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플레로븀

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목차

1. 개요

플레로븀(Flerovium, Fl)은 114번 원소로, 1998년 러시아 두브나 합동핵연구소 연구팀에 의해 최초로 합성되었다. 칼슘-48 원자핵을 플루토늄-244 표적에 충돌시켜 생성되었으며, 플레로븀-289 동위원소가 확인되었다. 플레로븀은 '안정성의 섬'에 위치할 것으로 예측되며, 2011년 IUPAC에 의해 공식적으로 발견이 인정되었다. 플레로븀은 납과 유사한 화학적 성질을 보일 것으로 예상되지만, 상대론적 효과로 인해 차이점을 보이며, 현재까지 실험적으로는 금속적 성질과 비활성 기체적 성질을 모두 보이는 것으로 나타났다.

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플레로븀
기본 정보
플레로븀의 전자 배치도
플레로븀 전자 배치도
이름플레로븀
일본어 이름フレロビウム (후레로비우무)
원자 번호114
원소 기호Fl
왼쪽 원소니호늄
오른쪽 원소모스코븀
위쪽 원소납
아래쪽 원소불명
화학 계열준금속
족14
주기7
블록p
겉모습불명
원자 질량[289]
전자 배치Rn] 5f14 6d10 7s2 7p2 (추정)
껍질 당 전자 수2, 8, 18, 32, 32, 18, 4
상온에서의 상태불명
CAS 등록 번호54085-16-4
물리적 성질
녹는점70 °C (추정)
끓는점150 °C (추정)
밀도약 14 또는 22 g/cm³ (추정)
공유 결합 반지름143 pm
결정 구조육방 최밀 충전 구조
동위 원소
동위 원소285Fl: 인공, 반감기 125 ms, α 붕괴, 281Cn 생성
286Fl: 인공, 반감기 0.13 s, α 붕괴 (40%) 10.19 MeV, 282Cn 생성 및 SF (60%)
287Fl: 인공, 반감기 0.48 s, α 붕괴 10.02 MeV, 283Cn 생성
287bFl: 인공, 반감기 5.5 s, α 붕괴 10.29 MeV, 283bCn 생성
288Fl: 인공, 반감기 0.8 s, α 붕괴 9.94 MeV, 284Cn 생성
289Fl: 인공, 반감기 2.6 s, α 붕괴 9.82, 9.48 MeV, 285Cn 생성
289bFl: 인공, 반감기 1.1 min, α 붕괴 9.67 MeV, 285bCn 생성
참고 자료
참고 자료Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements
Indication for a volatile element 114

2. 역사

플레로븀은 1998년 12월 러시아 두브나의 합동핵연구소(JINR)에서 유리 오가네시안(Yuri Oganessian) 연구팀이 처음 합성하였다. 연구팀은 244Pu 표적에 48Ca 원자핵을 충돌시키는 방식으로 플레로븀을 합성하였다.[8] 이 반응은 이전에 여러 차례 시도되었으나 성공하지 못했지만, 1998년에 JINR이 생산된 원자를 더 잘 검출하고 분리하며 표적에 더 강하게 충돌시키기 위해 모든 장비를 업그레이드하면서 성공했다.[8]

: + → * → + 2

이 실험을 통해 수명이 30.4초인 플레로븀 원자 하나가 검출되었으며, 측정된 붕괴 에너지는 9.71 MeV였고, 예상 반감기는 2~23초였다.[9] 이 관측 결과는 289Fl로 지정되었고 1999년 1월에 발표되었다.[9] 이후 실험이 반복되었지만, 이러한 붕괴 특성을 가진 동위원소는 다시 관측되지 않아 정확한 정체는 알 수 없다. 이성질체 289mFl 때문일 수도 있지만,[14][10] 그 붕괴 사슬에서 일련의 더 긴 수명을 가진 이성질체가 존재할 가능성은 매우 낮으므로, 이 사슬의 가장 가능성 있는 지정은 290Fl로 이어지는 2n 채널과 290Nh로의 전자 포획이다.

