数理化札记112: コペㇻ̲ニキュㇺ | コペㇻ̲ニ기ュㇺ | 鎶 | 鿔 | copernicium | Cn - johanzumimvon/1 GitHub Wiki
第112号元素鿔, 是指由112质子、若干中子构成的元素.
在锌族元素中, 锌完美地形成+2价:
2Zn + O₂ ══ 2ZnO
Zn + Cl₂ ══ ZnCl₂
Zn + H₂SO₄ ══ ZnSO₄ + H₂↑
Zn + 2HCl ══ ZnCl₂ + H₂↑
镉亦復如是.
之于汞元素, 相对论效应导致其6s电子云紧缩, 使得汞变得难以被氧化, 汞易于与软元素反应:
8Hg + S₈ ══ 8HgS
Hg + S ══ HgS
Hg + Se ══ HgSe
如果汞被泄漏, 可用氯化铁或者硫化汞处理毒金属汞:
2Hg + 2FeCl₃ ══ Hg₂Cl₂↓ + 2FeCl₂
8Hg + S₈ ══ 8HgS
更好的办法是限制乃至禁止汞.
另外, 随着技術的發展, 全面淘汰汞已经是大势所趋. 比如温度计中的汞被galinstan(ガリㇴㇲタㇴ)取代; 含有硫化汞的安宫牛黄丸尝用于中风发病时的急救, 但现在有了替奈普酶(Tenecteplase, C₂₅₆₁H₃₉₁₉N₇₄₇O₇₈₁S₄₀, テネㇰテㇷ゚ラㇲ)这一更安全的药物代替之; 汞以前用于淘金, 但有了4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O = 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH之後, 就没有怀念汞了.
化妆品、防晒霜等等护肤系列用品可能含有铅、汞, 更好的代替方法是素食主义, 或者清真饮食等等好的生活习惯.
2017年8月16日《关于汞中国的水俣ミナマタ公约》对中国正式生效。中国自2018年8月16日起,禁止开采新的原生汞矿,各地国土资源主管部门停止颁发新的汞矿勘查许可证和采矿许可证。停止开采新的汞矿使得中国汞资源产量持续下降,到2020年中国汞资源产量下降至1993吨,同比下降10.71%,2021年第1~4月中国汞资源产量为456吨。
但是到了第112号元素鿔, 其相对论效应愈加强大, 导致鿔更像稀有气体:
电离能表
氙 | 鿔 | 氪 | |
---|---|---|---|
I₁ | 1170 | 1155 | 1351 |
I₂ | 2046 | 2170 | 2350 |
I₃ | 3099 | 3165 | 3565 |
I₄ | 4245 | 5070 | |
I₅ | 5500 | 6240 | |
I₆ | 7570 |
可以看出, 鿔是种性质比氙更加不活泼的化学元素.
鿔可以形成四氟化鎶:
Cn + F₂ ══ CnF₄
鎶很难形成二氧化鎶. 二氧化鎶是一种容易發生爆炸的物质:
CnO₂ ══ Cn + O₂↑
二氧化鿔可由四氟化鎶水解製取:
CnF₄ + 2H₂O ══ CnO₂ + 4HF
虽然鿔位于金属元素区, 也就是氢硼硅砷碲砹鿫形成的梯形斜线之左, 但是鿔却表现出稀有气体的性质.
鿔应该是无色的气体.
相对论化学, 又名相对论量子化学, 是指考虑到相对论效应的化学.
