Нихо́ний ( лат. Nihonium , Nh), который ранее фигурировал под временными наименованиями уну́нтрий ( лат. Ununtrium , Uut) или эка-тáллий , — химический элемент 13-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы III группы ) 7-го периода периодической системы . Атомный номер — 113. Атомная масса наиболее устойчивого из известных изотопов , ²⁸⁶ Nh, с периодом полураспада 20 с , составляет 286,182(5) а. е. м. . Как и все сверхтяжёлые элементы , чрезвычайно радиоактивен .

История открытия

В феврале 2004 года были опубликованы результаты экспериментов, проводившихся с 14 июля по 10 августа 2003 года , в результате которых был получен 113-й элемент . Исследования проводились в Объединённом институте ядерных исследований (Дубна, Россия) на циклотроне У-400 с использованием дубненского газонаполненного сепаратора ядер отдачи (DGFRS) совместно с Ливерморской национальной лабораторией (США). В этих экспериментах в результате бомбардировки мишени из америция ионами кальция были синтезированы изотопы элемента 115 (в настоящее время получившего название « московий », Mc): три ядра ²⁸⁸ Mc и одно ядро ²⁸⁷ Mc. Все четыре ядра в результате альфа-распада превратились в изотопы элемента 113 ( ²⁸⁴ Nh и ²⁸³ Nh). Ядра элемента 113 претерпели дальнейший альфа-распад, превратившись в изотопы элемента 111 ( рентгений ). Цепочка последовательных альфа-распадов привела в результате к спонтанно делящимся ядрам элемента 105 ( дубний ).

В 2004 и 2005 годах в ОИЯИ (в сотрудничестве с Ливерморской национальной лабораторией) были проведены эксперименты по химической идентификации конечного продукта распада цепочки ²⁸⁸ 115 → ²⁸⁴ 113 → ²⁸⁰ 111 → ²⁷⁶ 109 → ²⁷² 107 → ²⁶⁸ 105, долгоживущего (около 28 часов) изотопа ²⁶⁸ Db. Эксперименты, в которых было исследовано ещё 20 событий, подтвердили синтез 115-го и 113-го элементов .

В сентябре 2004 года о синтезе изотопа 113-го элемента ²⁷⁸ Nh в количестве одного атома объявила группа из института RIKEN (Япония) . Они использовали реакцию слияния ядер цинка и висмута. В итоге за 8 лет японским учёным удалось зарегистрировать три события рождения атомов нихония: 23 июля 2004-го, 2 апреля 2005-го и 12 августа 2012 годов .

Два атома ещё одного изотопа — ²⁸² Nh — были получены в ОИЯИ в 2007 году в реакции ²³⁷ Np + ⁴⁸ Ca → ²⁸² Nh+ 3 ¹ n .

Ещё два изотопа — ²⁸⁵ Nh и ²⁸⁶ Nh были получены в ОИЯИ в 2010 году как продукты двух последовательных альфа-распадов теннессина .

В 2013 году атомы нихония были получены группой из Лундского университета в Институте тяжёлых ионов в ходе экспериментов, подтвердивших производство нихония по методике, использованной российско-американской группой в Дубне . В 2015 году такой же способ получения успешно повторили в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли .

Получение методом холодного слияния, использованного японскими учёными, ни одна лаборатория пока не проводила в виду её низкой эффективности.

В августе 2015 года на съезде IUPAC в Пусане было объявлено, что доклад об элементах под номерами 113, 115, 117 и 118 уже подготовлен . Однако никакой подробной информации обнародовано не было. В декабре 2015 года было объявлено, что окончательное решение о приоритете открытия и названии химического элемента № 113 будет принято в январе 2016 года на заседании Международного союза теоретической и прикладной химии. При этом уже тогда сообщалось, что приоритет будет отдан команде исследователей RIKEN . 30 декабря 2015 года ИЮПАК официально признал открытие 113-го элемента и приоритет в этом учёных из RIKEN . Таким образом, 113-й стал первым элементом, открытым в Японии и вообще в азиатской стране .

Метод горячего слияния, использованный учёными из ОИЯИ, оказался намного эффективнее метода холодного слияния, использованного учёными из RIKEN, позволив получить несколько десятков атомов нихония против трёх у японцев. Кроме того, российско-американские эксперименты были успешно воспроизведены в Дармштадте и Беркли. Тем не менее рабочая группа IUPAC/IUPAP признала приоритет японских учёных в открытии, поскольку полученные ими лёгкие изотопы нихония в ходе своего распада превращались в хорошо изученные изотопы, в частности 266
107 Bh, а распады тяжёлых изотопов нихония, получаемых методом горячего слияния, происходят через новые, никогда ранее не наблюдавшиеся изотопы. Также у рабочей группы возникли сомнения в возможности химически отличить дубний от резерфордия методом, использованным учёными ОИЯИ при анализе продуктов распада изотопов нихония и московия .

Название

Первоначально для 113-го элемента использовалось систематическое название ( лат. Ununtrium ), составленное из корней латинских числительных, соответствующих порядковому номеру: Ununtrium — дословно «одно-одно-третий»).

Синтезировавшие элемент учёные из российского наукограда Дубна предлагали назвать его беккерелием ( Becquerelium , Bq) в честь открывателя радиоактивности Анри Беккереля (ранее этим же названием предлагалось назвать 110-й элемент, который стал дармштадтием ). Учёные из Японии предложили назвать элемент японием ( Japonium , Jp), нисинанием ( Nishinanium , Nh) — в честь физика Ёсио Нисина ), или рикением ( Rikenium , Rk) — в честь института RIKEN .

