядра с точки зрения массы , тем больше вероятность того, что они прореагируют. [17] Материал, состоящий из более тяжелых ядер, превращается в мишень, которая затем бомбардируется пучком более легких ядер. Два ядра могут слиться в одно, только если они подойдут друг к другу достаточно близко; обычно ядра (все положительно заряженные) отталкиваются друг от друга из-за электростатического отталкивания . Сильное взаимодействие может преодолеть это отталкивание, но только на очень коротком расстоянии от ядра; ядра пучка, таким образом, значительно ускоряются , чтобы сделать такое отталкивание незначительным по сравнению со скоростью ядра пучка. [18] Энергия, применяемая к ядрам пучка для их ускорения, может заставить их достичь скорости, достигающей одной десятой скорости света . Однако если приложить слишком много энергии, ядро пучка может развалиться. [18]
Для слияния двух ядер недостаточно просто приблизиться друг к другу: когда два ядра приближаются друг к другу, они обычно остаются вместе около 10−20 секунд , а затем расходятся (не обязательно в том же составе, что и до реакции), а не образуют единое ядро. [18] [19] Это происходит потому, что во время попытки образования единого ядра электростатическое отталкивание разрывает формирующееся ядро. [18] Каждая пара мишени и пучка характеризуется своим поперечным сечением — вероятностью того, что слияние произойдет, если два ядра приблизятся друг к другу, выраженной в терминах поперечной площади, которую должна поразить падающая частица, чтобы слияние произошло. [e] Это слияние может произойти в результате квантового эффекта, при котором ядра могут туннелировать через электростатическое отталкивание. Если два ядра могут оставаться близко после этой фазы, множественные ядерные взаимодействия приводят к перераспределению энергии и энергетическому равновесию. [18]
Результирующее слияние является возбужденным состоянием [22] — называемым составным ядром — и поэтому оно очень нестабильно. [18] Чтобы достичь более стабильного состояния, временное слияние может расщепляться без образования более стабильного ядра. [23] В качестве альтернативы составное ядро может выбросить несколько нейтронов , которые унесут энергию возбуждения; если последней недостаточно для испускания нейтрона, слияние произведет гамма-луч . Это происходит примерно через 10−16 секунд после первоначального ядерного столкновения и приводит к созданию более стабильного ядра. [23] Определение Совместной рабочей группы ИЮПАК/ИЮПАП (JWP) гласит, что химический элемент может быть признан открытым только в том случае, если его ядро не распалось в течение 10−14 секунд . Это значение было выбрано в качестве оценки того, сколько времени требуется ядру, чтобы приобрести электроны и, таким образом, проявить свои химические свойства. [24] [f]
Пучок проходит через мишень и достигает следующей камеры, сепаратора; если образуется новое ядро, оно переносится этим пучком. [26] В сепараторе вновь образованное ядро отделяется от других нуклидов (ядра исходного пучка и любых других продуктов реакции) [g] и переносится в поверхностно-барьерный детектор , который останавливает ядро. Точное место предстоящего удара по детектору отмечается; также отмечаются его энергия и время прибытия. [26] Передача занимает около 10−6 секунд ; чтобы быть обнаруженным, ядро должно выжить именно это время. [29] Ядро регистрируется снова после того, как регистрируется его распад, и измеряются местоположение, энергия и время распада. [26]
Стабильность ядра обеспечивается сильным взаимодействием. Однако его радиус действия очень мал; по мере увеличения размеров ядра его влияние на самые внешние нуклоны ( протоны и нейтроны) ослабевает. В то же время ядро разрывается электростатическим отталкиванием между протонами, и его радиус действия не ограничен. [30] Общая энергия связи , обеспечиваемая сильным взаимодействием, линейно увеличивается с числом нуклонов, тогда как электростатическое отталкивание увеличивается с квадратом атомного номера, т. е. последний растет быстрее и становится все более важным для тяжелых и сверхтяжелых ядер. [31] [32] Таким образом, теоретически предсказано [33] и до сих пор наблюдалось [34] , что сверхтяжелые ядра в основном распадаются через моды распада, которые вызваны таким отталкиванием: альфа-распад и спонтанное деление . [h] Почти все альфа-излучатели имеют более 210 нуклонов, [36] а самый легкий нуклид, в первую очередь подвергающийся спонтанному делению, имеет 238. [37] В обоих режимах распада ядрам препятствуют распадаться соответствующие энергетические барьеры для каждого режима, но они могут туннелироваться через них. [31] [32]