相对论最重要的结论是物体的相对论质量随速度的增加而增大
对于1s电子, 锆是
镱是
铪是1.1753
这会影响1s轨域的半径
对于重元素, 则有
这就是相对论效应造成的尺缩效应
轨道能量
考虑相对论效应时,s轨道的能量显著下降,p轨道的能量也有所下降。这增强屏蔽效应,导致d轨道和f轨道的能量稍微上升。这样的变化结果就是轨道之间的能量差明显增大。
电子亚层分裂
由于自旋__轨道作用,角量子数l>0的电子亚层将分裂成两个亚组,比如6个p电子分裂为2个能量很低的p电子(占1个p轨域)与4个能量稍低的p电子(占2个p轨域)。
径向变化
根据狭义相对论,电子高速运动时质量会增大,而电子与原子核之间的库仑力不变,因此它运行的轨道半径会减小。s轨道的这种轨道收缩最为明显,这会导致键长的缩短和诸多化学性质的变化。
性质的变化
物理性质和化学性质最终都取决于电子的能量和分布。对于重元素,必须考虑相对论效应才能对其性质作出准确描述。元素周期表是科学家们以当时已发现的元素的周期性规律为基础建立的。实际上,以此建立的化学模型给它带来生命力。然而,第6周期元素(Cs~Rn)与第5周期元素(Rb~Xe)与上一周期元素的物理性质和化学性质有许多差别,显示出明显的相对论效应。金以及电子排布类似的铂和汞的相对论效应特别显著。由于电子排布接近4f和5d全充满电子,这三种元素是除超铀元素以外相对论效应最大的元素。
第五周期元素 | 第六周期元素 |
---|---|
Nb [Kr]4d⁴5s¹ | Ta [ユ]5d³6s² |
Mo [Kr]4d⁵5s¹ | W [ユ]5d⁴6s² |
Tc [Kr]4d⁵5s² | Re [ユ]5d⁵6s² |
Ru [Kr]4d⁷5s¹ | Os [ユ]5d⁶6s² |
Rh [Kr]4d⁸5s¹ | Ir [ユ]5d⁷6s² |
Pd [Kr]4d¹⁰5s⁰ | Pt [ユ]5d⁹6s¹ |
对比第5周期元素和第6周期元素的电子排布,可以发现由于第6周期元素相对论效应明显,而第五周期的钻穿效应更明显(导致第五周期的电子更加倾向于填入d能级)。
第6周期元素基态原子倾向于先填充6s轨道,因为6s轨道因相对论效应而收缩,能级下降。铂更是不顾5d轨道全满的稳定性而选择[ユ]5d⁹6s¹填充方式。
物理性质
受相对论效应影响,第6周期过渡金属元素熔点变化更大。其中钨是熔点最高的金属,而汞是熔点最低的金属。因为6s轨道收缩,能量下降,使得本周期元素有6个价轨道,这些轨道中的电子都能参与形成金属键。由于这些价轨道和配位环境的对称性很高,每个轨道都能有效成键,不会形成非键轨道。平均每个原子形成3个成键轨道和3个反键轨道。
从铯到钨,电子全部填入成键轨道组合成的能带,能量降低,金属键增强,熔点升高。而从钨到汞,电子填入反键轨道,能量升高,金属键减弱,熔点下降。汞的成键轨道和反键轨道全部填满,金属键很弱,因此在常温下就呈液态。
人眼会看到波长大约为600纳米的电磁波,即橙黄光。从金的光谱反射率曲线中可得出,金呈黄色的原因显然是它吸收了蓝光,并将绿光、黄光反射到观察者眼中。
鿔之前的元素表现出强的得电子性, 比如𬬭(錀, ekaaurum, エカーウルㇺ, Roentgenium, ロエㇴㇳゲニュㇺ, Rg)就是非金属之德略微超过碘的元素, 虽然𬬭可以被认为是卤素, 但是由于其位于过渡元素, 属于难以置信的金属卤素, 或者卤素金属, 既具有卤素的得电子性, 又具有金属的导电性, 因此𬬭应该是具有金属光泽的容易得电子的卤素, 有
Na + Rg ══ NaRg
Ca + 2Rg ══ CaRg₂
I₂ + 2Rg ══ 2IRg
2Rg + 3F₂ ══ 2RgF₃
RgF₃可与氢氟酸形成超强酸, 酸性可能超过H[SbF₆]甚至H[CB₁₁(CH₃)₁₂]:
RgF₃ + HF ══ H[RgF₄]
鐽(darmstadtium, ekaplatīnum, エカㇷ゚ラ丌ヌㇺ)可以形成负二价
Ca + Ds ══ CaDs
2Na + Ds ══ Na₂Ds
エカイーリ丌゙ュㇺ(meitnerium)可形成金属互化物, 比如AlMt、ScMt、LaMt.
