Uuo

历史

未成功的尝试

1998年末，波兰物理学家Robert Smolańczuk发表了一套计演算法，以解释如何通过融合原子核来合成超重元素的原子，当中也包括了Uuo。他的计算表示，在严格控製的环境下融合铅和氪，就能製成Uuo。

1999年，劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员利用这些计算，製造了Lv和Uuo，并将发现发布于《物理评论快报》。不久之后《科学》杂志也报道了这一发现。研究人员声称成功进行了以下核反应:

2000年，因为其他的实验室及劳伦斯伯克利国家实验室本身都未能重复这些结果，所以研究人员撤回了该发现。2002年6月，实验室主任宣布原先两个元素的发现结果所用的资料是由Victor Ninov编造的。

发现

2002年，位于俄罗斯杜布纳由Yuri Oganessian带领的团队于联合核研究所(JINR)首次发现并观测到Uuo原子的衰变。2006年10月9日，来自联合核研究所及美国加州劳伦斯利福摩尔国家实验室的研究人员宣布他们间接探测到一共3个(可能4个)Uuo-294的原子(其中1或2个发现于2002年，其余2个于2005年)。方法是通过撞击鐦249和钙48离子:

Uuo-294同位素的放射性衰变示意图。列出同位素的衰变能量和平均半衰期。进行自发裂变的原子以绿色表示。

由于核聚变概率(聚变截面约为0.3–0.6 pb = (3–6)×10 m)很低，实验经过了48个月，使用了4×10个钙离子，才第一次测得Uuo的合成。探测结果是随机事件的可能性估计小于100,000分之1，所以研究人员很有把握这并不是误测。

实验观察到的有3个Uuo原子的α衰变，而研究人员也提出了第4个通过直接自发裂变的衰变。Uuo通过α衰变产生Lv。由于只观测到3个原子的衰变，因此计算出来的半衰期有着很大的误差:0.89−0.31 ms。

为了确定产生了Uuo，科学家再通过撞击Cm和Ca离子，产生了Lv原子核:

并比较Lv与Uuo原子核的衰变链是否相同。Lv原子核十分不稳定，半衰期只有14毫秒，便衰变为Fl，再经由自发裂变或α衰变成为Cn，然后进行自发裂变。

根据量子穿隧模型，Uuo的α衰变半衰期预测为0.66−0.18 ms，理论核反应能量(Q值)于2004年发表。如果在计算中使用Muntian–Hofman–Patyk–Sobiczewski巨观微观模型得出的Q值，则结果会相对较低，但仍很接近。

在成功取得Uuo之后，科学家希望通过融合Fe和Pu来製造Ubn(Unbinilium，120号元素)。Ubn同位素的半衰期预计只有数微秒。

命名

直至1960年代Uuo仍被称为eka-emanation(emanation是氡的旧称)。1979年IUPAC发表了对元素新命名的建议，并将其命名为ununoctium。该系统命名将在证实发现该元素且IUPAC授予名称之前，作为118号元素的代替名。

2002年发现结果被撤回之前，劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员曾建议以阿伯特·吉奥索(Albert Ghiorso，研究团队的领导成员)命名为ghiorsium(Gh)。

俄罗斯的发现者于2006年公布发现Uuo。2007年，联合核研究所主任表示，研究团队正考虑两个名字:以格奥尔基·弗廖罗夫(Georgy Flyorov，杜布纳的研究实验室创立人)命名的flyorium，及以莫斯科州(Moscow Oblast，杜布纳所在地)命名的moskovium。他也表明，虽然这是俄美合作发现的(美国提供撞击中的目标元素鐦)，但Uuo名正言顺地应以俄罗斯命名，因为联合核研究所的Flerov核反应实验室是世界上唯一一座能取得这种成果的设施。

特徵

原子核稳定性与同位素

Uuo位于稳定岛的右端，因此其原子核应比预测的更稳定一些。

主条目:Uuo的同位素

参见:稳定岛

原子序超过82(铅)的元素均没有稳定的同位素。原子核的稳定性随原子序的增加而降低，因此所有原子序超过105(观)的同位素半衰期都小于1天。然而由于一些尚待了解的原因(见魔数)，原子序110至114的稳定性有着稍微的提升，这就是核物理所预测的稳定岛。这个概念由伯克利加州大学教授格伦·西奥多·西博格提出，以解释超重元素半衰期比本来预计要长的原因。Uuo是有放射性的，其半衰期少于1毫秒。不过，这数值已经比某些预计值较长，这进一步支持稳定岛这一理论。

量子穿隧模型计算预测，Uuo还有几个α衰变半衰期接近1毫秒的多中子同位素。

理论计算显示，一些Uuo同位素比已发现的Uuo更加稳定，最有可能的包括:Uuo、Uuo、Uuo、Uuo、Uuo、Uuo和Uuo。其中Uuo最有机会拥有长半衰期，所以可能会是未来的重点工作对象。一些Uuo附近的多中子原子核也可能有较长的半衰期。