1999년 3월, 같은 팀은 다른 플레로븀 동위원소를 만들기 위해 244Pu 표적을 242Pu로 교체했다. 그 결과 플레로븀 원자 두 개가 생성되었는데, 각각 반감기 5.5초로 알파 붕괴되었다. 이들은 287Fl로 지정되었다.[12] 이 활동 또한 다시 관측되지 않았으며, 어떤 원자핵이 생성되었는지는 불분명하다. 287mFl이거나[15] 287Nh의 전자 포획으로 인해 283Cn과 283Rg가 생성되었을 가능성이 있다.[13]

1999년 6월, 두브나 연구팀은 1998년의 첫 번째 반응을 재현하여 플레로븀 발견을 최종적으로 확인했다. 이번에는 플레로븀 원자 두 개가 생성되었으며, 이들은 2.6초의 반감기를 가지고 알파 붕괴를 일으켰다.[14] 처음에는 이전 관측 결과와 혼동되어 288Fl로 잘못 분류되었으나, 2002년 12월 추가 연구를 통해 1999년 6월에 생성된 원자가 289Fl였음이 재동정되었다.[15]

2011년 IUPAC은 두브나 연구팀의 1999년부터 2007년까지의 실험을 평가했다. 초기 데이터는 결정적이지 않다고 판단했지만, 2004년부터 2007년까지의 결과는 플레로븀으로 인정했고, 이 원소는 공식적으로 발견된 것으로 인정되었다.[17]

2. 1. 발견 이전

1940년대 후반부터 1960년대 초반까지, 과학자들은 점점 더 무거운 초우라늄 원소들을 합성하는 초기 단계에서, 이러한 원소들이 자연적으로 생성되지 않기 때문에 원자번호 108번(하슘) 부근에서 더 이상 존재하지 않을 때까지 점점 더 짧은 자발 핵분열 반감기를 가질 것이라고 예측했다. 더 무거운 악티늄족 원소 합성에 대한 초기 연구는 이를 확인하는 듯했다.[1]

그러나 1960년대 후반 블와디스와프 스뱌테츠키 등에 의해 광범위하게 개발된 핵 껍질 모형은 양성자와 중성자가 전자껍질과 유사하게 원자핵 내에서 껍질을 형성한다고 밝혔다. 비활성 기체는 가득 찬 전자껍질 때문에 반응성이 없는 것처럼, 가득 찬 핵 껍질을 가진, 즉 "마법수"의 양성자 또는 중성자를 가진 원소는 붕괴에 대해 안정될 것이라고 이론화되었다. 양성자와 중성자 모두 마법수를 가진 이중 마법 동위원소는 특히 안정적일 것으로 예측되었다. 1965년, 하이너 멜드너는 납-208 다음의 이중 마법 동위원소는 114개의 양성자와 184개의 중성자를 가진 플레로븀-298이며, 이는 "안정성의 섬"의 중심이 될 것이라고 계산했다.[1][2]

이 안정성의 섬은 코페르니슘(Z=112)에서 오가네손(Z=118)까지 이어지며, 멘델레븀(Z=101)에서 렌트게늄(Z=111)까지의 긴 "불안정의 바다" 이후에 나타날 것으로 예측되었다.[1] 1966년에는 플레로븀 동위원소의 반감기가 1억 년을 초과할 것으로 추정되었다.[3] 이러한 초기 예측은 연구자들을 매료시켰고, 1968년 칼슘-48과 퀴륨-248의 반응으로 플레로븀을 생성하려는 첫 번째 시도로 이어졌다. 그러나 플레로븀 원자는 검출되지 않았는데, 이는 복합 핵 플레로븀-288이 추정되는 마법수 184 대신 174개의 중성자만 가지고 있기 때문으로 생각되었으며, 이는 반응 단면적(수율)과 생성된 핵의 반감기에 상당한 영향을 미쳤을 것이다.[4][5] 플레로븀이 처음 생성된 것은 그로부터 30년 후였다.[1]



이후 연구에 따르면 하슘과 플레로븀 주변의 안정성의 섬은 이들 원자핵이 각각 변형되고 납작한 모양이기 때문에 자발 핵분열에 대한 저항성을 갖게 되며, 구형 원자핵에 대한 진정한 안정성의 섬은 우눈비움-306 (122개의 양성자, 184개의 중성자) 부근에 존재한다고 한다.[6]

2. 2. 발견

1998년 12월, 러시아 두브나의 합동핵연구소(JINR)의 유리 오가네시안(Yuri Oganessian) 연구팀은 244Pu 표적에 가속된 48Ca 원자핵을 충돌시켜 플레로븀을 처음으로 합성했다.[8] 이 반응은 다음과 같다.

: + → * → + 2

이전에 시도되었으나 성공하지 못했던 이 반응은, 1998년에 JINR이 생산된 원자를 더 잘 검출하고 분리하며 표적에 더 강하게 충돌시키기 위해 모든 장비를 업그레이드하면서 성공했다.[8] 수명이 30.4초인 플레로븀 원자 하나가 검출되었으며, 측정된 붕괴 에너지는 9.71 MeV였고, 예상 반감기는 2~23초였다.[9] 이 관측 결과는 로 지정되었고 1999년 1월에 발표되었다.[9] 이후 실험이 반복되었지만, 이러한 붕괴 특성을 가진 동위원소는 다시 관측되지 않아 정확한 정체는 알 수 없다. 이성질체 때문일 수도 있지만,[14][10] 그 붕괴 사슬에서 일련의 더 긴 수명을 가진 이성질체가 존재할 가능성은 매우 낮으므로, 이 사슬의 가장 가능성 있는 지정은 로 이어지는 2n 채널과 로의 전자 포획이다. 이는 플레로븀 동위원소의 계통성과 경향과 잘 맞으며, 해당 실험에 선택된 낮은 빔 에너지와도 일치하지만, (,2n) 반응에서 의 합성을 통해 추가 확인이 필요하다. 이는 로 알파 붕괴될 것이다. 이화학연구소(RIKEN) 팀은 2016년에 (,2n) 반응에서 및 동위원소의 합성을 보고했지만, 의 알파 붕괴는 놓쳤고, 로의 전자 포획 대신 로의 의 알파 붕괴가 관찰되었으며, 대신 로의 지정은 확실하지 않았다.

초중원소 생성 연구에 참여했던 로렌스 버클리 국립 연구소의 과학자 글렌 시보그(Glenn T. Seaborg)는 1997년 12월에 "가장 오랫동안 간직해 온 소중한 꿈 중 하나는 이러한 마법의 원소 중 하나를 보는 것"이라고 말했다.[1] 그는 1999년 플레로븀 합성 발표 직후 동료 앨버트 기오르소(Albert Ghiorso)로부터 이 소식을 들었다. 기오르소는 나중에 다음과 같이 회상했다.[11]

글렌에게 알리고 싶어서 침대 옆에 갔습니다. 눈에 번뜩이는 것을 본 것 같았지만, 다음 날 방문했을 때는 저를 본 기억이 없었습니다. 과학자로서 그는 그 뇌졸중으로 사망했습니다.[11]

시보그는 두 달 후인 1999년 2월 25일에 사망했다.[11]

1999년 3월, 같은 팀은 다른 플레로븀 동위원소를 만들기 위해 표적을 로 교체했다. 그 결과 플레로븀 원자 두 개가 생성되었는데, 각각 반감기 5.5초로 알파 붕괴되었다. 이들은 로 지정되었다.[12] 이 활동 또한 다시 관측되지 않았으며, 어떤 원자핵이 생성되었는지는 불분명하다. 이성질체 [15]이거나 의 전자 포획으로 인해 와 가 생성되었을 가능성이 있다.[13]

2. 3. 발견 확인

1999년 6월, 두브나 연구팀은 1998년의 첫 번째 반응을 재현하여 플레로븀의 발견을 최종적으로 확인했다. 이번에는 플레로븀 원자 두 개가 생성되었으며, 이들은 2.6초의 반감기를 가지고 알파 붕괴를 일으켰다.[14] 처음에는 이전 관측 결과와 혼동되어 288Fl로 잘못 분류되었으나, 2002년 12월 추가 연구를 통해 1999년 6월에 생성된 원자가 289Fl였음이 재동정되었다.[15]

2011년 IUPAC은 두브나 연구팀의 1999년부터 2007년까지의 실험을 평가했다. 초기 데이터는 결정적이지 않다고 판단했지만, 2004년부터 2007년까지의 결과는 플레로븀으로 인정했고, 이 원소는 공식적으로 발견된 것으로 인정되었다.[17]

3. 명명

국제 순수·응용 화학 연합(IUPAC)은 2011년 12월 1일 114번 원소의 이름을 플레로븀(flerovium, 기호 Fl)으로 제안하고, 6개월 이내에 반대 의사를 표명하도록 하였다.[118] 원소명은 게오르기 플료로프에서 따 왔다고 알려져 있으나 실제로는 플레로프 핵반응연구소(Flerov laboratory of nuclear reaction)의 이름을 따 왔다고 한다. 2012년 5월 30일, 114번 원소의 이름은 플레로븀으로 확정되었다.[118]

IUPAC의 권고에 따르면, 새로운 원소를 발견한 사람(들)은 이름을 제안할 권리가 있다.[27] 2011년 6월 1일 IUPAC이 플레로븀과 리버모륨의 발견을 인정한 후, IUPAC은 핵물리학연구소의 발견팀에 두 원소의 이름을 제안해 줄 것을 요청했다. 두브나 팀은 소련 물리학자 게오르기 플료로프(Georgy Flyorov, 플레로프라고도 함)의 이름을 딴 플레로프 핵반응연구소(FLNR)를 따서 ''플레로븀''(기호 Fl)이라는 이름을 선택했다.[28][29] 초기 보고서에는 이 원소 이름이 플료로프를 기리기 위해 직접 제안되었다고 주장한다.[30] 발견자들로부터 받은 제안에 따라 IUPAC은 플료로프 자신이 아닌 플레로프 핵반응연구소의 이름을 따서 플레로븀이라는 이름을 공식적으로 지었다. 플료로프는 1942년 4월 조셉 스탈린에게 편지를 쓰고 미국, 영국, 독일에서 핵분열 분야의 과학 저널이 침묵하는 것을 지적한 것으로 알려져 있다. 플료로프는 이 연구가 이들 국가에서 기밀 정보가 되었을 것이라고 추론했다. 플료로프의 연구와 촉구는 소련의 원자폭탄 계획 개발로 이어졌다.[29] 플료로프는 콘스탄틴 페트르자크와 함께 자발 핵분열을 발견한 것으로도 알려져 있다.

4. 동위 원소

플레로븀은 질량수 284에서 290까지의 동위원소가 알려져 있다.[18] 이들은 모두 불안정하며 방사성 붕괴를 통해 다른 원소로 변한다. 가장 안정한 동위원소는 플레로븀-289로, 반감기는 약 1.9초이다.[19] 다른 동위원소들은 이보다 짧은 반감기를 가진다.

플레로븀 동위원소는 주로 다음과 같은 핵반응을 통해 만들어진다.

:244Pu + 48Ca → 292Fl* → 290Fl + 2n[9]

:242Pu + 48Ca → 290Fl* → 287Fl + 3n[12]

:240Pu + 48Ca → 288Fl* → 285Fl + 3n

이 반응에서 * 표시는 생성된 플레로븀 원자핵이 불안정하여 곧바로 붕괴한다는 것을 의미한다.

플레로븀 동위원소의 붕괴 방식은 주로 알파 붕괴이며, 일부는 자발 핵분열을 일으키기도 한다. 알파 붕괴는 원자핵에서 헬륨 원자핵(알파 입자)이 방출되는 현상이며, 자발 핵분열은 원자핵이 스스로 두 개 이상의 작은 핵으로 쪼개지는 현상이다.

플레로븀 동위원소에 대한 연구는 초중원소의 핵 구조와 안정성을 이해하는 데 중요한 정보를 제공한다. 특히, 플레로븀은 '안정성의 섬'이라 불리는 영역에 위치할 가능성이 있어, 과학자들의 많은 관심을 받고 있다. 안정성의 섬은 특정 수의 양성자와 중성자를 가진 초중원소가 상대적으로 긴 반감기를 가질 것으로 예측되는 영역이다.

플레로븀의 동위원소에 대한 정보는 아래의 표와 같다.

동위원소반감기붕괴 방식발견 연도핵반응
284Fl자발 핵분열, α2015240Pu(48Ca,4n)
239Pu(48Ca,3n)
285Flα2010242Pu(48Ca,5n)
286Flα, 자발 핵분열2003290Lv(—,α)
287Flα, EC?2003244Pu(48Ca,5n)
288Flα[19]2004244Pu(48Ca,4n)
289Flα[19]1999244Pu(48Ca,3n)
289mFlα2012293mLv(—,α)
290Flα, EC? 1998244Pu(48Ca,2n)


5. 예측되는 성질

플레로븀(Fl) 또는 플레로븀 화합물은 극소량만 생성되고, 비용이 매우 비싸며, 빠르게 붕괴하기 때문에 특성이 거의 측정되지 않았다. 대부분의 특성은 알려지지 않았고 예측값만 존재한다.

플레로븀은 주기율표 14족 원소로, 탄소(C), 규소(Si), 저마늄(Ge), 주석(Sn), 납(Pb) 아래에 위치한다. 14족 원소들은 모두 원자가 껍질에 4개의 전자를 가지며, ns2np2 전자 배열을 갖는다. 플레로븀도 7s27p2의 원자가 전자 배열을 가질 것으로 예측된다.

하지만 플레로븀은 다른 14족 원소와 달리, 전자의 운동과 스핀 사이의 상호작용인 스핀-궤도 상호작용(spin–orbit (SO) interaction) 때문에 독특한 성질을 보일 것으로 예상된다. 초중원소에서는 전자가 빛의 속도에 가깝게 움직여 이 효과가 특히 강하다. 플레로븀의 경우, 이 상호작용은 7s 및 7p 전자 에너지 준위를 낮추어 전자를 안정화시키지만, 7p 전자 중 2개는 다른 4개보다 더 안정화된다.[42] 7s 전자의 안정화는 불활성 전자쌍 효과(inert pair effect)라고 하며, 7p 부껍질이 더 안정화된 부분과 덜 안정화된 부분으로 나뉘는 것은 부껍질 분리(subshell splitting)라고 한다.

계산 화학에서는 이러한 분리를 각운동량이 1에서 1/2 (더 안정)과 3/2 (덜 안정)으로 변화하는 것으로 간주한다. 따라서 원자가 전자 배열은 7p 부껍질 분리를 반영하여 7s27p21/2로 나타내기도 한다.

플레로븀의 7p 부껍질은 스핀-궤도 분리가 매우 크고, 7번째 껍질에 채워진 두 궤도가 상대론적으로 안정화되어 있어, 플레로븀의 원자가 전자 배열은 완전히 채워진 껍질로 간주될 수 있다. 플레로븀의 제1이온화 에너지는 8.539 eV로, 14족에서 두 번째로 높다.

플레로븀의 닫힌 껍질 전자 배열은 금속 결합을 약하게 만들어, 끓는점이 낮을 것으로 예상된다. 일부 연구에서는 플레로븀이 코페르니슘(copernicium)처럼 닫힌 껍질 전자 배열을 갖는 기체 금속일 가능성도 제시되었다.[6] 1970년대에는 플레로븀의 녹는점과 끓는점이 각각 약 70°C와 150°C로 예측되었는데, 이는 납(녹는점 327°C, 끓는점 1749°C)보다 훨씬 낮은 값이다. 더 সাম্প্রতিক의 계산에 따르면 플레로븀의 녹는점은 -73°C, 끓는점은 107°C로 예측되어 액체 금속일 가능성이 제기되었다.[44]

5. 1. 핵 안정성 및 동위 원소

플레로븀은 안정성의 섬 중심에 있을 것으로 예측되는 원소이다. 1966년 연구에 따르면, 114개의 양성자와 184개 또는 196개의 중성자를 가진 동위원소가 특히 안정할 것으로 예상되었다.[49] 특히, 오랫동안 이중 마법 핵(양성자와 중성자 수가 모두 마법수인 핵)으로 여겨져 온 298Fl은 알파 붕괴 반감기가 약 17일로 예측된다.[40][41]



초기에는 중성자 마법수 126과의 유추를 통해 다음 양성자 껍질도 원소 126에 있을 것으로 예상했지만, 1966년 주기율표의 이 영역에서 잠재력과 스핀-궤도 상호작용에 대한 새로운 값[33]이 발표되면서 다음 양성자 껍질은 원소 114에 있을 것이라고 예측되었다.[49] 1972년 추정치는 298Fl의 반감기가 약 1년이라고 예측했다.[49] 21세기 초에 원소 112~118의 첫 번째 동위원소를 합성한 결과, 이러한 중성자 결핍 동위원소는 핵분열에 대해 안정화되는 것으로 밝혀졌다. 2008년에는 이러한 핵종의 핵분열에 대한 안정화가 편평한 핵 때문이며, 편평한 핵 영역이 288Fl을 중심으로 한다는 가설이 세워졌다. 또한 새로운 이론 모델은 양성자 궤도 2f7/2(원소 114에서 채워짐)와 2f5/2( 원소 120에서 채워짐) 사이의 예상 에너지 간격이 예상보다 작다는 것을 보여주었으므로, 원소 114는 더 이상 안정적인 구형 닫힌 핵 껍질로 보이지 않았다. 다음 이중 마법 핵은 이제 306Ubb 근처에 있을 것으로 예상되지만, 이 핵종의 예상되는 짧은 반감기와 낮은 생산 단면적으로 인해 합성이 어렵다.[6]

안정성의 섬 중심에 더 가까운 일부 핵종, 예를 들어 291Mc 및 그 알파 및 베타 붕괴 딸핵종은 양전자 방출 또는 전자 포획에 의해 붕괴되어 안정성의 섬 중심으로 이동할 수 있다.[34] 예상되는 높은 핵분열 장벽으로 인해, 안정성의 섬에 있는 핵은 알파 붕괴와 아마도 일부 전자 포획 및 베타 붕괴에 의해서만 붕괴될 것이다.[49]

2000년부터 2004년까지 두브나의 플레로프 핵 반응 연구소에서 244Pu에 가속된 48Ca 이온을 충돌시켜 복합핵 292Fl의 핵분열 특성을 연구하는 실험이 수행되었다.[36] 결과는 이러한 핵이 주로 40Ca, 132Sn, 208Pb, 또는 209Bi와 같은 이중 마법 또는 거의 이중 마법인 파편을 방출하여 핵분열한다는 것을 보여주었다. 또한 48Ca와 58Fe 발사체가 융합-핵분열 경로에 대해 유사한 수율을 가지는 것으로 밝혀져, 초중원소 제조에 58Fe 발사체를 미래에 사용할 가능성을 시사한다.[36]

플레로븀 동위원소의 알파 붕괴 반감기에 대한 이론적 추정은 실험 데이터를 뒷받침한다.[38][39]

5. 2. 원자 및 물리적 성질

플레로븀(Fl)은 주기율표에서 14족에 속하며, 탄소(C), 규소(Si), 저마늄(Ge), 주석(Sn), 납(Pb)의 아래에 위치한다. 14족 원소들은 모두 원자가 껍질에 4개의 전자를 가지며, ns2np2의 전자 배열을 갖는다. 플레로븀도 이러한 경향을 따라 7s27p2의 원자가 전자 배열을 가질 것으로 예측된다.

하지만 플레로븀은 다른 14족 원소와 다른 독특한 성질을 보일 것으로 예상되는데, 이는 스핀-궤도 상호작용(spin–orbit (SO) interaction) 때문이다. 스핀-궤도 상호작용은 전자의 운동과 스핀 사이의 상호작용을 의미하며, 초중원소에서는 전자가 빛의 속도에 가깝게 움직이기 때문에 이 효과가 특히 강하다. 플레로븀의 경우, 이 상호작용은 7s 및 7p 전자 에너지 준위를 낮추어 전자를 안정화시키지만, 7p 전자 중 2개는 다른 4개보다 더 안정화된다.[42] 7s 전자의 안정화는 불활성 전자쌍 효과(inert pair effect)라고 불리며, 7p 부껍질이 더 안정화된 부분과 덜 안정화된 부분으로 나뉘는 것은 부껍질 분리(subshell splitting)라고 한다.

계산 화학에서는 이러한 분리를 각운동량이 1에서 1/2 (더 안정)과 3/2 (덜 안정)으로 변화하는 것으로 간주한다. 이러한 이유로, 원자가 전자 배열은 7p 부껍질 분리를 반영하여 7s27p21/2로 나타내기도 한다.

플레로븀의 7p 부껍질은 스핀-궤도 분리가 매우 크고, 7번째 껍질에 채워진 두 궤도가 상대론적으로 안정화되어 있어, 플레로븀의 원자가 전자 배열은 완전히 채워진 껍질로 간주될 수 있다. 플레로븀의 제1이온화 에너지는 8.539 eV로, 14족에서 두 번째로 높다.

플레로븀의 닫힌 껍질 전자 배열은 금속 결합을 약하게 만들어, 끓는점이 낮을 것으로 예상된다. 일부 연구에서는 플레로븀이 코페르니슘(copernicium)처럼 닫힌 껍질 전자 배열을 갖는 기체 금속일 가능성도 제시되었다.[6] 1970년대에는 플레로븀의 녹는점과 끓는점이 각각 약 70°C와 150°C로 예측되었는데, 이는 납(녹는점 327°C, 끓는점 1749°C)보다 훨씬 낮은 값이다. 최근 계산에 따르면 플레로븀의 녹는점은 -73°C, 끓는점은 107°C로 예측되어 액체 금속일 가능성이 제기되었다.[44]

5. 3. 화학적 성질

플레로븀(Fl)은 주기율표 14족에서 납(Pb) 아래에 위치하며, 7p 원소 계열의 두 번째 원소로 예상된다. 14족의 처음 다섯 원소는 +4 산화 상태를 보이지만, 비활성 전자쌍 효과로 인해 +2 산화 상태가 점점 더 중요해진다. 주석(Sn)에서는 +2와 +4 상태의 안정성이 비슷하고, 납(Pb)에서는 +2 상태가 가장 안정적이다.[86] 플레로븀은 7s 오비탈이 매우 안정화되어 있어 +4 산화 상태를 만들기 위해서는 매우 큰 sp3 혼성 궤도가 필요하다. 따라서 플레로븀은 +2 산화 상태가 훨씬 안정적이고, +4 산화 상태는 매우 불안정할 것으로 예상된다.[86]

예를 들어, 이산화플레로븀(FlO2)은 매우 불안정하여 구성 원소로 분해될 것으로 예상되며, 플레로븀과 산소의 직접 반응으로는 생성되지 않는다.[86] 플레로반(FlH4)은 Fl-H 결합 길이가 1.787Å이고,[107] 플룸반보다 열역학적으로 불안정하여 플레로븀(II) 수소화물과 수소 기체로 자발적으로 분해될 것으로 예측된다. 사플루오르화플레로븀(FlF4)은 sp3 혼성 궤도보다는 sd 혼성 궤도로 결합하며,[108] 이플루오르화플레로븀과 플루오린 기체로 분해되는 반응은 발열 반응이다.[107] 다른 사할로젠화물도 불안정하며 (예: 사염화플레로븀(FlCl4)은 약 400 kJ/mol 불안정하다), 폴리플루오르화 음이온 FlF2-6는 수용액에서 가수분해에 불안정하다. FlBr-3이나 FlI-3 등의 플레로븀(II) 폴리할로젠화 음이온은 플레로븀을 포함하는 수용액에서 우선적으로 생성될 것으로 예측된다.[86]

초기 계산에서는 7s와 6d 전자의 에너지가 거의 같아 휘발성 육플루오르화물이 생성될 수 있다고 예상되었지만, 이후 계산에서 이는 부정되었다.[93] 7p1/2 오비탈의 스핀-궤도 상호작용은 결합 길이를 짧게 하고 결합 각을 크게 하는데, 이는 이수소화플레로븀(FlH2)에서 이론적으로 확인되었다.[107] FlH2는 Fl+H2보다 2.6 eV 정도 상대론적으로 불안정하며, 큰 스핀-궤도 상호작용은 14족 이수소화물에서 일반적인 일중항-삼중항 분열을 깨뜨린다. FlF2와 FlCl2는 FlH2보다 안정적일 것으로 예측된다.[109]

플레로븀의 7s27p21/2 원자가전자 배치의 상대론적 안정화로 인해 7p1/2 전자는 약한 비활성 전자쌍 효과를 나타내며, 0의 산화 상태가 가장 안정적이다.[86] 이러한 중성 상태의 안정화는 플레로븀과 라돈의 거동에 유사성을 가져온다.[62] 플레로븀은 비활성일 것으로 예상되어, FlH나 FlF 등의 이원자 분자는 납의 PbH나 PbF보다 해리 에너지가 낮다. 폴링 척도에서 플레로븀(IV)는 납(IV)보다 전기 음성도가 높다(납(IV)는 2.33, 납(II)는 1.87).

플레로븀(II)는 납(II)보다 안정적이며, FlX+, FlX2, FlX-3, FlX2-4(X = Cl, Br, I) 등의 폴리할로겐화물이나 이온은 쉽게 생성된다. 플루오르화물은 수용액에서 강한 가수분해를 받는다.[86] 모든 이할로겐화플레로븀은 안정적이며, 이플루오르화물은 물에 잘 녹는다. 스핀-궤도 효과는 FlH2를 약 2.6 eV 불안정하게 한다. 수용액에서는 플럼바이트와 유사한 옥소 음이온을 형성한다. 황산염(FlSO4)이나 황화물(FlS)은 물에 잘 녹지 않지만,[86] 아세트산염(FlC2H3O2)이나 질산염(Fl(NO3)2)은 물에 잘 녹는다.[110] Fl2+ 이온에서 금속 플레로븀으로 환원되는 표준 전극 전위는 약 0.9V로 예측되어 중성 상태의 안정성이 증가함을 보여준다. 7p1/2 스피놀의 상대론적 안정화로 인해 Fl2+는 Pb2+보다 가벼운 동족체인 Hg2+와 Cd2+의 중간적인 성질을 가질 것으로 예상된다.[86]

6. 실험 화학

플레로븀의 화학적 특성은 아직까지 실험적으로 명확하게 밝혀지지 않았다. 초기 실험에서는 플레로븀이 비활성 기체와 비슷한 성질을 보일 것으로 예상되었다. 2007년부터 2008년 사이에 러시아 플레로프 핵반응 연구소(FLNR)와 PSI의 공동 연구를 통해 수행된 실험에서, 생성된 플레로븀 원자가 금 표면과 약하게 상호작용하는 것이 관찰되어 이러한 예상을 뒷받침하는 듯했다.[52]

그러나 2009년과 2010년에 수행된 추가 실험에서는 플레로븀이 비활성 기체보다는 금속에 가까운 성질을 보인다는 결과가 나왔다. 2010년 연구에서는 플레로븀의 휘발성이 수은, 아스타틴(Astatine), 코페르니슘과 비슷하다는 것이 밝혀졌다.[53] 2012년 GSI(헬름홀츠 중이온 연구소) 실험에서는 플레로븀이 금속적 특성을 가진다는 것이 더욱 명확해졌다. 옌스 폴커 크라츠(Jens Volker Kratz)와 크리스토프 뒬만(Christoph Düllmann)은 코페르니슘과 플레로븀을 "휘발성 금속"이라는 새로운 범주로 분류했다.[6][54]

2014년 GSI 연구팀은 플레로븀이 14족 원소 중에서는 반응성이 가장 낮지만 여전히 금속이라고 결론 내렸다.[56] 그러나 2016년, 알렉산더 야쿠셰프(Alexander Yakushev)와 로버트 아이클러(Robert Eichler)는 플레로븀의 화학적 성질에 대한 실험 결과들이 일관되지 않음을 지적하며, 플레로븀이 금속인지 비활성 기체인지 명확하게 결론 내릴 수 없다고 주장했다.[57]

2022년에 발표된 실험 결과에 따르면 플레로븀은 금속이며, 금에 대한 반응성은 수은보다 낮지만 라돈보다 높다.[59][60]

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