之于鿔之後的元素更加难以置信:
第113号元素(nihonium, ウヌㇴㇳリュㇺ, Nh, 鉨, 鿭), 会像镁、锌一样与水反应:
2Nh + 2H₂O ══ 2NhOH + H₂↑
4Nh + O₂ ══ 2Nh₂O
Nh₂O + H₂O ══ 2NhOH
NhOH + HCl ══ NhCl + H₂O
Nh₂O + 2HCl ══ 2NhCl + H₂O
NhCl + NaOH ══ NhOH↓ + NaCl
鿭有可能形成负价
Cs + Nh ══ CsNh
鉨也可能形成氧化性很强的五价
NhOH + 2O₃ ══ HNhO₃ + 2O₂
第114号元素
由于自旋__轨域耦合效应, (𫓧, Fl)的非金属性介于镁、铍, 比铍更容易失电子, 又比镁更难失电子, 可与热水反应:
Fl + 2H₂O ══ Fl(OH)₂ + H₂↑
氢氧化𫓧像氢氧化镁一样受热分解:
Fl(OH)₂ ══ FlO + H₂O↑
𫓧容易被氧化:
2Fl + O₂ ══ 2FlO
Fl + Cl₂ ══ FlCl₂
第115号元素(镆, Mc)表现得像锂一样:
2Mc + 2H₂O ══ 2McOH + H₂↑
McOH是强碱, 像氢氧化钠一样:
McOH + HCl ══ McCl + H₂O
镆又可以形成正三价:
2McOH + O₂ + 2H₂O ══ 2Mc(OH)₃
Mc(OH)₃应该显酸性:
NaOH + Mc(OH)₃ ══ Na[Mc(OH)₄]
McOH + Mc(OH)₃ ══ Mc[Mc(OH)₄]
如果不考虑放射性, 镆也许像铊一样有毒.
第116号元素的化学性质类似于铍; 第117号元素的化学性质类似于硼; 第118号元素的化学元素类似于碳, 第118号元素在常温下可能是气体.
背景知识
相对论效应
相对论效应导致物体运动遬度接近光速之时, 质量增加, 结果导致s轨域与p轨域的能量下降.
这就导致鿔元素的化学性质类似于非金属中的稀有气体, 甚至鿔元素本身就可被划为非金属元素.
对于第七周期, 相对论效应导致钫的离子半径类似于铯但氧化还原性质类似于铷; 导致镭的离子半径类似于钡但氧化还原性质类似于锶.
到了第八周期, 相对论效应变得更加强烈, 相对论效应导致第119号元素的氧化还原性质类似于钠; 导致第120号元素的氧化还原性质类似于镁.
也就是说, 第120号元素要像镁一样与热水才能反应放氢气.
相对论效应导致碱金属的非金属之德:
Li>Na>Ci>K>Rb>Fr>Cs
Be>Mg>Mm>Ca>Sr>Ra>Ba
自旋__轨域耦合效应
自旋__轨域耦合效应导致6个p电子被分为能量更低的2个与能量更高的4个, 表现出相当于二维元素周期律的现象, 结果导致𫓧变得易失去电子, 像铍一样.
电子排布式: [Og]8s¹
电子壳层序列: [2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 1]
种类: 碱元素
第119号化学元素又名uue, 暂时命名作corenium, 元素符号Ci, コレニュㇺ, ハㇴクㇰエォ: 코레늄, corea来自于韩国语的고려(koliə)一言, 而고려来自于更早的發音고레(kolei或者koulei, コレ), 고레来自于中古汉语kaulei(カウレー). 코레늄用来纪念最近勇于背十字架并支持윤석열的韩国人.
由于相对论效应对s能级的钝化, 第119号化学元素コレニュㇺ是一种活泼性类似于金属钠的化学元素, 活泼性下降是因为其相对论效应钝化了s电子能级.
