우누넨늄
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1. 개요
우누넨늄(Uue)은 아직 발견되지 않은 119번 원소로, 1985년부터 여러 연구 기관에서 합성을 시도해 왔다. 로렌스 버클리 국립연구소, GSI 중이온 연구소, 이화학연구소(RIKEN), 핵물리학 공동연구소(JINR) 등에서 실험이 진행되었으며, 현재 RIKEN에서 큐륨-248과 바나듐-51을 사용하여 실험을 지속하고 있다. 우누넨늄이 합성되면 알파 붕괴를 통해 테네신을 생성할 것으로 예상되며, 핵 안정성은 매우 낮아 짧은 반감기를 가질 것으로 예측된다. 물리적, 화학적 성질은 프랑슘과 유사할 것으로 예상되지만, 상대론적 효과로 인해 루비듐과 더 유사하게 행동할 수 있다.
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우누넨늄 | |
---|---|
개요 | |
이름 | 우누넨늄 |
원소 기호 | Uue |
원자 번호 | 119 |
다른 이름 | 원소 119 에카-프랑슘 |
왼쪽 | 오가네손 |
오른쪽 | 운비닐륨 |
위쪽 | Fr |
일반적 성질 | |
전자 배치 | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 1 (예측) |
외형 | (데이터 없음) |
예상되는 물리적 상태 | 고체 또는 액체 |
물리적 속성 | |
밀도 (g/cm^3) | 3 (예측) |
녹는점 (K) | 273–303 (0–30 °C, 32–86 °F) (예측) |
끓는점 (K) | 903 (630 °C, 1166 °F) (예측) |
융해열 | 2.01–2.05 (외삽) |
결정 구조 | 체심 입방 (외삽) |
원자 속성 | |
전기 음성도 | 0.86 (예측) |
이온화 에너지 (kJ/mol) | 1차: 463.1 (예측) 2차: 1698.1 (예측) |
원자 반지름 (pm) | 240 (예측) |
공유 반지름 (pm) | 263–281 (외삽) |
기타 속성 | |
CAS 등록 번호 | 54846-86-5 |
명명법 | IUPAC 계통 원소 이름 |
핵종 | |
핵종 정보 주석 | 실험 및 이론적 계산 |
2. 역사
우누넨늄 합성은 여러 차례 시도되었으나 아직 성공하지 못했다. 1985년 로렌스 버클리 국립연구소에서 아인슈타이늄-254에 칼슘-48 이온을 충돌시키는 실험, 독일 중이온가속기 연구소에서 버클륨-249에 타이타늄-50 이온을 충돌시키는 실험, 일본 이화학연구소에서 퀴륨-248에 바나듐-51을 충돌시키는 실험 등이 진행되었다.
양성자수 Z가 100 ≤ Z ≤ 130 범위에 있는 1700여 개 핵종의 알파 붕괴 반감기 예측에 따르면, 우누넨늄은 질량이 291~307인 경우 μs(마이크로초) 단위의 반감기를 가지며, 질량 294는 최대 485μs, 질량 302는 최대 163μs에서 붕괴될 것으로 예측되었다.[54][55][56] 운비닐륨은 이보다 더 짧은 1~20 μs의 반감기를 가진다.
2. 1. 초기 합성 시도
1985년 로렌스 버클리 국립연구소에서 아인슈타이늄-254에 칼슘-48 이온을 충돌시켜 우누넨늄을 합성하려는 시도가 있었으나, 결과는 'no atoms(원자가 없다)'로 나타나 실험은 실패하였다.[53]:
현재 독일 중이온가속기 연구소(GSI)에서 버클륨-249 표적에 타이타늄-50 이온을 충돌시켜 우누넨늄-295와 우누넨늄-296을 합성하려는 시도를 하고 있다.
