第八周期元素簡介
第8周期元素是排列在元素周期表第八行的元素。根據元素周期律的推測,這一周期應該有50種元素.因為第八能層有s.p.d.f.g能級,其中S能級一軌道,能容納2電子,p能級三軌道,能容納六電子(第一周期只有s,第二三周期s.p),d能級五軌道,能容納十電子(四五周期),f能級七軌道,能容納十四個(六七周期),第八周期將出現g能級,九軌道十八電子,所以能容納50種,所以該周期最後是168號.從119號到168號,其中121到138號是g區元素。元素119號至124號,都尚未發現,然而IUPAC元素系統命名法已經給它們命了臨時名字。
擴展元素周期表理論超越了第118號元素。在化學元素周期表中的七個周期是已知的和被證明的,最終元素的原子序數是118。
如果進一步的元素具有更高的原子序數被發現,他們將被放置在額外的周期,奠定了周期性的趨勢,以及有關的元素的屬性。任何額外的元素預計將包含超過第七周期較大的元素的數目,因為他們的計算有一個額外的所謂的標準,至少包含18種元素的部分填充g-orbitals各周期。
表外第八周期元素是由Glenn T. Seaborg在1969年提出的。IUPAC定義一種元素,如果其壽命超過10年,存在14秒,這是它為形成一個核心電子云所需的時間。在這個核內沒有元素的合成或自然界中的該第一元素可能有原子序數121,從而將其命名為121號元素。在這一地區的元素有可能是高度不穩定的放射性衰變,並有非常短的半衰期,雖然元素126被假設是在一個島嶼的穩定,是耐裂變,但不α衰變。還不清楚超出預期的穩定的島嶼有多少元素在物理上是可能的。
根據原子結構的量子力學描述的軌道近似,將對應的該元素的部分填充g-orbitals,但自旋軌道耦合效應降低的軌道近似的有效性大大高原子序數的元素。而柏格的版本的擴展時期的重元素所設定的較輕的元素的模式,因為它沒有考慮相對論效應,模型,也沒有考慮相對論效應。Pekka Pyykk和佛瑞克用計算機模型來計算元素Z = 184的位置(包括周期8,9,和10),發現幾個流離失所的Madelung規則。
Richard Feynman指出,相對論狄拉克方程最簡單的解釋是與電子軌道在z > 1 / 137下面一節中所描述的問題,這表明中性原子不存在超越untriseptium,和元素周期表基於電子軌道因此打破了這一點。另一方面,更嚴格的分析計算的極限是Z≈173。
它是未知的多遠的周期表,可能超出已知的118個元素。格倫T.西博格建議儘可能最高的元件可以在z = 130,而Walter Greiner預測,有可能不是一個最高的元素。
所有這些假設的未被發現的元素命名由國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)系統的元素名稱標準,用於創建一個通用的名字直到元素已被發現,確認,並正式批准名稱。這些名字通常不使用在文獻中,因此,164號元素通常不被稱為「unhexquadium」(IUPAC系統命名),而是「164元」的符號「164」、「(164)」,或「E164」。
第八周期元素的性質
元素118是已合成的最後一種元素。接下來的兩種元素,元素119和120,是一種鹼金屬和鹼土金屬的分別。超過120元的超錒系元素,當8電子填充8p1 / 2、7D3 / 2,6f5 / 2,和5g7 / 2層時確定這些元素時很難的。完整和準確的CCSD計算是不可用超過122的質子數計算的,因為其形勢的極端複雜性:5G,6F,和7D的軌道應該有相同的能量水平,並在160號元素的9區域,8p3 / 2 / 2,和9p1軌道也應在能量相等。這會導致電子殼混合,使塊的概念不再適用,也將導致新的化學性質,將定位這些元素在一個周期表非常困難。例如, 164號元素會混合10、12、14和18號的元素的特徵。
119號元素
位於俄羅斯葉卡捷琳堡市的全俄發明家專利研究院迎來了一位特殊的客人,他是一名工程師,來自斯維爾德羅夫州,他聲稱自己發現了元素周期表上的第119號元素,並希望獲得此項專利。俄羅斯科學家宣布,他們找到了元素周期表上的第119號元素。
這名工程師名為C·霍斯特,也沒有向外界透露這一元素的合成方法,他向研究院的專家們解釋道,從質量上看,第119號元素是氫元素的299倍,也就是說,其原子量為299;它是元素周期表上尚未記錄的新元素,並能夠補充元素周期表。