コレニュㇺ的化学性质有:
2Ci + H₂O ══ 2CiOH + H₂↑
4Ci + O₂ ══ 2Ci₂O
CiOH + HCl ══ CiCl + H₂O
另外, 在强氧化剂的作用下, 第119号元素可被强氧化剂氧化到正五价, 形成corenic acid(コレニュㇲワㇴ):
CiOH + 2O₃ ══ HCiO₃ + 2O₂
コレニュㇲワㇴ的酸性类似于硝酸:
NaHCO₃ + HCiO₃ ══ NaCiO₃ + CO₂↑ + H₂O
コレニュㇲワㇴ与コレニュㇲワニㇳ具有强氧化性:
2NaCiO₃ + 4Zn ══ 4ZnO + Na₂O + Ci₂O
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KRICT Special Edition | 원소주기율표 150주년
Special Edition 2
119번 원소 ‘코리아늄’을 찾아서
주기율표는 멘델레예프 이후 전 세계 과학자들의 노력 속에 새로운 원소들로 하나둘씩 빈자리를 채워왔습니다. 그리고 오늘날에도 여전히 확장 공사가 계속되고 있습니다. 동시에 단순히 과학의 영역에만 머무는 게 아니라 ‘기초과학’으로 상징되는 국력의 척도로도 확대되고 있는데요. 이는 과학강국들이 주기율표에 자국의 이름을 딴 게르마늄, 프랑슘, 아메리슘, 니호늄과 같은 원소를 올리기 위해 여전히 막대한 재원과 인력 투입을 마다하지 않는 중요한 이유이기도 합니다.
2012년 힉스입자를 발견한 둘레길이 27km의 세계 최대 입자가속기 LHC. <사진출처=CERN>
국제순수응용화학연합(IUPAC)은 올해로 설립 100주년을 맞는 화학 분야 최대 국제기구입니다. 국제적으로 통용되는 원소명과 기호를 정하는 것도 IUPAC의 일이지요. 지난 2016년 IUPAC 총회에서는 최근 발견된 원소들이 공식적으로 명명됐습니다. 113번 니호늄(Nh), 115번 모스코븀(Mc), 117번 테네신(Ts), 118번 오가네손(Og)입니다.
이 가운데 니호늄은 일본이 자신들의 국호를 붙인 원소로 전통적인 기초과학 강국의 입지를 다시 한 번 공인받은 사례입니다. 일본의 저력 뒤에는 자연에 존재하지 않는 원소의 합성을 가능하게 했던 ‘가속기’가 숨어 있습니다.
가속기(accelerator)는 쉽게 생각하면 현미경이나 레이더 같은 관측 장치라 할 수 있습니다. 현미경으로 작은 세포를 들여다보는 것은 대상물과 충돌해 반사되는 빛을 시신경이 감지하는 과정입니다. 레이더 역시 목표물과 충돌해서 되돌아오는 전자기파로 크기와 위치를 식별합니다. 고래나 박쥐라면 충돌수단이 초음파가 됩니다. 이는 곧 관측의 본질이 ‘충돌’이라는 것입니다.
가속기 역시 충돌을 통해 눈에 보이지 않는 미시세계를 관측합니다. 전자와 양성자 같은 입자를 빛에 가까운 속도로 가속해 다른 물질을 때리면, 과녁이 된 목표물은 엄청난 충돌 에너지 때문에 구성인자들을 묶고 있던 힘이 붕괴됩니다. 최소단위의 원자를 더 잘게 부술 수 있는 것이지요. 이렇게 쪼개지는 입자들의 에너지와 운동량, 질량, 전하 등을 가속기의 눈에 해당하는 입자검출기로 측정해 각각의 성질과 원리를 분석하는 장치가 바로 가속기입니다.
