116號元素

研究團隊在2005年4月至5月重複了實驗,並探測到8個Lv原子。 pbDNS​​CaLv4n pbDNS​​CaLv4n

Livermorium(Lv)是原子序數為116的化學元素的名稱,該元素於2011年12月被命名。
它是VIA族最重的元素,但至今仍沒有足夠穩定的同位素能用在實驗當中,以證明它和的特性相似。
Uuh於2000年第一次被發現,至今約有30個原子被成功製造,它們是直接合成的,或是Uuo的衰變產物。他們的同位素質量為290至293,而Uuh是當中最穩定的,半衰期為約60 ms。

歷史

發現

2000年7月19日,位於俄羅斯杜布納聯合核研究所(JINR)的科學家使用Ca離子撞擊Cm目標,並探測到一個Lv原子的一次單獨的衰變。結果於2000年12月發布。這次α衰變活動能量為10.54 MeV,起初指定到Lv的衰變,因Lv為產物和先前指定的Fl有互相的關係。然而其後又更改為Fl,所以這活動也指定到Lv。他們於2001年4至5月進行的第二次實驗裡,再有兩個原子被發現。
同樣的實驗裡,他們也探測到了符合第一次觀測到的Fl衰變,並將此次衰變活動指定到Fl。在重複進行相同的實驗後,並沒有觀測到這個活動。不過,這可能是一個Lv的同核異能素Lv的衰變,或是已知的Lv一條較罕見的衰變支鏈,其中第一顆α粒子丟失了。進一步研究仍需進行。
研究團隊在2005年4月至5月重複了實驗,並探測到8個Lv原子。記錄的衰變數據證實了所發現的同位素是Lv。同時他們也通過4n通道第一次觀測到Lv。
2009年5月,聯合工作組報告了的發現,並承認了同位素Cn的發現。因為承認了其衰變產物Cn,意味著Lv的正式發現(見下);儘管實際的實驗如上。一份聯合工作組報告將會討論這些問題。

命名

Livermorium(Lv)是IUPAC的最新命名。目前暫無中文名。

目前及未來的實驗

德國重離子研究所本來預計進行一項實驗(2010年6月24日至7月25日),研究Lv在Cm(Ca,xn)反應中如何產生,作為日後以Cm目標進行的實驗的第一步,並最終合成Ubn
位於杜布納的團隊表示有意利用PuTi的反應合成Uuh。通過這項實驗,他們可以研究以Z>20的發射體來合成Z>118的超重元素的可能性。雖然原定計畫是在2008年,但這項實驗至今仍未開始。
也有計畫使用不同發射體能量重複Cm反應,以進一步了解2n通道,從而發現新的同位素Uuh。另外,他們計畫未來完成4n通道產物Lv的激發函式,並估量N=184核殼層對產生蒸發殘留物的穩定效應。

同位素與核特性

核合成

能產生Z=116覆核的目標、發射體組合下表列出各種可用以產生原子序為116的目標、發射體組合。

​ ​ ​ ​
​ Se Lv 至今失敗
​ Fe Lv 尚未嘗試
​ Cr Lv 至今失敗
​ Ti Lv 尚未嘗試
​ Ca Lv 反應成功
​ Ca Lv 尚未嘗試
​ Ca Lv 反應成功
​ Ar Lv 尚未嘗試
Pb(Se,xn)Lv1998年,重離子研究所嘗試了輻射俘獲產物(x=0)以合成Lv。他們限制截面為4.8 pb,並未發現任何原子。熱聚變