计算的原子及物理特徵

Uuo属于18族，没有价电子。这一族的元素的价电子层符合八隅体规则，因此几乎对所有普通化学(如氧化作用)反应显惰性。这样形成的电子排布是ZZ紧密和稳定的，并拥有最低能量。科学家相信Uuo也同样有填满了的价电子层，其电子排布为:7s27p6。

一些人预计Uuo的物理及化学特徵会与同族的其他元素相似，最接近其上的惰性气体氡。根据周期表的趋势，Uuo估计比氡更活跃一些。然而，理论计算却显示，它可能会非常活跃，并不一定能被称为惰性气体。Uuo甚至可能比Fl和鎶还活跃。Uuo的化学活性比氡明显较高，要归咎于其7p电子支壳层的径向膨胀及能量的不稳定性。更準确地说，7p电子与7s电子间有着很大的自旋-轨道作用，导致第二个价电子层在Fl处填满，使Uuo的稳定性大大降低。

Uuo的极化性是之前所有元素中最高的，几乎是氡的两倍。从其他惰性气体的沸点趋势估计，Uuo的沸点处于320 K和380 K之间。这和先前的估值263 K和247 K要高。甚至在加上巨大的计算误差后，Uuo在标準状况下仍不会呈气态。由于其他惰性气体的液态温度区间很小，介乎2 K至9 K间，所以Uuo应该是一种固体。如果它是气体的话，将会是标準状态下密度最高的气体(尽管它和其余的惰性气体一样是单原子的)。

由于极化性极高，Uuo的电离能异常低(类似于铅，是氡的70%，明显低于Fl)，并拥有标準凝聚态。

预测的化合物

科学家自1964年起便开始进行了有关Uuo的理论化合物的计算，但至今还没有合成任何Uuo化合物。如果一个元素的电离能足够高的话，它会非常难氧化，因此最可能的氧化态是0(正如其余的惰性气体)。

对二聚体Uuo2的计算指出，化学键间的互动作用和Hg2的相约，键离解能为6 kJ/mol，约为Rn2的四倍。但最出乎意料的是，其键长比Rn2的还短BBZ0.16 Å。另外，化合物UuoH的键离解能(或Uuo的质子亲和能)比RnH小。

UuoH中Uuo和氢之间的键可看作是纯粹的範德华力，而不是真正的化学键。另外，Uuo与一些电负性高的元素能组成稳定的化合物，甚至超过鎶或Fl。氯化物UuoF2和UuoF4中，Uuo预测有稳定的+2和+4氧化态。这也是由于Uuo的自旋-轨道作用。例如，计算显示，Uuo和F2产生UuoF2的化学反应会释出106 kcal/mol的能量，其中约46 kcal/mol来自于这些相互作用。对比之下，类似的分子RnF2的产生能量为49 kcal/mol，互动作用佔约10 kcal/mol。同样的相互作用使UuoF4的四面体形Td结构比较稳定，共价键，因此UuoFn化合物都不具有挥发性。Uuo的电正性足以与氯产生Uuo–Cl键，这于其他的惰性气体非常不同。

性质

核反应製取方程式: Kr+Pb-->Uuo+n

核外电子排布:2,8,18,32,32,18,8

推测Ununoctium的物理性质:

气体，加压可液化;

熔化点:≥-30℃;

沸点:≥-20℃;

颜色:无色(和其他六种稀有气体(氦，氖，氩，氪，氙，氡)一样)。

气味:无

在X射线中可发出荧光(类同氡)

发现经历

Berkeley实验室的V. Ninov等人于1999年发表了利用86Kr+208Pb通过1n道生成118号元素的实验结果[Nin99]，但结果于2001年宣布收回。B2002年6月25日，Dubna的Yu. Ts. Oganessian在德国重离子研究中心GSI作的一次学术报告上报告了Dubna合成118号元素的新结果。入射束流48Ca的能量为5.1 MeV/u，对应复合核的激发能为29 MeV，束流强度为0.8 pmA靶为230 mg/cm2的纯度为97.3%的249Cf(总重量为7.1 mg，自身每秒锺放出2´109个a粒子)。总束流时间为75天，对应的总照射量为2´1019个束流粒子。实验前估计，3n道的截面~0.5pb，4n的截面<0.1pb。整个实验过程中观察到两个可能的事件。一个是2002年3月19日5:28得到的一个如下衰变链(选自Oganessian报告的照片)，其中290116和286114均是第一次被观察到。另一个是3月16日7:04观察到的一个寿命为3.2ms的自发裂变事件。