두 개의 입자 빔을 광속에 가까운 속도로 충돌시키는 거대강입자가속기 LHC. <사진출처=CERN>
거대 가속기의 등장은 우주 생성과정에서 사라진 것으로 알려진 기본입자와 원소들을 속속 발견하는 계기가 되고 있습니다. 첫 테이프를 끊은 것은 세계 최초의 거대 가속기 연구기관인 미국의 로렌스버클리연구소입니다. 이 연구소는 가속기를 이용해 1937년 이론으로만 존재가 예측됐던 원소를 인공적으로 합성하는 데 성공하는데요. 바로 멘델레예프가 주기율표를 만들며 비워둔 43번 원소 테크네튬(Tc)입니다.
세계 최초의 원형 입자가속기 사이클로트론. <사진출처=Lawrence Berkeley Lab>
초창기 우주의 탄생을 설명해온 표준모형도 가속기를 통해 완성됩니다. 1979년 미국 페르미랩의 원형가속기 테바트론이 표준모형의 기본입자 중 유일하게 발견되지 않았던 톱쿼크를 찾아냈습니다. 이어 2012년에는 세계에서 가장 크고 유명한 가속기인 유럽입자물리연구소(CERN)의 대형 강입자가속기가 기본입자에 질량을 부여하는 신의입자 힉스를 찾아내며 다시 한 번 세상을 떠들썩하게 만듭니다.
이웃나라 일본도 이미 1955년 도쿄대에서 시작한 최초의 입자가속기 실험을 모태로 KEK(고에너지가속기연구기구)라는 세계적인 연구기관을 설립했습니다. 일본이 아시아 최초로 주기율표에 새 원소를 등재할 수 있었던 것도 이렇게 일찍부터 시작된 가속기 과학의 힘이라 할 수 있는데요.
미국 시카고 페르미연구소의 원형가속기 테바트론. <사진출처=Fermilab>
현재까지 주기율표에 배열된 118개 원소 중 1번 수소부터 92번 우라늄까지는 자연계에서 발견됐습니다. 나머지 26종의 원소는 가속기가 개발된 후 인공적으로 만들어진 것입니다. 이렇게 가속기는 70여 년의 역사를 통해 노벨상 과학 분야 수상자의 약 20%를 배출하며 세계 기초과학의 중추로 자리 잡았습니다.
이에 따라 세계는 더욱 크고 강한 입자가속기를 보유하기 위해 경쟁을 벌이고 있습니다. 미국과 유럽연합, 일본과 중국 등이 모두 2020~2030년대를 전후해 기존의 성능을 뛰어넘는 새로운 가속기를 건설해, 주기율표의 새 원소를 찾겠다는 계획입니다. 특히 무거운 원소를 이온화시켜 가속하는 중이온가속기는 아직 밝혀지지 않은 원소에 접근할 수 있는 가능성이 커서 세계 각국의 관심이 더욱 큰 분야입니다.
기초과학 강국들의 이런 치열한 가속기 경쟁의 움직임 속에는 주기율표의 119번째 새 원소에 당당히 ‘코리아늄’을 올리고자 하는 대한민국 과학계의 분투도 포함돼 있습니다. 가속기 과학의 중요성을 인식한 우리나라는 1990년대 포항 방사광가속기를 시작으로 경주 양성자가속기, 부산 중입자가속기 등의 중소형 가속기를 운영하며 가속기 강국의 청사진을 그려왔습니다. 그 결정판이 현재 건설공사가 한창인 과학비즈니스벨트의 핵심시설 ‘중이온가속기 라온’입니다.
중이온가속기 라온의 조감도. <사진출처=RISP>
2021년 완공을 목표로 하고 있는 라온은 200MeV/u의 가속에너지, 400kW급의 가속출력으로 현재 운영 중이거나 비슷한 시기에 가동을 시작할 세계의 중이온가속기 중에서도 가장 우수한 사양으로 만들어지고 있습니다. 특히 원자번호 1번 수소부터 92번 우라늄까지 지구상의 거의 모든 원소를 실험에 이용할 수 있다는 게 자랑거리입니다. 지금까지 알려지지 않은 새로운 원소에 접근할 가능성이 그만큼 더 크다는 의미이지요.