Альфа-частицы обычно производятся в радиоактивных распадах, поскольку масса альфа-частицы на нуклон достаточно мала, чтобы оставить некоторую энергию для альфа-частицы, которая может быть использована в качестве кинетической энергии для выхода из ядра. [39] Спонтанное деление вызвано электростатическим отталкиванием, разрывающим ядро, и производит различные ядра в различных случаях деления идентичных ядер. [32] По мере увеличения атомного номера спонтанное деление быстро становится более важным: частичные периоды полураспада спонтанного деления уменьшаются на 23 порядка величины от урана (элемент 92) до нобелия (элемент 102), [40] и на 30 порядков величины от тория (элемент 90) до фермия (элемент 100). [41] Таким образом, более ранняя модель жидкой капли предполагала, что спонтанное деление будет происходить почти мгновенно из-за исчезновения барьера деления для ядер с примерно 280 нуклонами. [32] [42] Более поздняя модель ядерных оболочек предполагала, что ядра с примерно 300 нуклонами образуют остров стабильности , в котором ядра будут более устойчивы к спонтанному делению и в первую очередь будут подвергаться альфа-распаду с более длительными периодами полураспада. [32] [42] Последующие открытия предполагали, что предсказанный остров может быть дальше, чем первоначально предполагалось; они также показали, что ядра, промежуточные между долгоживущими актинидами и предсказанным островом, деформируются и получают дополнительную стабильность за счет оболочечных эффектов. [43] Эксперименты с более легкими сверхтяжелыми ядрами, [44], а также с теми, которые ближе к ожидаемому острову, [40] показали большую, чем предполагалось ранее, стабильность по отношению к спонтанному делению, что показывает важность оболочечных эффектов для ядер. [i]
Альфа-распады регистрируются испускаемыми альфа-частицами, и продукты распада легко определить до фактического распада; если такой распад или серия последовательных распадов производит известное ядро, исходный продукт реакции может быть легко определен. [j] (То, что все распады в цепочке распада действительно были связаны друг с другом, устанавливается по местоположению этих распадов, которые должны происходить в одном и том же месте.) [26] Известное ядро можно распознать по определенным характеристикам распада, которым оно подвергается, таким как энергия распада (или, более конкретно, кинетическая энергия испускаемой частицы). [k] Однако спонтанное деление производит различные ядра в качестве продуктов, поэтому исходный нуклид не может быть определен по его дочерним ядрам. [l]
Информация, доступная физикам, стремящимся синтезировать сверхтяжелый элемент, таким образом, представляет собой информацию, собранную на детекторах: местоположение, энергия и время прибытия частицы к детектору, а также данные о ее распаде. Физики анализируют эти данные и стремятся сделать вывод, что это действительно было вызвано новым элементом и не могло быть вызвано другим нуклидом, чем тот, который заявлен. Часто предоставленных данных недостаточно для вывода о том, что новый элемент был определенно создан, и нет другого объяснения наблюдаемых эффектов; были допущены ошибки в интерпретации данных. [м]После заявлений об обнаружении элементов 104 и 105 в 1970 году Альбертом Гиорсо и др. в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса , был проведен поиск элемента 106 с использованием снарядов кислорода-18 и ранее использовавшейся мишени калифорния-249. [55] Было сообщено о нескольких альфа-распадах с энергией 9,1 МэВ , и теперь считается, что они происходят от элемента 106, хотя в то время это не было подтверждено. В 1972 году ускоритель HILAC получил обновление оборудования, что не позволило команде повторить эксперимент, и анализ данных не проводился во время остановки. [55] Эта реакция была повторена несколько лет спустя, в 1974 году, и команда из Беркли поняла, что их новые данные согласуются с данными 1971 года, к удивлению Гиорсо. Следовательно, элемент 106 мог быть фактически открыт в 1971 году, если бы исходные данные были проанализированы более тщательно. [55]