:
2012년 일본 이화학연구소(RIKEN)에서 119번 원소를 합성하려는 시도를 시작했다. 퀴륨-248에 바나듐-51을 충돌시켜 우누넨늄 합성을 시도하고 있다.[49] 큐륨이 선택된 이유는 입수가 용이하기 때문이며,[50] 미국 오크리지 국립 연구소에서 제공받고 있다. 처음에는 사이클로트론에서 실험이 진행되었지만, 2020년부터는 빔 강도 등을 향상시킨 선형 가속기RILAC의 운용도 시작되었다.[50][51]
:
:
2023년 9월 현재 RIKEN 연구팀은 248Cm+51V 반응을 462일 동안 수행했다. RIKEN 니시나 센터 자문위원회의 보고서에 따르면, 이 반응은 5 fb 반응 단면적 한계에 도달하면 연구팀이 추가 빔 시간을 사용하기 전에 실험 전략을 평가하고 재고해야 한다고 권고했다.[20]
3. 붕괴와 성질
우누넨늄이 합성되면 알파 붕괴를 통해 테네신을 생성할 것으로 추정된다. 알파 붕괴는 원소가 주기율표 상에서 2칸 뒤의 원소로 변환되는 현상이기 때문이다.[54][55][56]
우누넨늄은 프랑슘과 물리적 성질이 비슷할 것으로 예상된다. 8주기 원소로서 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프랑슘 아래에 위치한다. 그러나 상대론적 효과로 인해 7p와 8s 전자 에너지 준위가 낮아져 전자가 안정화되면서, 우누넨늄의 원자 반지름은 약 240pm으로 수축되어 루비듐(247pm)과 비슷해진다. 8s 전자의 안정화는 우누넨늄의 첫 번째 이온화 에너지에도 영향을 미쳐 4.53eV로 예측되는데, 이는 칼륨 이후의 알칼리 금속보다 높은 값이다. 심지어 운비우늄(원소 121)의 이온화 에너지(4.45eV)보다도 높을 것으로 예측되어, 8주기 알칼리 금속이 주기에서 가장 낮은 이온화 에너지를 갖지 않는 첫 번째 경우가 될 것이다. 우누넨늄의 전자 친화도는 약 0.662eV로, 코발트(0.662eV) 및 크롬(0.676eV)과 비슷하며, 다른 알칼리 금속보다 높을 것으로 예상된다.
우누넨늄의 녹는점은 0°C와 30°C 사이로 예측되어 상온에서 액체일 가능성이 있다. 끓는점은 약 630°C로 프랑슘과 비슷할 것으로 예상되며, 밀도는 3~4g/cm³로 예측된다.
화학적 성질은 알칼리 금속과 유사할 것으로 예측되지만, 세슘이나 프랑슘보다는 칼륨[41]이나 루비듐과 더 유사하게 행동할 가능성이 높다. 이는 상대론적 효과 때문이며, 상대론적 효과가 없다면 주기적 경향은 우누넨늄이 세슘과 프랑슘보다 더 반응성이 클 것이라고 예측한다. 이러한 반응성 감소는 우누넨늄의 원자가 전자의 상대론적 안정화 때문이며, 우누넨늄의 첫 번째 이온화 에너지를 증가시키고 금속 및 이온 반지름을 감소시킨다.[41]
우누넨늄은 +1 산화 상태에서 프랑슘보다는 루비듐과 더 유사한 화학적 성질을 보일 것이다. 또한, 다른 알칼리 금속에서는 볼 수 없는 +3 산화 상태를 나타낼 수도 있다.[42]
이합체 | 결합 길이 (Å) | 결합 해리 에너지 (kJ/mol) |
---|---|---|
Li₂ | 2.673 | 101.9 |
Na₂ | 3.079 | 72.04 |
K₂ | 3.924 | 53.25 |
Rb₂ | 4.210 | 47.77 |
Cs₂ | 4.648 | 43.66 |
Fr₂ | ~ 4.61 | ~ 42.1 |
Uue₂ | ~ 4.27 | ~ 53.4 |
3. 1. 핵 안정성과 동위원소