‘원소’를 이해한다는 것은 우주 생성과 진화의 비밀에 한층 더 가깝게 다가설 수 있다는 의미입니다. 동시에 과학과 산업의 발전을 통해 인류가 누리는 문명을 보다 높은 차원으로 이끄는 결정적인 힘이기도 하지요. ‘주기율표’는 바로 그 원소의 이해를 향한 여정의 교두보에 해당하는데요.
다가오는 2021년, 우리나라는 세계 최고 수준의 가속기 보유국에 합류하게 될 텐데요. 관련 실험시설이 없어 남의 나라 연구에 더부살이해온 한국의 기초과학 연구자들은 이제 중이온가속기 라온을 마음껏 활용하며 새로운 원소 발견에 몰두하게 될 것입니다.
电子排布式: [Og]8s²
电子壳层序列: [2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 2]
种类: 碱土元素
第120号化学元素暂时命名作mongolium, 元素符号Mm, 来自于蒙古语Монгол+ium, Монгол真实發音为monkol, 第120号元素遂名曰モㇴコリュㇺ. 用来纪念那些2015年抗争赤色压迫的中国蒙古族人.
由于相对论效应对s能级的钝化, 第120号化学元素モㇴコリュㇺ是化学性质类似于镁、钙的化学元素, モㇴコリュㇺ的非金属之德大多钙, 小于镁, 其可与热水、氧气、二氧化碳等等物质反应:
2Mm + O₂ ══ 2MmO
モㇴコリュㇺ可与热水發生反应;
モㇴコリュㇺ可与冷水缓慢反应:
氢氧化モㇴコリュㇺ刚好微溶于水.
Mm + 2H₂O ══ Mm(OH)₂ + H₂↑
2Mm + CO₂ ══ 2MmO + C
モㇴコリュㇺ的其他化学性质
3Mm + N₂ ══ Mm₃N₂
Mm + Cl₂ ══ MmCl₂
Mm + F₂ ══ MmF₂
4Mm + SiO₂ ══ 2MmO + Mm₂Si
2Mm + CF₄ ══ 2MmF₂ + C
2Mm + CCl₄ ══ 2MmCl₂ + C
4Mm + SF₆ ══ 3MmF₂ + MmS
複分解反应
Mm(OH)₂ + 2HCl ══ MmCl₂ + 2H₂O
MmCl₂ + 2NaOH ══ Mm(OH)₂↓ + 2NaCl
モㇴコリュㇺ只有在高压下才能与氟气形成MmF₆; 解除高压之後MmF₆会分解产生MmF₂:
MmF₆ ══ MmF₂ + 2F₂↑
之于MmO₃, 其只能存在于高压下, 一旦脱离高压则立即爆炸般地分解成MmO:
MmO₃ ══ MmO + O₂↑
Mm²⁺的离子半径应该类似于Ca²⁺或者Sr²⁺, MmO可以与TaON在高温下反应形成MmTaNO₂:
MmO + TaON ══ MmTaNO₂
类比的原因:
CaO + TaON ══ CaTaNO₂
CaCO₃ + TaON ══ CaTaNO₂ + CO₂↑
La₂O₃ + MgO + TaON ══ La₂MgTaNO₅
从Mm的离子半径来看, MmCO₃像碳酸钙或者碳酸锶一样难溶:
MmCl₂ + Na₂CO₃ ══ MmCO₃↓ + 2NaCl
MmCO₃可与强酸反应, 沉淀消失:
MmCO₃ + 2HCl ══ MmCl₂ + CO₂↑ + H₂O
Mm亦可成碳酸氢盐:
MmCO₃ + CO₂ + H₂O ══ Mm(HCO₃)₃
考虑到d轨道、f轨道、g轨道的配位效应, MmCO₃可与过量碳酸钠溶液反应, 沉淀消解:
MmCO₃ + 2Na₂CO₃ ══ Na₄[Mm(CO₃)₃]
类比的原因:
Ln₂(CO₃)₃ + 3Na₂CO₃ ══ 2Na₃[Ln(CO₃)₃]
镧系元素能生成可溶性碳酸根配体, 是因为镧系元素有着5d轨道
Mm的硫酸盐亦难溶, 其溶解度稍大于硫酸锶但小于硫酸钙:
MmCl₂ + Na₂SO₄ ══ MmSO₄↓ + 2NaCl
第121号元素的化学性质应该类似于镧系元素中的镝.