Две группы заявили об открытии элемента . Доказательства существования элемента 106 были впервые представлены в 1974 году российской исследовательской группой в Дубне под руководством Юрия Оганесяна , в которой мишени из свинца-208 и свинца-207 бомбардировались ускоренными ионами хрома-54 . Всего было зафиксировано пятьдесят одно событие спонтанного деления с периодом полураспада от четырех до десяти миллисекунд . Исключив реакции передачи нуклонов как причину этих явлений, группа пришла к выводу, что наиболее вероятной причиной этих явлений было спонтанное деление изотопов элемента 106. Сначала предполагалось, что рассматриваемый изотоп — это сиборгий-259, но позже это было исправлено на сиборгий-260. [56]
Несколько месяцев спустя, в 1974 году, исследователи, включая Гленна Т. Сиборга, Кэрол Алонсо и Альберта Гиорсо из Калифорнийского университета в Беркли , а также Э. Кеннета Хьюлета из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, также синтезировали элемент [57] путем бомбардировки мишени из калифорния -249 ионами кислорода-18 , используя оборудование, аналогичное тому, которое использовалось для синтеза элемента 104 пятью годами ранее, наблюдая по меньшей мере семьдесят альфа-распадов , по-видимому, из изотопа сиборгия-263m с периодом полураспада0,9 ± 0,2 секунды. Альфа-дочерний резерфордий-259 и внучка нобелий-255 были ранее синтезированы, и наблюдаемые здесь свойства совпали с ранее известными, как и интенсивность их производства. Наблюдаемое поперечное сечение реакции, 0,3 нанобарна , также хорошо согласуется с теоретическими предсказаниями. Это укрепило приписывание событий альфа-распада сиборгию-263m. [56]
Таким образом, спор возник из-за первоначальных конкурирующих заявлений об открытии, хотя в отличие от случая с синтетическими элементами до элемента 105 , ни одна из команд первооткрывателей не решила объявить предлагаемые названия для новых элементов, тем самым временно предотвратив спор о наименовании элементов . Однако спор об открытии затянулся до 1992 года, когда рабочая группа по трансфермию (TWG) ИЮПАК/ИЮПАП, сформированная для того, чтобы положить конец спору, сделав выводы относительно заявлений об открытии элементов 101–112 , пришла к выводу, что советский синтез сиборгия-260 был недостаточно убедительным, «ибо ему не хватает кривых выхода и результатов углового отбора», тогда как американский синтез сиборгия-263 был убедительным из-за его прочной связи с известными дочерними ядрами. Таким образом, рабочая группа признала команду из Беркли официальными первооткрывателями в своем отчете 1993 года. [56]
Сиборг ранее предложил TWG, что если Беркли будет признан официальным первооткрывателем элементов 104 и 105, они могли бы предложить название курчатовий (символ Kt) для элемента 106 в честь команды из Дубны, которая предложила это название для элемента 104 в честь Игоря Курчатова , бывшего руководителя советской программы ядерных исследований . Однако из-за ухудшения отношений между конкурирующими командами после публикации отчета TWG (потому что команда из Беркли категорически не согласилась с выводами TWG, особенно в отношении элемента 104), это предложение было снято с рассмотрения командой из Беркли. [58] После признания в качестве официальных первооткрывателей команда из Беркли начала серьезно выбирать название:
...нам присвоили заслуги за открытие и сопутствующее право назвать новый элемент. Восемь членов группы Гиорсо предложили широкий спектр названий в честь Исаака Ньютона, Томаса Эдисона, Леонардо да Винчи, Фернандо Магеллана, мифического Улисса, Джорджа Вашингтона и Финляндии, родной страны члена команды. Долгое время не было фокуса и не было лидера.