우누넨늄의 동위원소들은 매우 짧은 반감기를 가질 것으로 예측된다. 질량 291~307 범위의 동위원소는 마이크로초(μs) 단위의 반감기를 가질 것으로 예상되며, 특히 질량 294는 최대 485μs, 질량 302는 최대 163μs의 반감기를 가질 것으로 예측되었다.[54][55][56]퀴륨 이후로 원자 번호가 증가함에 따라 핵의 안정성은 크게 감소한다. 퀴륨의 반감기는 현재 알려진 더 높은 원자 번호를 가진 어떤 원소보다도 네 자릿수 더 길다. 원자 번호가 101번보다 큰 모든 동위원소는 30시간 미만의 반감기로 방사성 붕괴를 한다. 82번(납)보다 원자 번호가 큰 원소에는 안정한 동위원소가 없다.[29] 그럼에도 불구하고, 아직 잘 이해되지 않은 이유로 원자 번호 110~114 부근에서 핵 안정성이 약간 증가하여 핵물리학에서 "섬 안정성"으로 알려진 현상이 나타난다.[30]291–307Uue에 대해 예측된 알파 붕괴 반감기는 마이크로초 단위이다. 예측된 가장 긴 알파 붕괴 반감기는 294Uue 동위원소의 약 485마이크로초이다.[31][32][33]
3. 2. 물리적 성질
우누넨늄은 프랑슘과 유사한 물리적 성질을 가질 것으로 예상된다. 8주기 원소의 첫 번째 원소로서, 주기율표에서 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프랑슘 아래에 위치한다. 상대론적 효과로 인해 7p와 8s 전자 에너지 준위가 낮아져 전자가 안정화되는데, 이로 인해 우누넨늄의 원자 반지름은 약 240pm으로 수축되어 루비듐(247pm)과 비슷해진다.8s 전자의 안정화는 우누넨늄의 첫 번째 이온화 에너지에도 영향을 미쳐 4.53eV로 예측되는데, 이는 칼륨 이후의 알칼리 금속보다 높은 값이다. 심지어 운비우늄(원소 121)의 이온화 에너지(4.45eV)보다도 높을 것으로 예측되어, 8주기 알칼리 금속이 주기에서 가장 낮은 이온화 에너지를 갖지 않는 첫 번째 경우가 될 것이다. 우누넨늄의 전자 친화도는 약 0.662eV로, 코발트(0.662eV) 및 크롬(0.676eV)과 비슷하며, 다른 알칼리 금속보다 높을 것으로 예상된다.
우누넨늄의 녹는점은 0°C와 30°C 사이로 예측되어 상온에서 액체일 가능성이 있다. 끓는점은 약 630°C로 프랑슘과 비슷할 것으로 예상되며, 밀도는 3~4g/cm³로 예측된다.
3. 3. 화학적 성질
우누넨늄(Ununennium)의 화학적 성질은 알칼리 금속과 유사할 것으로 예측되지만, 세슘이나 프랑슘보다는 칼륨[41]이나 루비듐과 더 유사하게 행동할 가능성이 높다. 이는 상대론적 효과 때문이며, 상대론적 효과가 없다면 주기적 경향은 우누넨늄이 세슘과 프랑슘보다 더 반응성이 클 것이라고 예측한다. 이러한 반응성 감소는 우누넨늄의 원자가 전자의 상대론적 안정화 때문이며, 우누넨늄의 첫 번째 이온화 에너지를 증가시키고 금속 및 이온 반지름을 감소시킨다.[41] 이러한 효과는 이미 프랑슘에서 관찰된다.+1 산화 상태의 우누넨늄의 화학적 성질은 프랑슘보다는 루비듐과 더 유사할 것이다. 반면에 Uue⁺ 이온의 이온 반지름은 7p 오비탈이 불안정화되어 하위 껍질의 p 오비탈보다 크기 때문에 Rb⁺보다 클 것으로 예측된다. 우누넨늄은 다른 알칼리 금속에서는 볼 수 없는 +3 산화 상태를 나타낼 수도 있는데,[42] 이는 다른 알칼리 금속의 특징이자 알려진 모든 알칼리 금속의 주요 산화 상태이기도 한 +1 산화 상태 외에도 가능하다. 이는 7p₃/₂ 스피너의 불안정화 및 팽창으로 인해 최외각 전자의 이온화 에너지가 예상보다 낮아지기 때문이다.[42]
많은 우누넨늄 화합물은 결합에 7p₃/₂ 전자가 관여하기 때문에 큰 공유 결합 특성을 가질 것으로 예상된다. 이러한 효과는 프랑슘에서도 더 적은 정도로 관찰되는데, 프랑슘 초산화물(FrO₂)에서 결합에 약간의 6p₃/₂ 기여가 나타난다.[43] 따라서 단순한 외삽으로 나타나는 것처럼 우누넨늄이 가장 전기 양성적인 원소가 되는 대신, 세슘이 이 자리를 유지하며, 우누넨늄의 전기 음성도는 아마도 나트륨(폴링 척도에서 0.93)의 전기 음성도와 가까울 것이다.[3] Uue⁺/Uue 쌍의 표준 환원 전위는 −2.9 V로 예측되는데, 이는 Fr⁺/Fr 쌍과 같고 −2.931 V의 K⁺/K 쌍보다 약간 높다.