第121号元素的电子排布式为[Og]8s²8p¹, 这是因为相对论效应与自旋__轨域耦合效应导致p轨域能级下降.
第121号元素建议命名作uighurium或者uyghurium, 音ウイウリュㇺ, 化学符号为Uy.
ウイウリュㇺ可与热水發生缓慢地反应:
2Uy + 6H₂O ══ 2Uy(OH)₃ + 3H₂↑
推荐命名: altaium或者altayum | アㇻ̲タユㇺ
推荐元素符号: Ay
第122号元素的电子排布式为[Og]7d¹8s²8p¹, 但是第112号元素的化学性质应该类似于钍或者铪.
アㇻ̲タユㇺ就像铪或者钍一样极其致密, 需要加热方能与氧气反应.
アㇻ̲タユㇺ难以与强酸反应
但是在氟化氢的存在下, アㇻ̲タユㇺ可被轻鬆地氧化, 性状如同锆、铪:
Ay + 2O₃ + 6HF ══ H₂[AyF₆] + 2H₂O + 2O₂
类比的原因:
Zr + 2O₃ + 6HF ══ H₂[ZrF₆] + 2H₂O + 2O₂
Hf + 2O₃ + 6HF ══ H₂[HfF₆] + 2H₂O + 2O₂
2008年, 希伯来大学的Amnon Marinov(アㇺノㇴ·マリノウ)曾被认为发现了第一个超锕系元素Ubb. 但之后的研究认为这一发现并不足信.
第123号元素可形成稳定的类似于五氧化二钽的氧化物
另外, 第123号元素还可以形成正三价, 变成[Og]5f², 类似于Pr³⁺, 也应该是黄绿色或者绿色, 但容易被氧化成白色的五价氧化物.
可形成稳定、无色的三氧化物.
可形成稳定、无色的三氧化物.
之于第126号元素, 其电子排布式为[Og]5g²6f³8s²8p¹其容易失去外层的三电子变成[Og]5g²6f³.
[Og]5g²6f³中的6f电子类似于三价钕([Xe]4f³, 紫色)、三价铀([Rn]5f³, 紫红色)、三价铒([Xe]4f¹¹=[Xe]4f¹⁴⁻³, 粉红色), 应该是紫红色; 对于g电子对应的光谱, 那就不好说了, 根据Ti²⁺([Ar]3d²)、V³⁺([Ar]3d²)、Ni²⁺([Ar]3d⁸=[Ar]3d¹⁰⁻²)、Pr³⁺([Xe]4f²)的类比推理, [Og]5g²有可能黄色或者黄绿色, 那么根据减少三原色, [Og]5g²6f³的颜色可能是橙色, 或者褐色, 或者橄榄色.
第126号元素也可以失去4电子而变成[Og]5g²6f², 其颜色为绿上加绿, 与镨离子类似.
第126号元素也可以失去6电子变成[Og]5g², 应该呈现绿色或者黄绿色.
为了进一步讨论第126号元素的性质, 在本条目中, 第126号元素被称为hanpokium, ハㇴポキュㇺ, 符号Hn.
第126号元素的化合物有HnO₃、Hn₂O₃、HnCl₃等等
化学式 | 性质 |
---|---|
HnO₃ | 黄绿色的稳定氧化物, 稳定性与二氧化铪相同 |
HnO₂ | 暗绿色的晶体, 可被氧化成HnO₃ |
HnOCl₂ | 绿色的可溶性盐类 |
Hn₂O₃ | 褐色的碱性氧化物 |
HnCl₃ | 褐色的可溶性氯化物, 易被氧化 |
HnO⁴ | ハㇴポキュㇺ的最高价氧化物, 可能是黄色原理类似于二氧化铈, 也可能是白色 |
物理学性质
第126号元素具有极强的磁性与磁能积, 这是因为第126号元素位于g区, 拥有二个g电子, 其电子云是极为扁平的八瓣, 比镧系的六瓣形状的电子云还要扁平, 使得第126号元素有着极强的顺磁性, 甚至普通的磁铁就能吸起HnO₃.