Затем однажды Эл [Гиорсо] вошел в мой кабинет и спросил, что я думаю о названии элемента 106 «сиборгий». Я был сражен. [59]— Гленн Сиборг
Сын Сиборга Эрик вспоминал процесс присвоения имени следующим образом: [60]
С восемью учеными, участвовавшими в открытии и предлагавшими так много хороших возможностей, Гиорсо отчаялся достичь консенсуса, пока однажды ночью не проснулся с идеей. Он подходил к членам команды по одному, пока семеро из них не согласились. Затем он сказал своему другу и коллеге, с которым проработал 50 лет: «У нас семь голосов за то, чтобы назвать элемент 106 сиборгием. Дадите ли вы свое согласие?» Мой отец был ошеломлен и, посоветовавшись с моей матерью, согласился. [60]
— Эрик Сиборг
Название сиборгий и символ Sg были объявлены на 207-м национальном собрании Американского химического общества в марте 1994 года Кеннетом Хьюлетом, одним из соавторов открытия. [59] Однако в августе 1994 года ИЮПАК постановил, что элемент не может быть назван в честь живого человека, а Сиборг в то время был еще жив. Таким образом, в сентябре 1994 года ИЮПАК рекомендовал набор названий, в котором названия, предложенные тремя лабораториями (третьей из которых является Центр исследований тяжелых ионов имени Гельмгольца в Дармштадте , Германия ) с конкурирующими претензиями на открытие элементов 104-109 , были перенесены на другие элементы, в которых резерфордий (Rf), предложение Беркли для элемента 104, был перенесен на элемент 106, а сиборгий был полностью исключен из названия. [58]
Это решение вызвало бурю протестов по всему миру из-за игнорирования права исторического первооткрывателя называть новые элементы и против нового ретроспективного правила против называния элементов в честь ныне живущих людей; Американское химическое общество твердо стояло на позиции названия сиборгий для элемента 106, вместе со всеми другими американскими и немецкими предложениями по наименованию для элементов 104-109, одобряя эти названия для своих журналов вопреки ИЮПАК. [58] Сначала ИЮПАК защищался, и американский член его комитета написал: «Первооткрыватели не имеют права называть элемент. Они имеют право предлагать название. И, конечно, мы нисколько не нарушали этого». Однако Сиборг ответил:
Это будет первый случай в истории, когда признанным и неоспоримым первооткрывателям элемента будет отказано в привилегии дать ему название. [59]
— Гленн Сиборг
Поддавшись общественному давлению, ИЮПАК предложил другой компромисс в августе 1995 года, в котором название сиборгий было восстановлено для элемента 106 в обмен на удаление всех, кроме одного из других американских предложений, что встретило еще худший отклик. Наконец, ИЮПАК отменил эти предыдущие компромиссы и сделал окончательную, новую рекомендацию в августе 1997 года, в которой были приняты все американские и немецкие предложения для элементов 104-109, включая сиборгий для элемента 106, с единственным исключением элемента 105, названного дубнием в знак признания вклада команды Дубны в экспериментальные процедуры синтеза трансактинидов. Этот список был в конечном итоге принят Американским химическим обществом, которое написало: [58]
В интересах международной гармонии Комитет неохотно принял название «дубний» для элемента 105 вместо «ганий» [американское предложение], которое давно используется в литературе. Мы рады отметить, что «сиборгий» теперь является международно одобренным названием для элемента 106. [58]
— Американское химическое общество
Сиборг прокомментировал название следующим образом:
Я, само собой разумеется, горжусь тем, что американские химики рекомендовали называть элемент 106, который находится под вольфрамом (74), «сиборгием». Я с нетерпением ждал того дня, когда исследователи-химики будут называть такие соединения как хлорид сиборгии, нитрат сиборгии и, возможно, сиборгат натрия.