기체 상태 및 응축 상태의 매우 낮은 온도에서 알칼리 금속은 공유 결합된 이원자 분자를 형성한다. 이러한 M₂ 분자에서 금속-금 결합 길이는 Li₂에서 Cs₂까지 그룹 아래로 증가하지만, 그 후 Uue₂까지 감소하는데, 이는 앞서 언급한 8s 오비탈을 안정화시키는 상대론적 효과 때문이다. 금속-금 결합 해리 에너지에 대해서는 반대 경향이 나타난다. Uue-Uue 결합은 K-K 결합보다 약간 강할 것이다.[3][44]
이합체 | 결합 길이 (Å) | 결합 해리 에너지 (kJ/mol) |
---|---|---|
Li₂ | 2.673 | 101.9 |
Na₂ | 3.079 | 72.04 |
K₂ | 3.924 | 53.25 |
Rb₂ | 4.210 | 47.77 |
Cs₂ | 4.648 | 43.66 |
Fr₂ | ~ 4.61 | ~ 42.1 |
Uue₂ | ~ 4.27 | ~ 53.4 |
UueF 분자는 우누넨늄의 높은 전자 친화도로 인해 상당한 공유 결합 특성을 가질 것으로 예상된다. UueF의 결합은 주로 우누넨늄의 7p 오비탈과 플루오린의 2p 오비탈 사이에서 이루어진다. Uue-F 결합은 7p 오비탈이 7p₁/₂ 및 7p₃/₂ 스피너로 분리되어 상대론적으로 확장되어 결합 전자를 더 큰 반지름 범위로 이동시킨다.
4. 명명
멘델레예프의 미지 원소 명명법에 따르면 우누넨늄은 '에카-프랑슘'으로 불려야 한다. 1979년 국제순수 및 응용화학연합(IUPAC)의 권고안에 따르면, 이 원소는 발견되고 그 발견이 확인되며 영구적인 이름이 정해질 때까지 ''우누넨늄''(기호 ''Uue'')으로 임시적으로 불려야 한다.[27]
참조
[1]
논문
Theoretical Predictions of the Chemistry of Superheavy Elements
http://kobra.bibliot[...]
2013-08-07
[2]
논문
Prospects for further considerable extension of the periodic table
http://www.chymist.c[...]
2018-02-22
[3]
논문
Fully relativistic study of intermetallic dimers of group-1 elements K through element 119 and prediction of their adsorption on noble metal surfaces
Elsevier
2012-02-20
[4]
논문
Predicting the Properties of the 113–120 Transactinide Elements
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[5]
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Prospects for the discovery of the next new element: Influence of projectiles with ''Z'' > 20
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[7]
서적
Overview and Perspectives of SHE Research at GSI SHIP
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2022-03-21
[10]
논문
Search for elements 119 and 120
https://jyx.jyu.fi/b[...]
2021-01-25
[11]
웹사이트
Superheavy Element Research at TASCA
http://asrc.jaea.go.[...]
2024-01-26
[12]
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Search for element 119: Christoph E. Düllmann for the ''TASCA E119'' collaboration
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[13]
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[14]
웹사이트
The Status and Ambitions of the US Heavy Element Program
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[18]
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[19]
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[20]
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RIKEN Nishina Center Advisory Committee Report
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[21]
논문
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[22]
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JINR presented largest Periodic Table to Dubna
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[25]
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[29]
논문
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[30]
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2002
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1999
[40]
서적
Analytical Chemistry of Technetium, Promethium, Astatine, and Francium
Ann Arbor–Humphrey Science Publishers
[41]
웹사이트
transuranium element (chemical element)
http://www.britannic[...]
2006
[42]
서적
Greenwood&Earnshaw
[43]
저널
Relativistic Methods for Chemists
Springer Netherlands
2010
[44]
서적
Molecular Metal-Metal Bonds: Compounds, Synthesis, Properties
John Wiley and Sons
2015-06-22
[45]
저널
Ab Initio Correlated All Electron Dirac-Fock Calculations for Eka-Francium Fluoride (E119F)
https://www.research[...]
2012
[46]
저널
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American Physical Society
1985-06-03
[47]
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[48]
웹사이트
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[49]
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[50]
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[51]
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[52]
저널
Recommendations for the Naming of Elements of Atomic Numbers Greater than 100
[53]
저널
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http://link.aps.org/[...]
[54]
저널
Predictions of alpha decay half lives of heavy and superheavy elements
https://web.archive.[...]
2008-12-21
[55]
저널
Search for long lived heaviest nuclei beyond the valley of stability
http://scitation.aip[...]
[56]
저널
Nuclear half-lives for α -radioactivity of elements with 100 ≤ Z ≤ 130
https://web.archive.[...]
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