鿬(117號元素)

鿬（Tennessine），化學符號Ts，原子序數是117，屬於鹵素之一。由於相對論性效應，化學性質（如鍵長）會和根據周期表上鹵素的趨勢推算的不同，它會擁有類金屬屬性，與砹相似。該元素於2010年首次成功合成，2012年再次成功合成。而以俄羅斯杜布納聯合核研究所為首的一個國際團隊於2014年5月2日聲明，他們利用新實驗成功證實了其117號元素的存在，這一成果使得該超重元素向正式加入元素周期表更近了一步。

基本介紹

• 中文名：鿬
• 外文名：Tennessine
• 化學式：Ts
• 分子量：294
• CAS登錄號：54101-14-3
• 熔點：573K-773K（預測）
• 沸點：823K（預測）
• 水溶性：不強
• 外觀：銀白色或灰色
• 危險性符號：具有放射性
• 危險性描述：極易衰變
• 所屬族：鹵族元素
• 電子排布：2/8/18/32/32/18/7（預測）
• 物態：可能是固體
• 第一電離能：742.9kJ/mol（預測）
• 共價半徑：156-157pm（推算）
• 元素讀音：tián 
• 原子序數：117

理化性質

系列： 鹵素

顏色及外表 ：銀白色或灰色

原子量：[291]

價電子排布可能為：[Rn]5f6d7s7p

電子在每能級的排布： 2, 8, 18, 32, 32, 18, 7

原子序數：117

核內中子數：174

核內質子數：117

核外電子數：117

核電荷數：117

所屬周期：7

狀態：可能為固態

117號元素電子排布圖

發現歷程

化學元素是具有相同核電荷數（即質子數）的同一類原子的總稱。序號在92以後的重元素在自然界中難以穩定存在，104號及以後的元素被稱為超重元素，壽命更加短暫，迄今所有的超重元素均為人工合成。不過按照已提出幾十年的“穩定島”理論，隨著新合成的元素越來越重，它們會變得更加穩定，存在壽命也隨之延長。

其實早在1989年左右，俄羅斯杜布納聯合核研究所的尤里（Yuri Oganessian）和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的羅恩洛希德和肯穆迪就已經開始合作研究超重元素了。

2010年，總部位於俄羅斯首都莫斯科郊外的杜布納聯合核研究所成功合成了117號新元素——在實驗室人工創造的最新的超重元素。一篇描述了這一新發現論文已經被《物理評論快報》接受發表。新元素尚未被命名，放入元素周期表的116號元素和118號元素之間的位置，這兩者都已經被發現。這種超重元素通常是具有非常強的放射性，並且幾乎立即會發生衰變。但是，許多研究人員認為甚至更重的元素也可能占據一個可以讓超重原子堅持了一段時間“穩定島”。新的工作進一步支撐了一觀點。對新元素的進行放射性衰變分析後，尤里的研究小組在新的論文中寫道：“為預測超重元素‘穩定島’的存在提供了試驗驗證”。由俄羅斯杜布納的聯合核研究所的尤里領導的研究小組報告稱用含有97個質子和152個中子的錇249轟擊鈣Ca48——一種有20個質子和28箇中子組成的Ca40的同位素。撞擊會生成兩種擁有117個質子的同位素，其中一種核素有176箇中子，而另一種核素有177箇中子。

2012年，俄羅斯科研小組再次成功合成117號元素，從而為117號元素正式加入元素周期表掃清了障礙。雖然2010年就首次成功合成了117號元素，然而國際理論與套用化學聯合會(IUPAC)要求杜布納聯合核研究所再次合成該元素，之後他們才能正式批准將它加入元素周期表。杜布納聯合核研究所的一名高級負責人說，研究小組已經成功完成了驗證工作，並向IUPAC正式提交117號元素的登記申請；如果順利，117號元素將會在一年內被命名，並歸入元素周期表。據悉，杜布納聯合核研究所使用粒子回旋加速器，用由20個質子和28箇中子組成的鈣48原子，轟擊含有97個質子和152箇中子的錇249原子，生成了6個擁有117個質子的新原子，其中的5個原子有176箇中子，另一個原子有177箇中子。

2014年5月2日，一個國際科研小組說，他們利用新實驗成功證實了117號元素的存在，這一成果使得該超重元素向正式加入元素周期表更近了一步。

最新實驗在德國亥姆霍茲重離子研究中心進行，歐洲、美國、印度、澳大利亞和日本等多國研究人員參與。他們在粒子加速器中，用鈣離子轟擊放射性元素錇，成功生成117號元素。117號元素很快又衰變成115號元素和113號元素。

這一成果發表在新一期《物理學評論通訊》上。研究人員接下來將把成果提交給國際純粹與套用化學聯合會審核，該聯合會將會決定是否還需進一步驗證。如果審核通過，該聯合會還將決定哪個機構擁有117號元素的命名建議權。