Это величайшая честь, когда-либо оказанная мне, — я думаю, даже лучше, чем получение Нобелевской премии. [n] Будущие студенты-химики, изучая периодическую таблицу, могут иметь основания спросить, почему элемент был назван в мою честь, и таким образом узнать больше о моей работе. [59]— Гленн Сиборг
Сиборг умер полтора года спустя, 25 февраля 1999 года, в возрасте 86 лет. [59]
Сверхтяжелые элементы , такие как сиборгий, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорителях частиц , что вызывает реакции синтеза . В то время как большинство изотопов сиборгия могут быть синтезированы непосредственно таким образом, некоторые более тяжелые из них наблюдались только как продукты распада элементов с более высокими атомными номерами . [63]
В зависимости от задействованных энергий реакции синтеза, которые генерируют сверхтяжелые элементы, разделяются на «горячие» и «холодные». В реакциях горячего синтеза очень легкие, высокоэнергетические снаряды ускоряются в направлении очень тяжелых мишеней ( актинидов ), что приводит к образованию составных ядер с высокой энергией возбуждения (~40–50 МэВ ), которые могут либо делиться, либо испарять несколько (от 3 до 5) нейтронов. [63] В реакциях холодного синтеза полученные слитые ядра имеют относительно низкую энергию возбуждения (~10–20 МэВ), что снижает вероятность того, что эти продукты подвергнутся реакциям деления. Поскольку слитые ядра охлаждаются до основного состояния , им требуется испускание только одного или двух нейтронов, и, таким образом, допускается генерация более богатых нейтронами продуктов. [64] Последнее является отличной концепцией от той, где ядерный синтез, как утверждается, достигается при условиях комнатной температуры (см. холодный синтез ). [65]
Сиборгий не имеет стабильных или встречающихся в природе изотопов. Несколько радиоактивных изотопов были синтезированы в лаборатории, либо путем слияния двух атомов, либо путем наблюдения за распадом более тяжелых элементов. Было сообщено о тринадцати различных изотопах сиборгии с массовыми числами 258–269 и 271, четыре из которых, сиборгий-261, −263, −265 и −267, имеют известные метастабильные состояния . Все они распадаются только через альфа-распад и спонтанное деление, за единственным исключением сиборгий-261, который также может подвергаться захвату электронов в дубний-261. [66]
Существует тенденция к увеличению периода полураспада для более тяжелых изотопов, хотя четно-нечетные изотопы, как правило, более стабильны, чем их соседние четно-четные изотопы, поскольку нечетный нейтрон приводит к увеличению помех спонтанному делению; [67] среди известных изотопов сиборгия альфа-распад является преобладающим режимом распада в четно-нечетных ядрах, тогда как деление доминирует в четно-четных ядрах . Три из самых тяжелых известных изотопов, 267 Sg, 269 Sg и 271 Sg, также являются самыми долгоживущими, имея периоды полураспада порядка нескольких минут. [66] Предполагается, что некоторые другие изотопы в этой области будут иметь сопоставимые или даже более длительные периоды полураспада. Кроме того, 263 Sg, 265 Sg, 265m Sg и 268 Sg [8] имеют периоды полураспада, измеряемые секундами. Все остальные изотопы имеют периоды полураспада, измеряемые миллисекундами, за исключением самого короткоживущего изотопа 261m Sg, период полураспада которого составляет всего 9,3 микросекунды. [2]
Изотопы с высоким содержанием протонов от 258 Sg до 261 Sg были получены непосредственно методом холодного синтеза; все более тяжелые изотопы были получены в результате повторного альфа-распада более тяжелых элементов хассия , дармштадтия и флеровия , за исключением изотопов 263m Sg, 264 Sg, 265 Sg и 265m Sg, которые были получены непосредственно методом горячего синтеза путем облучения актинидных мишеней.