8 июня 2016 года ИЮПАК рекомендовал дать элементу название «нихоний» ( Nihonium , Nh) по одному из двух вариантов самоназвания Японии — Нихон, что переводится как « Страна восходящего солнца ». Название «нихоний» было представлено научной общественности для пятимесячного обсуждения с 8 июня по 8 ноября 2016 года, после чего оно должно было быть формально утверждено на ближайшем конгрессе ИЮПАК , назначенном на июль 2017 года .

28 ноября 2016 года ИЮПАК утвердил для 113-го элемента название «нихоний» .

Получение

Изотопы нихония были получены в результате α-распада изотопов московия :

${\displaystyle {\ce {^{288}_{115}{Mc}\to _{113}^{284}{Nh}+_{2}^{4}{He}}}}$ ,

${\displaystyle {\ce {^{287}_{115}{Mc}\to _{113}^{283}{Nh}+_{2}^{4}{He}}}}$ ,

${\displaystyle {\ce {^{289}_{115}{Mc}\to _{113}^{285}{Nh}+_{2}^{4}{He}}}}$ ,

${\displaystyle {\ce {^{290}_{115}{Mc}\to _{113}^{286}{Nh}+_{2}^{4}{He}}}}$ ,

а также в результате ядерных реакций

${\displaystyle {\ce {^{237}_{93}{Np}+_{20}^{48}{Ca}\to _{113}^{282}{Nh}+3_{0}^{1}{n}}}}$ ,

${\displaystyle {\ce {^{209}_{83}{Bi}+_{30}^{70}{Zn}\to _{113}^{278}{Nh}+_{0}^{1}{n}}}}$ .

Известные изотопы

Изотоп	Масса	Период полураспада	Тип распада
278 Nh	278	0,24 +1,14 −0,11 мс	α-распад в 274 Rg
282 Nh	282	73 +134 −29 мс	α-распад в 278 Rg
283 Nh	283	100 +490 −45 мс	α-распад в 279 Rg
284 Nh	284	0,48 +0,58 −0,17 с	α-распад в 280 Rg
285 Nh	285	5,5 с	α-распад в 281 Rg
286 Nh	286	19,6 с	α-распад в 282 Rg

Физические и химические свойства

Нихоний принадлежит к подгруппе бора , следуя в ней после таллия . Нихоний предположительно является тяжёлым (с расчётной плотностью 16 г/см ³ ) непереходным металлом.

Как и все металлы подгруппы бора (начиная с алюминия ), он должен быть весьма легкоплавок. Расчётная температура плавления нихония 430 °C (немного выше таллия, который плавится при 304 °C).

Расчётные химические свойства нихония предполагаются очень интересными. Ожидается, что нихоний будет существенно менее реакционноспособным, чем таллий (свойства которого ближе к щелочным металлам ), и будет больше похож не на него, а на металлы побочной подгруппы I группы — медь или серебро . Причиной этого служат релятивистские эффекты взаимодействия одного 7p-электрона с двумя 7s ² электронами, которые повышают энергию ионизации нихония до 704,9 кДж/моль , что гораздо выше энергии ионизации таллия ( 589,4 кДж/моль ) .

Нихоний обладает самым сильным сродством к электрону среди всей подгруппы бора ( 0,64 эВ ). Поэтому он может быть и окислителем, в отличие от всех предыдущих элементов. Присоединяя один электрон, нихоний приобретает стабильную электронную конфигурацию флеровия , поэтому он может проявлять некоторое сходство с галогенами , давая нихониды — соли, где имеется анион Nh ⁻ . Такие соли, впрочем, будут проявлять довольно сильные восстановительные свойства, однако гипотетическое соединение NhTs с теннессином будет на самом деле иметь вид TsNh — нихоний будет окислителем, а теннессин восстановителем .

Степень окисления нихония +1 возможна и, как и у таллия, будет наиболее устойчивой степенью окисления; однако отличия от химии таллия весьма значительны. Так, ожидается, что гидроксид нихония, в отличие от гидроксида таллия , будет слабым основанием, легко разлагающимся до Nh ₂ O (возможно, он и вовсе не будет существовать ^{[ как? ]} , как гидроксид серебра ). Моногалогениды нихония(I), подобно галогенидам таллия(I) и серебра(I) (кроме фторидов), в воде будут малорастворимыми либо вовсе нерастворимыми.

Кроме степеней окисления −1 и +1, нихоний сможет проявлять степени окисления +2, +3 и даже +5, что противоречит порядку группы. Однако дальнейшее окисление нихония осуществляется не с помощью 7s ² электронов, на разбиение пары которых требуется слишком много энергии, а за счёт 6d-электронной оболочки. Поэтому соединения нихония в степени окисления +3 не будут похожи на соединения более лёгких аналогов в этой степени окисления. С учётом тенденции, эта степень окисления нихония будет относительно малоустойчивой, и нихоний сможет образовывать её, как правило, с сильными электроотрицательными элементами ( фтор , хлор , кислород ). Форма молекулы будет Т-образной, а не треугольной, как соли других элементов подгруппы бора в степени окисления +3.

Высшая степень окисления +5 теоретически возможна, но только со фтором и в жёстких условиях, подобно фториду золота(V) , и, вероятно, она будет нестабильна. Однако предполагается существование аниона NhF ₆ ^- , который будет стабилен в составе гипотетических солей фторнихониевой кислоты.

Примечания

Ссылки