U(Cr,xn)Lv有粗略的證據顯示重離子研究所在2006年曾經嘗試過這個反應。他們沒有發布實驗結果,表示很可能並沒有發現任何原子。
Cm(Ca,xn)Lv (x=3,4)1977年Ken Hulet和他的團隊在勞倫斯利福摩爾國家實驗室首次進行合成Lv的實驗。他們並未發現任何Uuh原子。Yuri Oganessian和他的團隊在Flerov核反應實驗室之後在1978年嘗試了這個反應,但最終失敗。1985年,伯克利實驗室和在重離子研究所的Peter Armbruster團隊進行了實驗,結果依然是失敗的,計算出來的截面限度為10至100 pb。
2000年,杜布納的俄羅斯科學家終於成功探測到一個Lv原子,指向到同位素Lv。2001年,他們重複了這一個反應,再次合成了2個原子,驗證了此前的實驗結果。另外也不確定地探測到一個Lv原子,因為其首次α衰變違背探測到。2004年4月,團隊又再使用較高能量重複實驗,並發現了一條新的衰變鏈,指向到Uuh。根據這個發現,原先的數據就被重新指向到Uuh。不確定的衰變鏈因此可能是這個同位素的稀有的一條分支。這個反應另外有產生了2個Uuh原子。
Cm(Ca,xn)116 (x=2,3)為了找出合成出的Lv同位素的原子量,在2003年3月至5月期間杜布納的團隊用Ca離子撞擊Cm目標。他們觀察到了兩個新的同位素:Lv和Lv。這個實驗在2005年2月至3月成功重複進行,其中合成了10個原子,其衰變數據與2003年實驗報告中的相符。
作為衰變產物Lv也在Uuo的衰變中被探測到。2006年10月,在一個用Ca離子撞擊Cf的實驗中,3個Uuo原子被發現,並迅速衰變成Lv。
觀察到Lv,意味著成功合成了Uuo,也證明了成功合成元素Uuo。
原子量為116的覆核的裂變位於杜布納的Flerov核反應實驗室在2000至2006年進行了一系列的實驗,研究Lv覆核的裂變特性。實驗使用了4條核反應:Cm+Ca、Ca+Ca、Pu+Ti和Th+Fe。結果反映了這種原子核裂變的方式主要為放出閉殼原子核,如Sn (Z=50, N=82)。另一發現為,使用Ca和Fe發射體的聚變裂變路徑產量相似,說明在未來合成超重元素時,可以使用Fe發射體。另外,比較使用Ca和Ti發射體合成Lv的實驗,如果用Ti,聚變裂變產量約少3倍,表示未來能用於合成超重元素。
撤回的同位素Uuh1999年,勞倫斯伯克利國家實驗室在《物理評論快報》中宣布成功合成Uuo(見Uuo)。所指的同位素Uuh經過了11.63 MeV能量的α衰變,半衰期為0.64 ms。翌年,他們宣布撤回此前的發現,因為其他研究人員未能複製實驗結果。2002年6月,實驗室主任公布,原先這兩個元素的發現結果是建立在Victor Ninov編造的實驗數據上的。因此,這一Uuh同位素至今仍是未知的。

​ ​ ​
Lv 2002年 Cf(Ca,3n)
Lv 2003年 Cm(Ca,2n)
Lv 2004年 Cm(Ca,4n)
Lv 2000年 Cm(Ca,3n)
同位素產量

熱聚變下表列出直接合成Lv的熱聚變核反應的截面和激發能量。粗體數據代表從激發函式算出的最大值。+代表觀測到的出口通道。

​ ​ ​ ​ ​ ​ ​
Ca Cm Lv ​ 1.1 pb, 38.9 MeV 3.3 pb, 38.9 MeV ​
Ca Cm Lv 0.9 pb, 33.0 MeV 3.7 pb, 37.9 MeV ​
理論計算

利用量子穿隧模型的理論計算支持合成Lv的實驗數據。
蒸發殘留物截面下表列出各種目標-發射體組合,並給出最高的預計產量。
DNS = 雙核系統; σ = 截面

​ ​ ​ ​ ​ ​ ​
​ Se Lv 1n (Lv) 0.1 pb DNS ​
​ Se Lv 1n (Lv) 0.5 pb DNS ​
​ Cr Lv 2n (Lv) 0.1 pb DNS ​
​ Ca Lv 4n (Lv) 5 pb DNS ​
​ Ca Lv 4n (Lv) 2 pb DNS ​
​ Ca Lv 3n (Lv) 3 pb DNS ​
​ Ca Lv 3n (Lv) 1.5 pb DNS ​

化學屬性

推算的化學屬性氧化態

Lv預計為7p系非金屬的第4個元素,並是元素周期表中16族(VIA)最重的成員,位於釙之下。這一族的氧化態為+VI,除了缺少d-軌域的外。及釙的氧化態都是+IV,穩定性由S(IV)和Se(IV)的還原性到Po(IV)的氧化性。Te(IV)是碲最穩定的氧化態。這表示較高氧化態穩定性較低,因此Lv應有氧化性的+IV態,以及更穩定的+II態。同族其他元素亦能產生−II態,如氧化物硫化物硒化物碲化物和釙化物。

化學特性

Lv的化學特性能從釙的特性推算出來。因此,它應在氧化後產生二氧化物LvO2。LvO3也有可能產生,但可能性較低。在LvO中,Lv會展現出+II氧化態的穩定性。氟化後它可能會產生四氟化物LvF4和/或二氟化物LvF2。氯化和溴化後會產生LvCl2和LvBr2。對其氧化後一定不會產生比LvI2更重的化合物,甚至可能完全不發生反應。

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