Darmstadtium jest pierwiastkiem bardzo ciężkie usytuowane szeregowo transactinide, która rozpoczyna się tuż po metalu Lorens. Znajduje się on w szczególności w grupie 10 i okresie 7 układu okresowego, będąc kongenerami metali niklu, palladu i platyny.
Ma symbol chemiczny Ds, z liczbą atomową 110, a bardzo nieliczne atomy, które zostały zsyntetyzowane, rozkładają się praktycznie natychmiast. Jest więc elementem ulotnym. Zsyntetyzowanie i wykrycie go stanowiło wyczyn w latach 90., a grupa niemieckich badaczy przypisała sobie jego odkrycie.
Pierwiastek Darmstadtium został odkryty w niemieckim instytucie GSI w mieście Darmstadt. Źródło: commander-pirx w niemieckiej Wikipedii
Przed jego odkryciem i tym, jaka nazwa powinna być przedmiotem debaty, system nomenklatury IUPAC formalnie nazwał go „ununilio”, co oznacza „jeden-jeden-zero”, równe 110. I dalej od tej nomenklatury: Zgodnie z systemem Mendelejewa, jego nazwa brzmiała eka-platyna, ponieważ uważa się, że jest chemicznie analogiczna do tego metalu.
Darmstadt jest pierwiastkiem nie tylko efemerycznym i niestabilnym, ale także wysoce radioaktywnym, w którego rozpadzie jądrowym większość jego izotopów uwalnia cząstki alfa; To są nagie jądra helu.
Ze względu na ulotną żywotność wszystkie jego właściwości są szacowane i nigdy nie można ich użyć do żadnego konkretnego celu.
Odkrycie
Niemieckie zasługi
Problemem towarzyszącym odkryciu darmstadtium było to, że kilka zespołów badaczy poświęciło się jego syntezie w kolejnych latach. Gdy tylko uformował się jego atom, rozpłynął się w napromieniowanych cząstkach.
Dlatego nie można było znaleźć odpowiedzi na pytanie, który z zespołów zasłużył na to, że zsyntetyzował go jako pierwszy, podczas gdy nawet jego wykrycie było już wyzwaniem, tak szybko rozkładając się i uwalniając produkty radioaktywne.
W syntezie darmstadtium pracowały osobno zespoły z następujących ośrodków badawczych: Central Institute for Nuclear Research of Dubna (wówczas Związek Radziecki), Lawrence Berkeley National Laboratory (Stany Zjednoczone) i Heavy Ion Research Center (w skrócie w języku niemieckim jako GSI).
GSI znajduje się w niemieckim mieście Darmstadt, gdzie w listopadzie 1994 roku zsyntetyzowali radioaktywny izotop 269 Ds. Inne zespoły zsyntetyzowały inne izotopy: 267 D w ICIN i 273 D w LNLB; Jednak ich wyniki nie były rozstrzygające w krytycznych oczach IUPAC.
Każdy zespół zaproponował inną nazwę dla tego nowego elementu: hahnio (ICIN) i bekerel (LNLB). Ale po raporcie IUPAC w 2001 roku niemiecki zespół GSI miał prawo nazwać element darmstadtium.
Synteza
Darmstadtium jest produktem fuzji atomów metali. Który? Zasadniczo stosunkowo ciężki, który służy jako cel lub obiektyw, i inny lekki, który zderzy się z pierwszym z prędkością równą jednej dziesiątej prędkości światła w próżni; w przeciwnym razie odpychanie istniejące między jego dwoma jądrami nie mogłoby zostać przezwyciężone.
Gdy dwa jądra zderzają się skutecznie, nastąpi reakcja syntezy jądrowej. Protony sumują się, ale los neutronów jest inny. Na przykład GSI opracował następującą reakcję jądrową, z której powstał pierwszy atom 269 Ds:
Reakcja jądrowa syntezy atomu izotopu 269Ds. Źródło: Gabriel Bolívar.
