Флеровий

Флеро́вий^[3][4][5] (лат. Flerovium, Fl), ранее был известен как унунква́дий (лат. Ununquadium, Uuq), использовалось также неофициальное название эка-свинец — химический элемент 14-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы IV группы), 7-го периода периодической системы, c атомным номером 114.

Флеровий
← Нихоний | Московий →
114 Pb ↑ Fl ↓ (Uho) Периодическая система элементов 114Fl
Внешний вид простого вещества
Неизвестен
Свойства атома
Название, символ, номер	Флеровий / Flerovium (Fl), 114
Атомная масса (молярная масса)	289,190(4) а. е. м. (г/моль) а. е. м. (г/моль)[1]
Электронная конфигурация	предположительно [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p2
Химические свойства
Степени окисления	+2, +4[2]
Номер CAS	54085-16-4

114	Флеровий
Fl (289)
5f146d107s27p2

История

Впервые элемент был получен группой физиков под руководством Ю. Ц. Оганесяна в Объединённом институте ядерных исследований (Дубна, Россия) с участием учёных из Ливерморской национальной лаборатории (Ливермор, США; коллаборацией Дубна — Ливермор) в декабре 1998 года путём синтеза изотопов через реакцию слияния ядер кальция с ядрами плутония^[6][7]:

${\displaystyle {\ce {{^{244}_{94}Pu}+{^{48}_{20}Ca}\rightarrow {^{288}_{114}Fl}+{4_{0}^{1}n}}}}$

${\displaystyle {\ce {{^{244}_{94}Pu}+{^{48}_{20}Ca}\rightarrow {^{289}_{114}Fl}+{3_{0}^{1}n}}}}$

Получение элемента было подтверждено в 2004 году^[8] и в 2006 годах^[9] коллаборацией Дубна-Ливермор в Дубне, а также в 2009 году в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США)^[10][11].

Позднее в том же Объединённом институте ядерных исследований синтез изотопов элемента был подтверждён его химическим идентифицированием по конечному продукту распада^[12][13].

В сентябре 2009 года американские учёные из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли синтезировали 114-й элемент таблицы Менделеева, подтвердив таким образом открытие элемента, сделанное в 1998 году. В результате бомбардировки мишени ²⁴²Pu пучком ионов ⁴⁸Ca были получены два нуклида 114-го элемента с массовыми числами 286 и 287^[10]:

${\displaystyle {\ce {{^{242}_{94}Pu}+{^{48}_{20}Ca}\rightarrow {^{286}_{114}Fl}+{4_{0}^{1}n}}}}$

${\displaystyle {\ce {{^{242}_{94}Pu}+{^{48}_{20}Ca}\rightarrow {^{287}_{114}Fl}+{3_{0}^{1}n}}}}$

В октябре 2010 года группа физиков из Беркли заявила о получении ещё одного изотопа флеровия с массовым числом 285^[14].

${\displaystyle {\ce {{^{242}_{94}Pu}+{^{48}_{20}Ca}\rightarrow {^{285}_{114}Fl}+{5_{0}^{1}n}}}}$

1 июня 2011 года ИЮПАК официально признал открытие флеровия и приоритет в этом коллаборации учёных из ОИЯИ и Ливерморской национальной лаборатории^[15][16]. Официальное утверждение названия произошло через год, 30 мая 2012 года^[17]

В 2014—2015 гг. в Дубне получили атомы ²⁸⁴Fl и ²⁸⁵Fl путём реакций ²³⁹Pu и ²⁴⁰Pu с ⁴⁸Ca^[18][19][20].

Происхождение названия

Памятник Георгию Николаевичу Флёрову и элементу Флеровий в Дубне на пересечении улиц Флёрова и Векслера

Почтовая марка России  (ЦФА [АО «Марка»] № 1660), посвящённая Флёрову и 114 элементу таблицы Менделеева

Официальное название флеро́вий (flerovium) дано в честь Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова Объединённого института ядерных исследований, где был синтезирован элемент^[17]. Лаборатория носит имя её основателя, советского физика Г. Н. Флёрова, руководителя группы, синтезировавшей элементы с номерами от 102 до 110.^[21][22] Хотя его фамилия по-английски обычно пишется как Flyorov, основой для названия элемента стал более удобочитаемый вариант Flerov, который сам Флёров использовал при публикациях в зарубежных изданиях^[23]. До этого 114-й элемент носил вре́менное систематическое название, данное по порядковому номеру (искусственно образовано из корней латинских числительных: Ununquadium можно буквально перевести как «одно-одно-четыр-ий») до официального решения ИЮПАК про постоянное наименование и химический символ элемента. Ранее был также известен как эка-свинец.

Название флеровий было предложено учёными ОИЯИ и впервые официально озвучено вице-директором Объединённого института ядерных исследований Михаилом Иткисом^[24], который также был одним из соавторов открытия. Однако американские партнёры ОИЯИ из Ливерморской национальной лаборатории предложили назвать 114-й или 116-й элемент в честь Леонардо да Винчи, Галилео Галилея или в честь Ливерморской национальной лаборатории^[25]. После согласовательных процедур между российскими и американскими учёными 1 декабря 2011 года в комиссию по номенклатуре химических соединений ИЮПАК было направлено предложение назвать 114-й элемент флеровием^[21][22]. Название утверждено 30 мая 2012 года^[17].