關於Uue的化學性質有兩種說法:一種認為Uue是最活潑的金屬。遇水會瞬間爆炸,遇空氣會短時間內著火;另一種則根據元素相對論指出Uue的電負性可能比銫和鍅都大,活動性和鐳差不多。
之後,日本科學家團隊開始嘗試合成119號元素,2017年12月在杜布納由核聯合研究所團隊的又一次嘗試,俄羅斯計劃開始於2019年至今尚未成功。
120號元素
俄羅斯杜布納聯合核子研究所核反應實驗室主任伊特基斯2006年14日向新華社記者介紹說,該實驗室計劃合成元素周期表上的第120號元素。
伊特基斯介紹說,第120號元素的相對原子質量將為334,其合成過程將持續多年時間。合成第120號元素的目的之一是進一步證實「穩定島」假說。
研究發現,原子序數超過110之後,隨著原子序數的增加,原子核的壽命會急劇下降。但研究人員認為在第114號元素附近存在一個穩定的區域,該區域的超重原子核能夠長時間存在。這就是20世紀60年代科學家提出的「穩定島」假說。該假說已經被第113號和第115號元素的合成所證實。
俄杜布納核聯合研究所和美國科學家合作,於2003年利用杜布納核聯合研究所的重離子加速器成功合成了第113號和第115號元素。2001年,該研究所專家曾觀測到118號元素的存在。
科學家計劃於2008年合成超錒系元素:121號元素,但至今12年過去了,仍然沒有實現。
打開第八周期元素的大門
據國外媒體報導,說起人工合成119號元素,我們還要從門捷列夫和他的元素周期表講起。140多年前,俄國化學家門捷列夫把當時已經發現的63種元素按照原子量的大小進行了某種排列,製成了這張著名的元素周期表,從而發現了各種元素及其化合物的性質存在著周期性變化的規律,這是一項十分了不起的發現。
當我們翻閱過去這張表,表裡還留有一些空格,門捷列夫堅定地認為:每個空格裡應該有一種符合這張表格規律的未知元素來佔有。
現代的元素周期表與原先的周期表已經有了本質的變化,各元素已經不再按照原子量由輕到重來排列,而是按照原子序數(即是原子核內質子數目的多少)來排列。人類已經能夠從微觀的角度,根據每個元素原子核內的質子數、中子數、外層電子的層數和最外層電子數的多少等等原子的內在基本規律,來正確地解釋周期表中各元素及其化合物性質的周期變化的趨勢。可以說,元素周期規律就是宇宙的基本規律之一。
宣布要合成119號元素的俄羅斯杜布納聯合原子核研究所是一個有名的機構。最新的元素周期表中有6個就是早些時候在杜布納實驗室合成的,其中118號元素的合成是在2006年10月。
門捷列夫元素周期表中當時沒有發現的元素,後來陸續都被人們發現了。不但如此,後來的科學家還根據這個表的規律,「製造」出了自然界中原本不存在的新元素。
元素周期表第92號元素(鈾)之後「居民」的特點就是它們大都不穩定,大都是些很容易發生衰變的「居民」。它們在自然界並不存在(準確地說,是在地球上沒有發現它們),或者說它們佔在「房間」裡的時間非常非常短,有個別甚至是「一眨眼不到的功夫」就變成另一個居民而「溜」走了!
因此,從鈾之後的第93號到118號元素,除錼(Np)、鈽(Pu)和鉲(Cf) 在地球上有極微量存在外,其它都是那些至今在地球上未能被發現的元素,要通過人為創造條件分別發現它們。
人工合成新元素,科學家們通常採用這樣的辦法:經過分析計算「選出」兩個相對較「輕」的元素,讓它們的原子核相互高速碰撞。在這個過程中,有些就被撞得粉碎了,但也會有部分原子核由於相互撞擊而「融合」到一起,「合成」為一個新的核。這正是我們所要的結果:一個新元素的誕生。
我們以在德國重離子研究中心GSI 所做的合成112號元素(Cn)的實驗為例,來說明這個合成過程。科學家把原子序數為30的鋅原子設法變成離子,讓它們成束,然後把它們注入GSI的120米長的粒子加速器內,沿直線方向加速到差不多接近「1 / 10光速」的速度,直接撞擊在原子序數為82的鉛製成薄靶上。兩個原子高速碰撞的結果是多數都被粉碎了,但還有少量融合在一起形成新的原子,那就是原子序數為30+82=112的Cn。
近年來,俄羅斯的科學家聯合美國科學家也是用類似的方法,在它們的重離子加速器中相繼合成了113、114、115、116和118號元素。聯合原子核研究所先前成功合成周期表中的6種元素。俄聯合原子核研究所負責人謝爾蓋·德米特裡耶夫說,「我們確實相信,118號元素不是(周期表中)最後一種元素」。
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