Было измерено очень мало свойств сиборгиума или его соединений; это связано с его крайне ограниченным и дорогим производством [68] и тем фактом, что сиборгиум (и его родители) распадаются очень быстро. Было измерено несколько отдельных свойств, связанных с химией, но свойства металла сиборгиума остаются неизвестными, и доступны только прогнозы.
Ожидается, что сиборгий будет твердым веществом при нормальных условиях и будет иметь объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру, похожую на его более легкий родственник вольфрам. [4] Ранние прогнозы предполагали, что это должен быть очень тяжелый металл с плотностью около 35,0 г/см 3 , [3] но расчеты 2011 и 2013 годов предсказывали несколько более низкое значение 23–24 г/см 3 . [5] [6]
Сиборгий является четвертым членом 6d-ряда переходных металлов и самым тяжелым членом группы 6 в периодической таблице, ниже хрома , молибдена и вольфрама . Все члены группы образуют разнообразные оксоанионы. Они легко изображают свою групповую степень окисления +6, хотя это сильно окислительно в случае хрома, и это состояние становится все более и более устойчивым к восстановлению по мере понижения группы: действительно, вольфрам является последним из 5d-переходных металлов, где все четыре 5d-электрона участвуют в металлической связи . [69] Таким образом, сиборгий должен иметь +6 в качестве своей наиболее стабильной степени окисления, как в газовой фазе, так и в водном растворе, и это единственное положительное состояние окисления, которое экспериментально известно для него; состояния +5 и +4 должны быть менее стабильными, а состояние +3, наиболее распространенное для хрома, будет наименее стабильным для сиборгия. [3]
Эта стабилизация наивысшей степени окисления происходит в ранних 6d элементах из-за сходства энергий 6d и 7s орбиталей, поскольку 7s орбитали релятивистски стабилизированы, а 6d орбитали релятивистски дестабилизированы. Этот эффект настолько велик в седьмом периоде, что ожидается, что сиборгий потеряет свои 6d электроны раньше, чем свои 7s электроны (Sg, [Rn]5f 14 6d 4 7s 2 ; Sg + , [Rn]5f 14 6d 3 7s 2 ; Sg 2+ , [Rn]5f 14 6d 3 7s 1 ; Sg 4+ , [Rn]5f 14 6d 2 ; Sg 6+ , [Rn]5f 14 ). Из-за большой дестабилизации 7s-орбитали Sg IV должен быть еще более нестабильным, чем W IV , и должен очень легко окисляться до Sg VI . Предсказанный ионный радиус гексакоординированного иона Sg 6+ составляет 65 пм, в то время как предсказанный атомный радиус сиборгиума составляет 128 пм. Тем не менее, ожидается, что стабильность наивысшей степени окисления все еще будет уменьшаться по мере того, как Lr III > Rf IV > Db V > Sg VI . Некоторые предсказанные стандартные восстановительные потенциалы для ионов сиборгиума в водно-кислом растворе следующие: [3]
Сиборгий должен образовывать очень летучий гексафторид (SgF 6 ), а также умеренно летучие гексахлорид (SgCl 6 ), пентахлорид (SgCl 5 ) и оксихлориды SgO 2 Cl 2 и SgOCl 4 . [70] Ожидается, что SgO 2 Cl 2 будет наиболее стабильным из оксихлоридов сиборгиума и наименее летучим из оксихлоридов группы 6, с последовательностью MoO 2 Cl 2 > WO 2 Cl 2 > SgO 2 Cl 2 . [3] Ожидается , что летучие соединения сиборгий(VI) SgCl 6 и SgOCl 4 будут нестабильны к разложению до соединений сиборгий(V) при высоких температурах, аналогично MoCl 6 и MoOCl 4 ; Этого не должно происходить для SgO 2 Cl 2 из-за гораздо более высокого энергетического зазора между наивысшими занятыми и низшими незанятыми молекулярными орбиталями , несмотря на схожую прочность связей Sg–Cl (аналогично молибдену и вольфраму). [71]