Известные изотопы

Основная статья: Изотопы флеровия

Наиболее распространённые моды распада, альфа-распад (с превращением в изотопы коперниция) и спонтанное деление. Наиболее долгоживущим изотопом является ²⁸⁹Fl с периодом полураспада 1,9 секунды^[26].

Изотоп	Масса	Период полураспада	Тип распада
284Fl	284	2,5 мс	спонтанное деление
285Fl	285	0,1 с	α-распад в 281Cn
286Fl	286	0,12 с[26]	спонтанное деление (60 %), α-распад в 282Cn (40 %)[9]
287Fl	287	0,48 с[26]	α-распад в 283Cn[9]
288Fl	288	0,66 с[26]	α-распад в 284Cn[8]
289Fl	289	1,9 с[26]	α-распад в 285Cn[8]

Флеровий-298

Согласно оболочечной теории, флеровий имеет магическое число протонов Z = 114, соответствующее заполненной протонной ядерной оболочке, и благодаря этому находится в зоне острова стабильности. Для изотопа ²⁹⁸Fl достигается также и магическое число нейтронов N = 184, что теоретически должно привести к формированию аномально устойчивого (дважды магического) ядра с периодом полураспада, исчисляемого днями и даже годами. Другие теории, учитывающие релятивистские эффекты, дают магические числа для протонов Z = 120, 122 и 126, в зависимости от исходных параметров.

Прямой синтез ²⁹⁸Fl затруднен из-за отсутствия подходящих материалов мишени и ядер для бомбардировки, которые дали бы необходимое число нейтронов, поскольку для стабильных ядер из центральной части периодической таблицы отношение числа нейтронов к числу протонов значительно меньше, чем для трансактиноидов; при слиянии таких ядер возникают нейтроно-дефицитные изотопы трансактиноидов, менее стабильные, чем изотопы, близкие к линии бета-стабильности^[англ.].

${\displaystyle {\ce {^{204}_{80}{Hg}+_{54}^{136}{Xe}\to _{114}^{298}{Fl}+_{20}^{40}{Ca}+2_{0}^{1}{n}}}}$

Также теоретически возможны варианты синтеза более тяжёлых ядер с последующим альфа-распадом.

Физические свойства

Предполагается, что, если бы флеровий удалось получить в весовых количествах, то он был бы похож по плотности и внешнему виду на свинец (плотность его будет около 14 г/см³, что больше, чем у свинца, но существенно меньше, чем потенциальные плотности многих других сверхтяжёлых элементов). Флеровий будет плавиться всего при 67 °C и будет одним из самых легкоплавких металлов, уступая только ртути, коперницию, цезию, францию, галлию, рубидию и калию. Но его температура кипения составит всего 140 °C, и это будет самый легкокипящий металл в периодической системе (возможно, уступая лишь коперницию). Аномальные свойства флеровия объясняет низкое межмолекулярное взаимодействие его атомов^[27][28].

Химические свойства

В некоторых исследованиях^[29] были получены указания^[30] на то, что флеровий по химическим свойствам похож не на свинец (под которым он формально находится в таблице Менделеева), а на благородные газы. Это поведение объясняется заполнением стабилизирующей 7p2
1/2-подоболочки валентных электронов, предсказанной расчётами^[31] с учётом релятивистских эффектов в электронной оболочке сверхтяжёлых атомов.

Флеровий предположительно способен проявлять в соединениях степень окисления +2 и +4, подобно его гомологу — свинцу, хотя поскольку в 14-й (IVA) группе периодической таблицы устойчивость степени окисления +4 с ростом порядкового номера снижается от углерода к свинцу, некоторые учёные^[32] предполагают, что флеровий не сможет проявлять её или сможет её проявлять только в жёстких условиях. Так, предполагается, что диоксид флеровия FlO₂ будет высоко нестабильным, распадаясь в обычных условиях на монооксид флеровия и кислород^[33]. Флерован FlH₄, имеющий расчётную длину связи Fl—H, равную 1,787 Å^[34], будет значительно менее стабильным, чем плюмбан PbH₄, и, по-видимому, должен спонтанно распадаться на гидрид флеровия(II) и водород. Единственным устойчивым соединением флеровия(IV) будет, вероятно, тетрафторид флеровия FlF₄, хотя его образование обусловлено не sp³-, а sd-гибридизацией^[35], и его распад на дифторид флеровия и фтор предположительно должен быть экзотермическим^[34]. Однако существуют предсказания относительной устойчивости и более высокой степени окисления, Fl(VI), обусловленной приблизительным энергетическим вырождением 7s и 6d-электронов и sd-гибридизацией^[27].

Получение

В настоящее время элемент может быть получен только путём ядерного синтеза, так же, как и другие сверхтяжёлые элементы.