成果:2006年10月16日，美国与俄罗斯科学家以钙离子与鐦(Cf，Californium)碰撞製造Uuo，并宣称存在千分之一秒。但获得确认尚需数年时间。

发现

2002年，Yuri Oganessian在俄罗斯杜布纳的团队于联合核研究所(JINR)首次发现并观测Uuo原子的衰变。2006年10月9日，来自联合核研究所及美国加州劳伦斯利福摩尔国家实验室的研究人员宣布他们间接探测到一共3个(可能4个)Uuo-294的原子(其中1或2个发现于2002年，其余2个于2005年)，通过撞击鐦249和钙48离子:

24998Cf + 4820Ca → 294118Uuo + 3n.由于核聚变概率(聚变截面约为0.3–0.6pb= (3–6)×10 m)很低，实验经过了48个月，并使用了4×10个钙离子，才第一次测得Uuo的合成。然而研究人员很有把握这并不是误测，因为探测结果是随机事件的可能性估计小于100,000分之1。

实验中观察了3个Uuo原子的α衰变，并提出了第4个通过直接自发裂变的衰变。计算得出半衰期为0.89 ms:Uuo通过α衰变为Lv。由于只观测到3个原子的衰变，计算出来的半衰期有着很大的误差:0.89〢.31 ms。

294118Uuo → 290116Lv +He以证实发现Uuo原子核，通过撞击Cm和Ca离子:

24596Cm + 4820Ca → 290116Lv + 3n，另外製造出衰变产物Lv，并且比较Lv与Uuo原子核的衰变链是否相同。Lv原子核十分不稳定，半衰期为14毫秒，衰变为Uuq，再经由自发裂变或α衰变成为Cn，然后自发裂变。

根据量子穿隧模型，Uuo的α衰变半衰期预测为0.66〢.18 ms，理论核反应能量(Q值)于2004年发表。根据Muntian–Hofman–Patyk–Sobiczewski 的巨观微观模型的理论Q值的计算得出相当但较低的数值。

成功取得Uuo之后，其发现这又开始类似的实验，从Fe和Pu製造Ubn(Unbinilium)。Ubn同位素的半衰期预计以微秒计。这是系统命名，作为该元素的发现被证实并且IUPAC授予名称之前的代替名。

稳定性

利用量子穿隧模型来计算，存在着几个多中子的Uuo同位素，α衰变半衰期接近1毫秒。

理论计算显示出，存在着一些比合成的Uuo更稳定的同位素。其中Uuo拥有较长半衰期原子核的机会最大，所以可能会是未来针对该元素的重点工作对象。一些Uuo附近的较多中子的原子核也能有较长的半衰期

物理特徵

Uuo属于18族，没有价电子。这一族的元素几乎对所有普通化学(如氧化作用)反应显惰性，因为其价电子层符合八隅体规则。这样形成的电子排布是紧密和稳定的，并拥有最低能量。相信同样地，Uuo也有填满了的价电子层。

因此，一些人预计Uuo的物理及化学特徵与同族的其他元素相似，似于其上的惰性气体氡。据周期表的趋势，Uuo估计比氡更XX活跃一些。然而，理论计算显示，它可能会非常活跃，并不一定能被称为惰性气体。除此之外，Uuo甚至可能比Fl和鎶还活跃。其最后一个填满的7p电子亚层的径向膨胀及能量的不稳定性导致了Uuo相对氡明显较高的化学活跃性。更準确地说，7p电子与电子间可观的自旋-轨道作用导致第二个价电子层在Fl处填满，电子亲和力。

预测

还没有Uuo的化合物被合成出来，但针对理论化合物的计算自从1964年起就开始进行了。如果一个元素的电离能足够高的话，它会非常难氧化，因此最可能的氧化态是0(正如其余的惰性气体)。

有关二聚体的计算指出，化学键间的互动作用大约等于Hg2的，键离解能为6 kJ/mol，约为Rn2的四倍。但最出乎意料的是，其键长比Rn2的还短0.16 。另一方面，化合物UuoH的键离解能(或Uuo的质子亲和能)比RnH小。

UuoH中的Uuo和氢之间的键可看作是纯粹的範德华力，而不是真正的化学键。另外，Uuo与一些电负性高的元素能组成T稳定的化合物，甚至胜过鎶或Fl。氯化物UuoF2和UuoF4中预测有稳定氧化态+2和+4。这和Uuo格外活跃的化学T性质同样都是因为其自旋-轨道作用。例如，计算显示，Uuo和F2产生UuoF2的化学反应会H释出106 kcal/mol的能量，其中GG约46 kcal/molG来自于这些相G互作用。对比下，类似的分子GRnF2GG的产生能量为49 kcal/mol，互动作用佔约Hkcal/molRR样的相互作用稳定G了UuoF4的四面体形Td结构，共价键，因此UuoFn化TGT合物都不具有挥发性。别于其他的惰性气体，Uuo的电正性足以与氯产生Uuo–Cl键。

因为一共只製造了4个Uuo原子，所以目迄今为止它在基大学部学研究範畴以外没有任何用途。当足够Uuo集聚在一处，核辐射会造成伤害。