而成功合成117號元素，按照德國亥姆霍茲重離子研究中心科學主管霍斯特·施托克爾的評價，是“通往生產與探測位於‘穩定島’上的超重元素的重要一步”。

官方同意用“Tennessine”為117號元素命名還有一個原因，該元素在周期表中屬於鹵族元素，鹵族元素在周期表中的英文名稱都是以-ine結尾，比如氟為“Fluorine”、氯為“Chlorine”，這樣可保持鹵族元素名稱的一致性。

田納西州州長比爾·哈斯拉姆和ORNL主任托姆·梅森分別發表聲明。梅森表示，田納西出現在元素周期表中證明了田納西州在國際科學界的地位。哈斯拉姆代表所有田納西州人民對獲得這一榮耀表示感謝。

名稱由來

原子序數為117的元素命名為以“田納西州”英文地名拼寫為開頭的Tennessine（縮寫Ts），中文漢字為“鿬”。IUPAC給予的暫時名稱為Ununseptium。

Ts元素中文名“鿬”

國際化學協會(IUPAC) 最終確定117號元素由美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室和俄羅斯布納（Dubha）聯合核研究所的科學家共同合成。117號元素命名為以“田納西州”英文地名拼寫為開頭Tennessine的（縮寫Ts）。

2017年1月15日，全國科學技術名詞審定委員會聯合國家語言文字工作委員會組織化學、物理學、語言學界專家召開了113號、115 號、117號、118號元素中文定名會，確認了117號元素中文名稱。

2017年5月9日，中國科學院、國家語言文字工作委員會、全國科學技術名詞審定委員會在北京聯合舉行新聞發布會，正式發布113號、115號、117號、118號元素的中文名稱，其中，117號元素定名為“鿬”，定音為“tián”。

反應實驗

117號元素作為一種超重元素在自然界中並不存在，是科學家們通過鈣-48原子轟擊同位素錇-249人工合成的，而合成所需的錇-249，全世界只有ORNL的高通量同位素反應堆能夠生成。ORNL為俄羅斯杜布納聯合核研究所提供了22毫克錇-249，經過6個月實驗最後生成了6個鿬原子並獲得了證實。

進行

位於杜布納的科學家正在研究Bk +Ca核反應，以更多了解Nh的化學性質。

最新實驗在德國亥姆霍茲重離子研究中心進行，歐洲、美國、印度、澳大利亞和日本等多國研究人員參與。他們在粒子加速器中，用鈣離子轟擊放射性元素錇，成功生成117號元素。117號元素很快又衰變成115號元素和113號元素。

未來實驗

曾發現鎶元素，位於德國達姆施塔特重離子研究所（GSI）的團隊，已開始進行合成Ts的實驗。GSI表示如果他們無法從美國取得Bk的話，會轉而研究Pu(V,xn)反應，或Am(Ti,xn)。

核合成

下表列出能達到原子序117覆核的目標、發射體組合。

目標	發射體	CN	結果
Pb	Br	Ts	尚未嘗試
Th	Co	Ts	尚未嘗試
U	Mn	Ts	尚未嘗試
Np	Cr	Ts	尚未嘗試
Pu	V	Ts	尚未嘗試
Am	Ti	Ts	尚未嘗試
Cm	Sc	Ts	尚未嘗試
Bk	Ca	Ts	反應成功
Cf	K	Ts	尚未嘗試

2009年7月至2010年2月，聯合核研究所（JINR）進行了歷時7個月的實驗，使用了以上的反應試圖合成Ts。截面的數量級預測為2pb。蒸發殘留物Ts及Ts估計會有較長的衰變鏈，一直衰變到𨧀或鐒。

該團隊於2010年4月發布了一篇科學文章，（最初的結果於2010年1月公布）表示一共探測到6個原子，其中有一個Uut和五個Uus原子。前者衰變時連續發放6顆α粒子，最終變為同位素Db，再進行自發裂變。後者衰變時只發放3顆α粒子，變為Rg，再進行自發裂變。這個反應在兩個激發能下進行：35 MeV（2×10顆粒子）及39 MeV（2.4×10顆粒子）。最初的衰變數據在聯合核研究所的網站上以演示形式發布。

同位素	發現年份	所用反應
Ts	2009年	Bk(Ca,3n)
Ts	2009年	Bk(Ca,4n)

理論計算

下表列出能產生Uus原子核的各種目標、發射體組合。

目標	發射體	通道（產物）	最大截面	模型
Bi	Se	1n (Ts)	15 fb	雙核系統
Bi	Se	1n (Ts)	0.2 pb	雙核系統
Th	Co	2n (Ts)	0.1 pb	雙核系統
U	Mn	2-3n (-Ts)	70 fb	雙核系統
Pu	V	3n (Ts)	0.6 pb	雙核系統
Cm	Sc	4n (Ts)	2.9 pb	雙核系統
Cm	Sc	4n (Ts)	1 pb	雙核系統
Bk	Ca	3n (Ts)	2.1 pb; 3 pb	雙核系統
Bk	Ca	3n (Ts)	0.8, 0.9 pb	雙核系統

使用量子穿隧模型及巨觀微觀模型的質量估值所進行的理論計算預測，Uus同位素（117）的α衰變半衰期約為0.1–40 ms。