Roentgenium

Roentgenium
111 Rg
Au ↑ Rg ↓ (UHT) Tableau périodique darmstadtium ← → roentgenium copernicium
Apparence
argenté (prévue)
Propriétés générales
Nom, symbole, nombre	roentgenium, Rg, 111
Prononciation	/ r ʌ n t ɡ ɛ n Je ə m / runt- GEN -ee-əm ou / r ɛ n t ɡ ɛ n Je ə m / Rent-GEN -ee-əm
Élément Catégorie	inconnu mais probablement un métal de transition
Groupe, période, bloc	11, 7, ré
Poids atomique standard	[281]
Configuration électronique	[ Rn ] 5f 14 6d 9 7s 2 (Prévue) 2, 8, 18, 32, 32, 17, 2 (Prévue)
Histoire
Découverte	Gesellschaft für Schwerionenforschung (1994)
Propriétés physiques
Phase	solide (prévue)
Densité (à proximité rt)	28,7 (prévue) g · cm -3
Propriétés atomiques
États d'oxydation	5, 3, 1, -1 (prévue)
énergies d'ionisation ( plus)	1er: 1022,7 (estimation) kJ · mol -1
	2ème: 2074,4 (estimation) kJ · mol -1
	3ème: 3077,9 (estimation) kJ · mol -1
Rayon atomique	114 (prévue) h
Rayon covalente	121 (estimation) h
Miscellanées
Numéro de registre CAS	54386-24-2
La plupart des isotopes stables
Article détaillé: Isotopes de roentgenium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 282 Rg syn 0,5 s α 9,00 278 Mt 281 Rg syn 26 s SF 280 Rg syn 3,6 s α 9,75 276 Mt 279 Rg syn 0,17 s α 10,37 275 Mt seulement isotopes avec des demi-vies plus de 0,1 secondes sont inclus ici

Roentgenium est un élément chimique avec le symbole Rg et de numéro atomique 111. Ce est un très radioactif élément synthétique (un élément qui peut être créé dans un laboratoire, mais ne se trouve pas dans la nature); l'isotope le plus stable connue, roentgenium-281, a une demi-vie de 26 secondes. Roentgenium a été créé en 1994 par le Centre de recherche sur les ions lourds proximité Darmstadt, Allemagne. Il est nommé d'après le physicien Wilhelm Röntgen (également orthographié Roentgen).

Dans le tableau périodique , ce est un D-Block Transactinide. Ce est un membre de la Septième période et est placé dans le groupe 11 éléments, même si aucune des expériences chimiques ont été réalisées pour confirmer qu'il se comporte comme le plus lourd homologue de l'or dans le groupe 11. Roentgenium est calculée pour avoir des propriétés similaires à ses homologues plus légers, le cuivre , l'argent et l'or, même si elle peut montrer des différences de leur part.

Histoire

Roentgenium a été nommé d'après le physicien Wilhelm Röntgen, le découvreur de Les rayons X.

Découverte officielle

Roentgenium était premier synthétisé par une équipe internationale dirigée par Sigurd Hofmann au Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) à Darmstadt, Allemagne , le 8 Décembre, 1994. L'équipe bombardé un objectif de bismuth-209 avec des noyaux accélérés de nickel -64 et détecté un seul atome de l' isotope roentgenium-272:

209
83 Bi + 64
28 Ni → 272
111 Rg + 1
0 n

En 2001, le UICPA / IUPAP Groupe de travail mixte (GTM) a conclu que la preuve était insuffisante pour la découverte à l'époque. L'équipe GSI répété leur expérience en 2002 et détecté trois autres atomes. Dans leur rapport de 2003, le programme de travail conjoint a décidé que l'équipe GSI devrait être reconnu pour la découverte de cet élément.

Appellation

Le nom roentgenium (Rg) a été proposé par l'équipe GSI en l'honneur du physicien allemand Wilhelm Conrad Röntgen, le découvreur de Rayons X, en 2004. Ce nom a été acceptée par IUPAC le 1er Novembre 2004.