Zauważ, że protony (na czerwono) sumują się. Zmieniając masy atomowe zderzających się atomów, uzyskuje się różne izotopy darmsztadtu. W rzeczywistości GSI przeprowadzili eksperymenty z izotopem 64 Ni zamiast 62 Ni, z którego zsyntetyzowali tylko 9 atomów izotopu 271 Ds.
GSI zdołał stworzyć 3 atomy 269 D, ale po wykonaniu trzech bilionów bombardowań na sekundę przez cały tydzień. Dane te dają przytłaczającą perspektywę wymiarów takich eksperymentów.
Struktura darmstadtium
Ponieważ tylko jeden atom darmsztadu może być syntetyzowany lub tworzony tygodniowo, jest mało prawdopodobne, że będzie ich wystarczająco dużo, aby utworzyć kryształ; Nie wspominając o tym, że najbardziej stabilnym izotopem jest 281 Ds, którego t 1/2 wynosi tylko 12,7 sekundy.
Dlatego, aby określić jego strukturę krystaliczną, naukowcy opierają się na obliczeniach i szacunkach, które mają na celu zbliżenie się do najbardziej realistycznego obrazu. W związku z tym oszacowano, że struktura darmsztadtu jest sześcienna z centrum ciała (bcc); w przeciwieństwie do ich lżejszych kongenerów niklu, palladu i platyny, ze strukturą sześcienną centrowaną na twarz (fcc).
Teoretycznie najbardziej zewnętrzne elektrony orbitali 6d i 7s muszą uczestniczyć w ich wiązaniu metalicznym, zgodnie z ich również szacowaną konfiguracją elektronową:
5f 14 6d 8 7s 2
Jednak prawdopodobnie niewiele nauczymy się eksperymentalnie na temat fizycznych właściwości tego metalu.
Nieruchomości
Ocenia się również inne właściwości darmstadtium, z tych samych powodów, które podano dla jego struktury. Jednak niektóre z tych szacunków są interesujące. Na przykład darmsztadt byłby metalem jeszcze bardziej szlachetnym niż złoto, a także znacznie gęstszym (34,8 g / cm 3 ) niż osm (22,59 g / cm 3 ) i rtęć (13,6 g / cm 3 ). cm 3 ).
Biorąc pod uwagę ich możliwe stany utlenienia, oszacowano, że będą one równe +6 (Ds 6+ ), +4 (Ds 4+ ) i +2 (Ds 2+ ), równe stanom ich lżejszych kongenerów. W związku z tym, jeśli 281 Ds węgla poddano reakcji przed ich dezintegracji, związki takie, jak DSF 6 lub DSCL 4 można by uzyskać .
Zaskakujące jest, że istnieje prawdopodobieństwo zsyntetyzowania tych związków, ponieważ 12,7 sekundy, t 1/2 z 281 Ds, to więcej niż wystarczająco dużo czasu na przeprowadzenie reakcji. Jednak wadą jest nadal to, że tylko jeden atom Ds na tydzień jest niewystarczający do zebrania wszystkich danych wymaganych do analizy statystycznej.
Aplikacje
Ponownie, będąc tak rzadkim metalem, obecnie syntetyzowanym w atomowych i nie masowych ilościach, nie ma dla niego zarezerwowanego zastosowania; nawet w odległej przyszłości.
O ile nie zostanie wynaleziona metoda stabilizacji ich radioaktywnych izotopów, atomy darmsztadtium posłużą jedynie do wzbudzenia naukowej ciekawości, zwłaszcza w dziedzinie fizyki jądrowej i chemii.
Ale jeśli wymyślisz sposób na stworzenie ich w dużych ilościach, więcej światła zostanie rzuconych na chemię tego ultraciężkiego i efemerycznego pierwiastka.
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Darmstadtium. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Steve Gagnon. (sf). Element Darmstadtium. Zasoby Jefferson Lab. Pobrane z: education.jlab.org
- Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (2020). Darmstadtium. Baza danych PubChem. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Brian Clegg. (15 grudnia 2019). Darmstadtium. Chemia w jej elementach. Źródło: chemistryworld.com