釒杜

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簡介

釒杜是一種 d 區元素，位於元素週期表第七週期第五族。釒杜的電子構型為 [Rn]5𝑓146𝑑3 7𝑠2，其各個電子層分別包含 2、8、18、32、32、11、2 個電子。雖然其確切外觀尚不確定，但據推測，釒杜可能是金屬灰色或銀白色。這種元素瞭解甚少，也沒有已知的應用。由於釒杜是人工合成的元素，因此在自然界中找不到。

什麼是釒杜？

釒杜是一種原子序數為 105 的化學元素，符號為 Db。釒杜在室溫下為固體，被歸類為過渡金屬。釒杜不存在於自然狀態下。該元素最初的合成歸功於杜布納聯合核研究所，以及加利福尼亞大學的阿爾伯特·吉奧索及其同事。俄羅斯的 JINR 設施以該元素命名。釒杜除了科學研究之外，沒有同位素應用。

歷史

釒杜的歷史始於俄羅斯。杜布納聯合核研究所於 1967 年發現了釒杜這種人工合成的元素。他們透過用氖-22 離子轟擊鋂-243 原子，產生了釒杜-261 和釒杜-260 以及中子。勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員也於 1970 年發現了釒杜-260 原子，方法是用氮-15 離子轟擊鉲-249 原子。釒杜已被發現，但誰發現了它仍然存在爭議。釒杜最穩定的同位素釒杜-268 在大約 32 小時的半衰期後自發裂變。

伯克利團隊提出了“鐨”的名稱，以紀念物理學家奧托·哈恩。後來 IUPAC 將該元素命名為釒杜。

釒杜的化學性質

以下是釒杜表現出的化學性質。

質子	105
電子	105
中子	157
電子構型	[Rn]5𝑓146𝑑3 7𝑠2
共價半徑	149 pm
原子半徑	139 pm
相態	固體
氧化態	5, 4, 3
第一電離能	664.8 𝑘𝐽 · 𝑚𝑜𝑙−1

釒杜在水中表現出化學特性。使用 88 英寸迴旋加速器手動進行的研究，利用 〖249𝐵𝑘 180 離子照射產生的 〖262𝐷𝑏 研究了釒杜的水相化學性質。

與同族的鉭 (𝑇𝑎) 一樣，釒杜在用 $\mathrm{HNO_{3}}$ 燻蒸後首先吸附在玻璃表面。另一種化學分離嘗試包括將陰離子氟化物萃取到甲基異丁基酮中。在這些條件下，Ta 實際上定量地被萃取到甲基異丁基酮中，而 Nb 僅被少量萃取。發現 Db 的化學行為與較輕的同族元素 Ta 不同。根據所選條件，Db 可能根據其非-𝑇𝑎-樣行為產生多負陰離子，如 [DbF7] 2。

作為對這一令人驚訝的發現和其他 Db 化學方面研究的一部分，使用 ARCA II 進行大量自動化分離。在最初的研究中，使用三異辛胺 (𝑇𝑖𝑂𝐴) 這種液相陰離子交換劑在惰性載體上進行分離。發現 𝑇𝑖𝑂𝐴 可以從 𝐻𝐶𝑙 溶液中去除所有 5 族元素，包括鏷。然而，實驗發現，在較低的 𝐻𝐶𝑙 濃度下，𝐷𝑏 表現出與 𝑇𝑎 截然不同的行為，並遵循其較輕的同族元素 𝑁𝑏 和 𝑃𝑎。

釒杜的用途

釒杜除了基礎科學研究外沒有其他用途，因為它既不自然存在於遊離狀態，也不在實驗室中大量產生。釒杜的研究主要基於揮發性釒杜化合物的表徵、氟化物介質中釒杜的分離以及化學合成及其鑑定。

釒杜的性質

釒杜應該位於元素週期表第 5 族，與鉭、鈮和釩同族。許多研究了 105 號元素性質的研究發現，它們在很大程度上符合週期律的預測。然而，相對論效應可能會導致顯著的偏差，這些效應在原子和宏觀尺度上都會極大地改變物理性質。由於多種因素，包括難以產生超重原子，低生產率僅允許微觀尺度，需要放射化學實驗室來測試原子，這些原子的半衰期短，以及除了參與超重原子合成之外還有許多不需要的活動，這些性質一直難以測量。迄今為止，只有單個原子是研究物件。並且其物理狀態估計為固體。

以下是釒杜表現出的通用性質。

符號	Db
原子質量	268 u
元素型別	過渡金屬
週期、族、區	7、d、5
密度	29 g/𝑐𝑚3
熱導率	0.58 W/cmK
另一個名稱	杜布尼

氧化態和同位素

釒杜有七種已知的同位素。最可靠的是〖268𝐷𝑏，半衰期約為 32 小時。發現了釒杜的幾種同位素，並進行了各種實驗。

研究了超重核〖250−275𝐷𝑏 的放射性，並使用庫侖勢和鄰近勢進行了介紹。在超重核〖250−275𝐷𝑏 中，半衰期對應於幾種衰變模式，例如簇衰變 (12𝐶、14𝑁、18、20O、23F、20𝑁𝑒、34S、28𝑀𝑔 和 40𝐶𝑎)，並檢查了自發裂變。對研究的半衰期和可用的實驗進行了比較。給出了釒杜同位素的分支比和衰變機制。釒杜同位素〖254−263𝐷𝑏 被稱為發射體，但像〖250−253𝐷𝑏 和〖264−275𝐷𝑏 這樣的同位素已知會自發裂變。檢測到的釒杜 α 發射同位素的半衰期為 1 ms 至 100 s，衰變能範圍為 6 MeV 至 10 MeV。預測了哪些彈丸-靶標組合可用於產生超重核 253–263Db。球形彈丸和靶標的組合產生更大的蒸發殘餘截面。

釒杜只有三種氧化態，分別為 +5、+4 和 +3。

結論

超重或超鐨元素包括釒杜。如果曾經產生了足夠的釒杜，那麼它的化學特性應該類似於過渡金屬。鉭元素將是最接近的類似物。最初透過用氖-22 原子轟擊鋂-243 來產生釒杜。釒杜的所有同位素都具有放射性。半衰期最長的一種為 28 小時。釒杜的產量從未超過幾個原子。目前對其特性瞭解甚少，並且在現實世界中沒有實際應用。

常見問題

1. 釒杜的物質狀態是什麼？

釒杜的標準狀態估計為固體。

2. 釒杜的 IUPAC 名稱是什麼？

釒杜的 IUPAC 名稱是𨭎。

3. 釒杜是天然存在的元素嗎？

釒杜是人工合成的，因為它在地球上並不自然存在。

4. 釒杜是由什麼材料製成的？

氮用於轟擊鉲-249 以產生釒杜。氖也可用於轟擊鋂-243 來產生它。

5. 釒杜的含義是什麼？

一種人工合成的、短壽命的放射性元素。