Ununennium: a 119-es elem — tulajdonságok és kutatások
Ununennium (119-es elem) tulajdonságai, izotópjai és nemzetközi kutatásai: előrejelzések, kísérletek és miért lehet különleges ez a még létre nem hozott alkálifém.
Az ununennium vagy 119-es elem egy kémiai elem, amelynek rendszáma 119. A periódusos rendszerben ideiglenes jelölése Uue (a IUPAC által használt helyettesítő elnevezés), amíg hivatalos név nem kap az elem. Az ununennium az első, még nem felfedezett elem a periódusos rendszerben (a legkisebb még meg nem alkotott atomszámú elem), és tulajdonságai elsősorban elméleti számítások és modellek alapján ismertek.
Előrejelzett atom- és kémiai tulajdonságok
Az elméleti számítások szerint az ununennium tipikusan az izotópok tekintetében radioaktív lenne. A periódusos rendszeren elfoglalt helye alapján a 119-es elem a 1. csoport (az úgynevezett alkálifémek) első elemének felel meg a 8. periódusban, ezért kémiai viselkedése alapvetően hasonlíthat a lítiumhoz, nátriumhoz, káliumhoz, rubídiumhoz, céziumhoz és franciumhoz.
- Elektronkonfiguráció (előrejelzés): várhatóan egyetlen külső elektronja lesz, ezért egyszeres pozitív oxidációs állapot (+1) valószínűsíthető; a valence elektron az 8s pályán helyezkedik el (tehát formálisan 8s1 konfiguráció).
- Relativisztikus hatások: a nagyon nagy nukleáris töltés miatt az elektronokra erős relativisztikus hatások hatnak, amelyek módosíthatják az energiák sorrendjét és a kémiai viselkedést. Ennek következtében az ununennium reaktivitása eltérhet a könnyebb alkálifémekétől: előrejelzések szerint kevésbé lehet reaktív, mint a cézium vagy a francium, és viselkedése inkább a káliuméhoz vagy a rubídiuméhoz állhat közelebb.
- Fizikai jellemzők: számítások alapján az atomsugár, ionizációs energia és elektronaffinitás értékei is eltérhetnek a periódusos rendszer egyszerű kiterjesztéséből várttól; például az első ionizációs energia viszonylag magasabb lehet a relatív stabilizációk miatt.
Izotópok és stabilitás
Az ununennium izotópjai várhatóan mind rövid felezési idejű, radioaktív magok lesznek. Néhány elméleti munkában felvetik, hogy a neutronban gazdag izotópok (közel az ún. "stabilitás szigetéhez", N≈184 körül) viszonylag hosszabb felezési időt mutathatnak, de ilyen neutrongazdag célanyagok és reakciók előállítása rendkívül nehéz. A nehézatomszintéziseknél az új elemek kimutatása általában a keletkező magok bomlásláncainak (alfa-bomlás, spontán hasadás stb.) nyomon követésén alapul, ami nagy kihívás, mert nagyon kevés atom keletkezik, és a bomlások gyorsan lejátszódnak.
Kísérleti kísérletek és történet
Számos nemzetközi laboratórium végzett és végez kísérleteket az ununennium előállítására. Amerikai, német és orosz kutatócsoportok több kísérletet is indítottak, de eddig egyértelmű, ellenőrizhető felfedezésről nem számoltak be. A nehéz elemek előállítása általában nehézion-ütköztetések (nehezebb projektilok bombázása aktinid célanyagokkal) révén történik; a sikerhez megfelelő célanyagok, nagy intenzitású sugárnyalábok és hosszú mérési idők szükségesek. Emiatt a kísérletek rendkívül költségesek és technikailag kihívást jelentenek. Japán és orosz laboratóriumok körül 2019–2020-ban is voltak tervek és előkészületek új kísérletekre.
Azonosítás és módszertan
Új szintéziseket általában az alábbi módon azonosítanak:
- nehezion-bombázások és a létrejövő részecskék szelektív elkülönítése,
- a keletkező atomok bomlásláncainak detektálása és összevetése ismert leánymagokkal,
- nagyon gyors, egyatomos kémiai mérések (single-atom chemistry) alkalmazása a kémiai viselkedés feltérképezésére.
Felhasználás
Mivel az ununennium várhatóan rendkívül rövid élettartamú izotópokkal rendelkezik, gyakorlati alkalmazásokra nem valószínű, hogy alkalmassá válna. A létrehozása és vizsgálata elsősorban alapkutatási célokat szolgál: megfigyelni a periódusos rendszer határait, tesztelni a nukleáris elméleteket és a relativisztikus kémiai modelleket, valamint feltérképezni az ún. „stabilitás szigetét”.
Kihívások és kilátások
Az ununennium megalkotása és vizsgálata számos technikai és elméleti nehézséggel jár:
- megfelelő célanyagok előállítása és kezelése,
- nagyon kis termelési keresztmetszetek miatt alacsony eseményszámok,
- gyors detektálási és kémiai vizsgálati módszerek szükségessége egyetlen atom szintjén,
- a számítási modellek pontossága relativisztikus és nukleáris hatások kombinációjában.
Ennek ellenére a nemzetközi kutatóközösség továbbra is érdeklődik az 119-es elem után kutatva, és a jövőbeni kísérletek segítségével tovább finomulhatnak tudásunk és előrejelzéseink az ununenniumról.
Összefoglalva: az ununennium egy még nem felfedezett, várhatóan radioaktív alkálifém, amelynek pontos tulajdonságait a relativisztikus hatások és a rövid felezési idők miatt csak korlátozottan tudjuk előrejelezni. Ha létrehozzák, valószínűleg kizárólag kutatási célokra fogják használni.
Kérdések és válaszok
K: Mi az az Ununennium?
V: Az Ununennium egy megjósolt kémiai elem, amelynek szimbóluma Uue.
K: Mit jelent az Uue szimbólum?
V: Az Uue szimbólum az IUPAC által készített helyettesítő név, jelentése latinul "egy-egy-kilenc-ium".
K: Létrehozták már korábban az Ununenniumot?
V: Nem, az Ununennium a legkisebb atomszámú elem, amelyet még nem hoztak létre.
K: Milyen tulajdonságai vannak az Ununenniumnak?
V: Az Ununennium tulajdonságai ismeretlenek, de sok mindent megjósolnak. Úgy gondolják, hogy alkálifém, és az előrejelzések szerint minden izotópja radioaktív lesz.
K: Mely országok próbálkoztak az Ununennium előállításával?
V: Amerikai, német és orosz csapatok próbálkoztak az Ununennium előállításával, de mindannyian kudarcot vallottak.
K: Mely országok tervezik, hogy 2019-ben és 2020-ban dolgoznak az Ununenniumon?
V: Japán és orosz csapatok tervezik, hogy 2019-ben és 2020-ban dolgoznak az Ununenniumon.
K: Miért nevezik az Ununenniumot néha Uue-nak?
V: Az Ununenniumot néha Uue-ként emlegetik, mert ez az IUPAC által készített helyettesítő név, amely latinul "egy-egy-kilenc-iumot" jelent, amíg az állandó nevek meg nem születnek.
Keres