Nucléosynthèse

Éléments super-lourds tels que roentgenium sont produites en bombardant des éléments plus légers dans les accélérateurs de particules qui induisent les réactions de fusion. Alors que le plus léger isotope de roentgenium, roentgenium-272, peut être synthétisé directement de cette façon, tous les isotopes de roentgenium lourds ne ont été observés que les produits de désintégration d'éléments plus élevés avec des numéros atomiques .

Selon les énergies mises en jeu, les réactions de fusion peuvent être classés comme "chaud" ou "froid". Dans les réactions de fusion à chaud, très légers, projectiles à haute énergie sont accélérés vers des objectifs très lourds ( actinides ), donnant lieu à des noyaux composés à haute énergie d'excitation (~ 40-50 MeV) qui peut soit la fission ou se évaporer plusieurs (3-5) neutrons. Dans les réactions de fusion à froid, les noyaux condensés produits ont une énergie relativement faible d'excitation (~ 10 à 20 MeV), ce qui diminue la probabilité que ces produits vont subir des réactions de fission. Comme les noyaux fusionnés refroidir à la état fondamental, ils ont besoin de l'émission de seulement un ou deux neutrons, et donc, permet la génération de produits plus riches en neutrons. Cette dernière est une notion distincte de celle de la fusion nucléaire selon lequel à atteindre dans des conditions de température ambiante (voir la fusion à froid).

La fusion froide

Avant la première synthèse réussie de roentgenium en 1994 par le GSI équipe, une équipe à la Institut unifié de recherches nucléaires dans Dubna, en Russie, a également essayé de synthétiser roentgenium en bombardant le bismuth-209 avec du nickel-64 en 1986. Aucun roentgenium atomes ont été identifiés. Après une mise à niveau de leurs installations, l'équipe de GSI détecté avec succès trois atomes de ²⁷² Rg dans leur expérience de découverte. Un autre 3 atomes ont été synthétisés en 2002. La découverte de roentgenium a été confirmé en 2003 quand une équipe au RIKEN mesuré les désintégrations de 14 atomes de ²⁷² Rg.

Le même isotope de roentgenium a également été observée par une équipe américaine à la Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL de) de la réaction:

208
82 Pb + 65
29 Cu → 272
111 Rg + n

Cette réaction a été réalisée dans le cadre de leur étude des projectiles avec impair numéro atomique dans les réactions de fusion à froid.

Comme produit de désintégration

Tous les isotopes de roentgenium sauf roentgenium-272 ont été détectés seulement dans les chaînes de désintégration des éléments ayant un plus haut numéro atomique , tels que ununtrium . Ununtrium dispose actuellement de six isotopes connus; chacun d'entre eux subissent alpha se désintègre pour devenir noyaux roentgenium, avec des nombres de masse entre 274 et 282. noyaux Parent de ununtrium peuvent être eux-mêmes produits de désintégration de ununpentium ou Ununseptium. À ce jour, pas d'autres éléments ont été connus pour se dégrader à roentgenium. Par exemple, en Janvier 2010, l'équipe Dubna ( JINR) identifié roentgenium-281 comme un produit final dans la désintégration de Ununseptium via une séquence de désintégration alpha:

293
117 289 Uus →
115 + 4 Uup
2 Il

289
115 285 Uup →
113 Uut + 4
2 Il

285
113 281 Uut →
111 Rg + 4
2 Il

Isotopes

Roentgenium n'a pas d'isotopes stables ou naturels. Plusieurs isotopes radioactifs ont été synthétisés dans le laboratoire, par fusion des noyaux d'éléments légers ou en tant que produits intermédiaires de dégradation d'éléments plus lourds. Sept différents isotopes de roentgenium ont été rapportés avec les masses atomiques 272, 274, et 278 à 282, dont deux, roentgenium-272 et roentgenium-274, ont connu, mais non confirmée états métastables. Tous ces décomposition par la désintégration alpha, sauf roentgenium-281, qui subit la fission spontanée.

La stabilité et la demi-vie

Tous les isotopes de roentgenium sont extrêmement instables et radioactives; En général, les isotopes plus lourds sont plus stables que le briquet. L'isotope de roentgenium connue plus stable, ²⁸¹ Rg, est également le deuxième plus lourd roentgenium connu isotope; il a une demi-vie de 26 secondes. L'isotope ²⁸⁰ Rg a été rapporté aussi avoir une demi-vie de plus de une seconde. Le isotopes ²⁸² et ²⁷⁹ Rg Rg ont des demi-vies de 0,5 et 0,17 secondes respectivement. Les quatre isotopes restants ont des demi-vies comprises entre 1 et 10 millisecondes. L'isotope ²⁸⁷ Rg inconnue a été prévu pour être le plus stable vers désintégration bêta; cependant, aucun isotope roentgenium connu a été observé à subir désintégration bêta. Les isotopes inconnus ²⁷⁷ et ²⁸³ Rg Rg sont également censés avoir une longue demi-vie de 1 seconde et 10 minutes respectivement. Avant leur découverte, le isotopes ²⁷⁸ Rg, Rg ²⁸¹ et ²⁸² Rg ont prédit d'avoir une longue demi-vie de 1 seconde, 1 minute et quatre minutes respectivement; cependant, ils ont été découvert à avoir plus courtes demi-vies de 4,2 millisecondes, 26 secondes et 0,5 secondes respectivement.

Isomérie nucléaire

²⁷⁴ Rg

Deux atomes de ²⁷⁴ Rg ont été observés dans le chaîne de ²⁷⁸ Uut de décroissance. Le Ils se désintègrent par émissions alpha, émettant des particules alpha avec des énergies différentes et ont des durées différentes. En outre, les deux chaînes de désintégration entiers semblent être différentes. Ceci suggère la présence de deux isomères nucléaires, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires.

²⁷² Rg

Quatre particules alpha émises à partir de ²⁷² Rg avec des énergies de 11,37, 11,03, 10,82, et 10,40 MeV ont été détectés. Le GSI mesurée ²⁷² Rg d'avoir une demi-vie de 1,6 ms alors que les données récentes de RIKEN ont donné une demi-vie de 3,8 ms. Les données contradictoires peuvent être dus à des isomères nucléaires, mais les données actuelles sont insuffisantes pour tirer des missions fermes.

Propriétés prédites

Chimique

Roentgenium est le neuvième élément de la série 6d de métaux de transition . Depuis copernicium (élément 112) a été établi pour être un métal de transition, il est prévu que tous les éléments de 104 à 112 formeraient une quatrième série de métal de transition. Calculs sur son potentiels d'ionisation et atomique et rayons ioniques sont similaires à celle de son homologue briquet or , ce qui implique que les propriétés de base de roentgenium se apparentent à ceux de l'autre groupes 11 éléments, le cuivre , l'argent et l'or; Cependant, il est également prévu de montrer plusieurs différences de ses homologues plus légers.

Roentgenium est prévu pour être un métal noble. Basé sur des états d'oxydation les plus stables des groupes plus léger 11 éléments, roentgenium est prévu pour montrer stables cinq, trois États, et -1 oxydation, avec un état moins une stable. L'état 3 est prévu pour être le plus stable. Roentgenium (III) devrait être de réactivité comparable à l'or (III), mais est plus stable et à former une grande variété de composés. Or constitue également un état -1 à peu près stable en raison des effets relativistes, et roentgenium peut le faire ainsi. Les orbitales 6d sont déstabilisées par effets relativistes et interactions spin-orbite près de la fin de la quatrième série de métal de transition, ce qui rend états d'oxydation supérieurs comme roentgenium (V) et copernicium (IV) plus stables que leurs homologues plus légers or (V) et mercure (IV) (dont chacun est connu que dans un seul composé) que les électrons 6d participent à la liaison à une plus grande mesure. Les interactions spin-orbite stabilisent composés moléculaires roentgenium avec plus liaison électrons 6d; par exemple, RGF -
6 devrait être plus stable que RGF -
4, qui devrait être plus stable que RGF -
2. Roentgenium (I) devrait être difficile à obtenir.

La chimie probable de roentgenium a reçu plus d'intérêt que celui des deux éléments précédents, meitnerium et darmstadtium , comme la valence s- sous-couches du groupe 11 éléments devraient être relativiste contractée plus fortement au roentgenium. Calculs sur le composé moléculaire Rg H montrent que les effets relativistes doublent la force de la liaison hydrogène-roentgenium, même si les interactions spin-orbite affaiblissent également de 0,7 eV. Les composés Au X et rgx, où X = F , Cl , Br , O , Au, ou Rg, ont également été étudiés.

Physique atomique et

Roentgenium devrait être un solide dans des conditions normales. Il devrait être un métal très lourd avec une densité d'environ 28,7 g / cm ^3; En comparaison, l'élément le plus dense connue qui a eu sa densité mesurée, l'osmium , a une densité de seulement 22,61 g / cm ^3. Ceci résulte du poids atomique élevé de roentgenium, le lanthanides et des actinides contractions, et effets relativistes, bien que la production d'une quantité suffisante roentgenium pour mesurer cette quantité ne serait pas pratique, et l'échantillon serait rapidement se dégrader.

Le groupe stable 11 éléments, le cuivre, l'argent et l'or, ont tous une configuration électronique externe ¹⁰ e (n + 1) s ^1. Pour chacun de ces éléments, le premier état excité de leurs atomes a une configuration nd ⁹ (n + 1) s ^2. En raison de couplage spin-orbite entre les électrons d, cet état est divisé en une paire de niveaux d'énergie. Pour le cuivre, la différence d'énergie entre l'état fondamental et le plus faible état excité provoque le métal à apparaître rougeâtre. Pour l'argent, le déficit énergétique se élargit et il devient argentée. Cependant, comme le numéro atomique augmente, les niveaux excités sont stabilisés par les effets relativistes et en or l'écart d'énergie diminue à nouveau et il semble or. Pour roentgenium, les calculs indiquent que le niveau ⁹ 7s 6d ² est stabilisé à un point tel qu'il devient l'état du sol et le niveau ¹⁰ 7s 6d ¹ devient le premier état excité. La différence d'énergie qui en résulte entre le nouvel état du sol et le premier état excité est similaire à celle de l'argent et roentgenium devrait être une apparence argentée. Le rayon atomique de roentgenium devrait se situer autour de 114 h.

Chimie expérimentale

De déterminer sans ambiguïté les caractéristiques chimiques de roentgenium a encore ont été établis en raison des faibles rendements des réactions qui produisent des isotopes de roentgenium. Pour les études chimiques à effectuer sur un transactinide, au moins quatre atomes doivent être produits, la demi-vie de l'isotope utilisé doit être d'au moins 1 seconde, et le taux de production doivent être au moins un atome par semaine. Même si la demi-vie de ²⁸¹ Rg, connue isotope roentgenium le plus stable, est de 26 secondes, assez longtemps pour effectuer des études chimiques, un autre obstacle est la nécessité d'augmenter le taux de production des isotopes de roentgenium et de permettre des expériences de poursuivre pendant des semaines ou mois de sorte que des résultats statistiquement significatifs peuvent être obtenus. Séparation et de détection doivent être effectuées en continu pour séparer les isotopes de roentgenium et les systèmes automatisés peuvent ensuite expérimenter sur la phase gazeuse et la chimie de la solution du roentgenium que les rendements des éléments plus lourds sont prévus pour être inférieures à celles des éléments plus légers. Cependant, la chimie expérimentale de roentgenium n'a pas reçu autant d'attention que celle des éléments plus lourds copernicium et Flérovium .