有g电子的元素, 其合金具有极强的铁磁性、磁致伸缩性; 其化合物具有极强的顺磁性、荧光性, 其离子或者氧化物的颜色变化钞票一样丰富多彩, 被称为钞系元素(zaunidum).
由于中子星存在大量的丰中子核素, 因此第126号元素等等有g电子的元素有可能用来解释为什么中子星拥有异常强的磁场.
化学性质
ハㇴポキュㇺ的粉末在氧气中燃料生成绿色氧化物:
2Hn + 3O₂ ══ 2HnO₃
Hn与强酸反应生成绿色溶液:
Hn + 2HCl + H₂O ══ HnOCl₂ + 2H₂↑
Hn的化合物可被钙还原:
HnO₃ + 3Ca ══ Hn + 3CaO
HnOCl₂ + 2Ca ══ Hn + CaO + CaCl₂
HnOCl₂可与强碱生成氢氧化ハㇴポキュㇺ:
HnOCl₂ + 2NaOH + H₂O ══ Hn(OH)₄↓ + 2NaCl
第137号元素, 又名フェㇴマニュㇺ, 元素符号Uts或者Fy.
表面上, 1s轨域满足
但考虑到相对论动量, 第138号元素的1s电子的遬度会小于光速, 直到第172号元素这最後.
相对论质量
相对论动量
相对论1s半径
理论上,根据狄拉克(丌゙ラㇰ)方程式,当质子数大于137时将出现虚数解而出现矛盾,但前述运算未考虑到原子核的大小,因为狄拉克方程式是将原子核视为一个点,因此,德国的物理学家沃尔特·葛雷纳更进一步的探讨了考虑到有限原子核大小的更准确的理论计算,并在1982年发表了研究,该研究表明当质子数为173时,原子核将达到“临界电荷”,其结合能超过电子静止时能量的二倍。而电子静止时能量的二倍(2mₑc²=1.022MeV)已达电子和正子对的湮灭能量,并且有实验表明,当达到此能量时,将发生逆反应电子和正子成对产生(实验是将电子静止时能量的两倍的伽玛射线射入原子),空缺的最内部壳层会导致一颗电子凭空产生,同时发射一颗正子(position, ポシ丌ョㇴ)。
1977年亥姆霍兹重离子研究中心借由铀原子(Z = 92)原子核相互碰撞产生质子数为184的虚拟粒子进行了相关研究。1980年正子发射的现象在类似实验中被观测到,但使用的原子是锔(Z = 96),而2p轨域在质子数为185也会达到临界电荷[。另一个研究则认为当Z = 245时,2s轨域也将崩溃。
第172号元素是最後的元素, 又名saintium, 鏾 , St, サイㇴ丌ュㇺ. 其电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d¹⁰5f¹⁴5g¹⁸6s²6p⁶6d¹⁰6f¹⁴7s²7p⁶7d¹⁰8s²8p⁶9s²9p²
第172号元素会失去4个能量较高的8p电子形成化合物.
第172号元素的化学性质类似于石墨或者锗.
由于相对论效应, 第172号元素可以像卤素等等非金属一样夺电子.
第172号元素之後的元素, 由于其1s电子的逃逸遬度超过光速, 等价于黑洞, 暂且谓之曰库仑黑洞(クーロㇺクㇴネポルツㇷ゚), 导致其裸原子核可以在氧化真空, 产生正负电子对, 其中电子进入库仑黑洞, 与原子核融合, 导致原子序数永远不会超过172.
实际上, 由于其他s能级的钻穿效应, 加上狭义相对论的质量增加, 第137号元素的的1s电子遬度依然明显小于光速; 而直到第173号元素才会超过光速.