Молибден и вольфрам очень похожи друг на друга и демонстрируют важные различия с меньшим по размеру хромом, а сиборгий, как ожидается, будет довольно близко следовать химии вольфрама и молибдена, образуя еще большее разнообразие оксоанионов, простейшим из которых является сиборгат, SgO.2−
4, который образуется в результате быстрого гидролиза Sg(H
2О)6+
6, хотя это будет происходить менее легко, чем с молибденом и вольфрамом, как и ожидалось из-за большего размера сиборгия. Сиборгий должен гидролизоваться менее легко, чем вольфрам, в плавиковой кислоте при низких концентрациях, но более легко при высоких концентрациях, также образуя такие комплексы, как SgO 3 F − и SgOF−
5: комплексообразование конкурирует с гидролизом в плавиковой кислоте. [3]
Экспериментальное химическое исследование сиборгиума было затруднено из-за необходимости производить его по одному атому за раз, его короткого периода полураспада и, как следствие, необходимой жесткости экспериментальных условий. [72] Изотоп 265 Sg и его изомер 265m Sg выгодны для радиохимии: они производятся в реакции 248 Cm( 22 Ne,5n). [73]
В первых экспериментальных химических исследованиях сиборгиума в 1995 и 1996 годах атомы сиборгиума были получены в реакции 248 Cm( 22 Ne,4n) 266 Sg, термализованы и прореагировали со смесью O 2 /HCl. Адсорбционные свойства полученного оксихлорида были измерены и сравнены со свойствами соединений молибдена и вольфрама. Результаты показали, что сиборгиум образовал летучий оксихлорид, родственный другим элементам группы 6, и подтвердили тенденцию к снижению летучести оксихлорида вниз по группе 6:
В 2001 году группа продолжила изучение химии газовой фазы сиборгиума, проведя реакцию элемента с O 2 в среде H 2 O. Аналогично образованию оксихлорида, результаты эксперимента указали на образование гидроксида оксида сиборгиума, реакция, хорошо известная среди более легких гомологов группы 6, а также псевдогомолога урана . [74]
Прогнозы по водной химии сиборгиума в значительной степени подтвердились. В экспериментах, проведенных в 1997 и 1998 годах, сиборгиум был элюирован из катионообменной смолы с использованием раствора HNO 3 /HF, скорее всего, как нейтральный SgO 2 F 2 или анионный комплексный ион [SgO 2 F 3 ] −, а не SgO2−
4. Напротив, в 0,1 М азотной кислоте сиборгий не элюируется, в отличие от молибдена и вольфрама, что указывает на то, что гидролиз [Sg(H 2 O) 6 ] 6+ продолжается только до катионного комплекса [Sg(OH) 4 (H 2 O)] 2+ или [SgO(OH) 3 (H 2 O) 2 ] + , тогда как гидролиз молибдена и вольфрама продолжается до нейтрального [MO 2 (OH) 2 ]. [3]
Единственная другая степень окисления, известная для сиборгия, отличная от групповой степени окисления +6, — это нулевая степень окисления. Подобно трем его более легким сородичам, образующим гексакарбонил хрома , гексакарбонил молибдена и гексакарбонил вольфрама , в 2014 году было показано, что сиборгий также образует гексакарбонил сиборгия , Sg(CO) 6 . Как и его гомологи молибдена и вольфрама, гексакарбонил сиборгия является летучим соединением, которое легко реагирует с диоксидом кремния . [72]
Поиски долгоживущих первичных нуклидов сиборгиума в природе дали отрицательные результаты. В одном исследовании 2022 года было подсчитано, что концентрация атомов сиборгиума в природном вольфраме (его химическом гомологе) составляет менее5,1 × 10−15 атом(Sg) / атом(W). [75]
{{cite journal}}
: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )