오가네손

2. 발견 역사

1998년, 폴란드의 물리학자 로베르트 스몰란추크(Robert Smolańczuk)는 초중원소 원자핵 융합에 대한 계산 결과를 발표했다.^[7] 그의 계산에 따르면, 납과 크립톤을 융합하여 118번 원소인 오가네손을 생성할 수 있으며, 그 반응의 융합 확률(반응 단면적)이 106번 원소인 시보기움을 생성했던 납-크로뮴 반응과 유사할 것이라고 제시했다.^[7]

1999년, 로렌스 버클리 국립 연구소 연구원들은 이러한 예측을 활용하여 ''피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)''에 118번 원소와 116번 원소의 발견을 발표했고,^[8] 곧이어 ''사이언스''에도 보고되었다.^[9] 연구원들은 다음과 같은 핵반응을 수행했다고 보고했다.

:⁸⁶₃₆Kr + ²⁰⁸₈₂Pb → ²⁹³₁₁₈Og + n

그러나 2001년 다른 연구소의 연구원들이 그 결과를 재현할 수 없었고, 버클리 연구소 역시 재현할 수 없었기 때문에 논문은 철회되었다.^[10] 2002년 6월, 연구소 소장은 이 두 원소의 발견에 대한 초기 주장이 주 저자인 빅터 니노프(Victor Ninov)가 조작한 데이터를 기반으로 했다고 발표했다.^[11][12]

2002년 러시아 두브나의 합동 핵 연구소(JINR)와 미국 로렌스 리버모어 국립연구소(LLNL) 공동 연구팀은 캘리포늄-249와 칼슘-48 이온을 충돌시켜 오가네손 원자를 처음으로 관측했다.^[13][101] 2006년 10월 9일, 공동 연구진은 오가네손-294 원자 3개(혹은 4개) 합성에 성공했다고 공식 발표했다.^{[15][16][17][18][19][102][103][104][105][106]} 이 실험에서 오가네손-294는 알파 붕괴를 통해 리버모륨-290으로 붕괴하고, 다시 플레로븀-286을 거쳐 최종적으로 코페르니슘-282로 붕괴하는 과정이 관측되었다.^[177]

:²⁴⁹₉₈Cf + ⁴⁸₂₀Ca → ²⁹⁴₁₁₈Og + 3n

:²⁹⁴₁₁₈Og → ²⁹⁰₁₁₆Lv + ⁴₂He

2011년 IUPAC은 두브나-리버모어 공동 연구팀의 2006년 결과를 평가했지만, "''Z'' = 118 동위원소에 대해 보고된 세 가지 사건은 매우 우수한 내부 중복성을 가지고 있지만 알려진 핵에 대한 기준이 없으므로 발견 기준을 충족하지 못합니다."라고 결론지었다.^[20]

2015년 12월, 국제순수·응용화학연합(IUPAC)과 국제순수·응용물리학연합(IUPAP)의 합동 작업반은 오가네손의 발견을 공식 인정하고, 두브나 합동핵연구소-로렌스 리버모어 국립 연구소 공동 연구팀에 발견 우선권을 부여했다.^[23] 이는 2009년과 2010년에 로렌스 버클리 국립 연구소에서 ²⁹⁴Og의 손녀핵종인 ²⁸⁶플레로븀(Fl)의 특성을 확인한 두 건의 연구와 2012년 두브나 연구팀이 ²⁹⁴Og의 또 다른 일관된 붕괴 사슬을 관측한 결과 때문이었다. 당시 실험의 목표는 ²⁴⁹버클륨(Bk)(⁴⁸칼슘(Ca),3n) 반응을 통해 ²⁹⁴테네신(Ts)을 합성하는 것이었지만, ²⁴⁹Bk의 반감기가 짧아 상당량의 표적이 ²⁴⁹칼리포르늄(Cf)으로 붕괴되어 테네신 대신 오가네손이 합성되었다.^[24]

2. 1. 초기 예측

2. 2. 1999년 합성 실패

2. 3. 2006년 합성 성공

2. 4. 추가 검증 및 발견 인정

3. 원소 명명

멘델레예프의 미지 원소 명명법에 따르면, 오가네손은 ''에카-라돈''(1960년대까지는 ''에카-에마네이션'', 에마네이션은 라돈의 옛 이름)으로도 알려져 있었다. 1979년, IUPAC는 미발견 원소에 체계적인 임시 이름인 ''우누녹튬''(Ununoctium, Uuo)을 부여하고,^[30] 원소의 발견이 확인될 때까지 이를 사용할 것을 권장했다.^[31]

2002년 이전, 버클리 연구소는 연구소장 앨버트 기오르소의 이름을 따서 '기오르슘'(Gh)으로 명명할 계획이었다.^[32]

2007년 러시아 연구소는 게오르기 플레로프의 이름을 딴 '플레로븀'과 모스크바주의 이름을 딴 '모스코븀'을 고려했으나,^[34] 이 이름들은 최종적으로 다른 원소에 사용되었다.

2016년 6월 IUPAC은 유리 오가네시안의 이름을 따서 '오가네손'(Oganesson, Og)으로 명명할 것이라고 발표했고,^[3] 2016년 11월 28일 공식 확정되었다. 오가네손의 명명은 초중원소 연구에 대한 오가네시안의 공헌을 기리기 위한 것이었다.

4. 동위 원소

오가네손의 동위 원소 중 현재까지 확인된 것은 오가네손-294(²⁹⁴Og^영어)가 유일하며,^[179] 반감기는 0.89밀리초로 매우 짧다.^[178] 그러나 이론적으로는 ²⁹³Og, ²⁹⁵Og, ²⁹⁶Og, ²⁹⁷Og, ²⁹⁸Og, ³⁰⁰Og, ³⁰²Og와 같이 더 안정적인 동위 원소들이 존재할 수 있다고 예측된다.^[180] 이들 중 ²⁹⁷Og이 가장 긴 수명을 가질 가능성이 있어,^[55][54] 미래 연구의 초점이 될 수 있다.

퀴륨(96번 원소) 이후 원자 번호가 증가함에 따라 핵의 안정성은 급격히 감소한다. 납(82번 원소)보다 무거운 원소는 안정적인 동위 원소가 없다.^[45] 이는 양성자 간의 쿨롱 반발력이 증가하여 강한 핵력이 핵을 자발적 핵분열로부터 오랫동안 유지할 수 없기 때문이다.^[46] 그러나 1960년대에 114개의 양성자와 184개의 중성자를 가진 원자핵 주변에 닫힌 핵 껍질이 존재하여 안정성의 섬을 만들 것이라는 가설이 제안되었다.^[47][48] 오가네손은 방사성 원소이지만, 알파 붕괴와 자발적 핵분열을 통해 붕괴하며 반감기가 밀리초보다 짧지만, 일부 예측보다는 긴 수치를 보인다.^[55][51]

양자 터널링 모델을 사용한 계산에 따르면, 알파 붕괴 반감기가 1ms에 가까운 오가네손의 더 무거운 동위 원소들이 존재할 수 있다고 예측된다.^[52][53] 이론적 계산에 따르면 ²⁹³Og, ²⁹⁵Og, ²⁹⁶Og, ²⁹⁷Og, ²⁹⁸Og, ³⁰⁰Og, ³⁰²Og 등의 동위 원소들이 ²⁹⁴Og보다 약간 더 안정적일 수 있다.^[55][54]

6. 화합물 (이론적 예측)

오가네손 화합물은 아직 발견되지 않았지만, 1964년부터 이론화학적 연구가 진행되었다.^[182] 오가네손은 안정적인 +2, +4의 산화 상태를 가지며, 플루오린과 결합하여 이플루오린화오가네손(OgF₂) 및 사플루오린화오가네손(OgF₄)을 생성할 수 있다.^[183] OgF₂ 생성 반응은 106 kcal/mol의 에너지를 방출한다.^[163]

OgF₄는 사플루오린화제논(XeF₄)과 달리 메테인과 유사한 사면체 구조를 가질 것으로 예측된다.^[163][184] Og-F 결합은 이온 결합에 가까우며, 오가네손 플루오린화물은 휘발성을 띠지 않을 것으로 보인다.^[77] 오가네손은 염소와도 결합하여 Og-Cl 결합을 형성할 수 있다.^[162]

오가네손과 수소의 결합(OgH)은 매우 약하며, 이는 화학 결합이라기보다는 반데르발스 힘으로 간주된다. 오가네손과 테네신의 화합물인 OgTs₄는 화학적으로 안정적일 가능성이 있다.^[79]