Кіріспе

Нихоний – синтетикалық химиялық элемент, символы Nh, атомдық нөмірі 113. Ол өте радиоактивті: ең тұрақты белгілі изотопы – нихоний-286, оның жартылай ыдырау периоды шамамен 10 секундті құрайды. Менделеев кестесінде нихоний p-блогындағы трансактинид элементі болып табылады. Ол 7-ші периодтың және 13-ші топтың мүшесі. Нихоний алғаш рет 2003 жылы Ресей мен АҚШ-тың бірлескен күштерімен Дубнадағы Ядролық зерттеулер бірлескен институтында (JINR), ал 2004 жылы Жапонияның Вако қаласындағы Рикендегі жапон ғалымдары жасалғаны туралы хабарланды. Олардың бұл мәлімдемелерін растау үшін келесі жылдары АҚШ, Германия, Швеция және Қытайдағы тәуелсіз ғалымдар тобы, сондай-ақ Ресей мен Жапониядағы бастапқы мәлімдеме жасаушылар қатысты. 2015 жылы IUPAC/IUPAP бірлескен жұмыс тобы элементті мойындап, элементтің ашылуы мен атау құқығын Рикенге берді. Рикен тобы 2016 жылы нихоний деген атауды ұсынды, ол сол жылы бекітілді. Атау Жапонияның жапон тіліндегі жалпы атынан (日本) алынған. Нихоний туралы өте аз мәлімет бар, себебі ол өте шағын мөлшерде ғана синтезделді және секундтар ішінде ыдырайды. Кейбір суперауыр нуклидтердің, соның ішінде нихонийдің кейбір изотоптарының қалыптан тыс ұзақ өмір сүруі «тұрақтылық аралы» теориясымен түсіндіріледі. Эксперименттер бұл теорияны растайды, расталған нихоний изотоптарының жартылай ыдырау периоды нейтрондардың қосылуымен және аралға жақындаған сайын миллисекундтардан секундтарға дейін ұзарады. Нихонийдің қасиеттері борон, алюминий, галлий, индий және таллий сияқты гомологтарына ұқсас деп есептеледі. Бороннан басқалары – өткізімді металдар, ал нихонийдің де өткізімді металл болуы мүмкін. Ол сондай-ақ олардан бірнеше маңызды айырмашылықтарды көрсетуі керек; мысалы, нихоний таллий сияқты +3 тотығу күйіне қарағанда +1 тотығу күйінде тұрақты болуы керек, бірақ +1 күйде нихоний таллийге қарағанда күміс пен астатин сияқты қасиеттерді көрсетуі керек. 2017 жылы жүргізілген алдын ала тәжірибелер нихонийдің элементар түрінің ұшпайтындығын көрсетті; оның химиясы көбінесе зерттелмеген күйде қалып отыр.

Кіріспе

Аса ауыр элемент

Табылдықты бекіту

2015 жылдың желтоқсанында IUPAC жаңа JWP есебінің қорытындыларын баспасөз хабарламасы арқылы жариялады, онда 113-ші элемент Рикенге берілді; 115, 117 және 118-ші элементтер JINR-ді қатыстырған консорциумға берілді. JINR 113-ші элементті Рикенге беруді күтпегендікпен қабылдады, өйткені олар 2003 жылы 115 және 113 элементтерін өндірген еді, сондай-ақ IUPAC-тың 103, 104 және 105 элементтері бойынша жасаған бұрынғы шешімдеріне сілтеме жасады, онда JINR мен LBNL бірлескен авторлық құқыққа ие болған. Олар IUPAC-тың шешімін құрметтейтіндерін, бірақ JWP есептерінің ресми жариялануына дейін өз ұстанымдарын белгілеуді сақтап қалды. JWP есептерінің толық нұсқасы 2016 жылдың 21 қаңтарында жарияланды. JWP 113-ші элементтің ашылғанын мойындады және Рикенге басымдық берді. Олар 278113 ыдырау тізбегіндегі әр нуклидтің жеке ыдырау энергиясы үйлесімсіз екенін, бірақ олардың қосындысының үйлесімді екені расталғанын атап өтті, бұл 278113 және оның дочері 262Db-дегі бастапқы және соңғы күйлердің үш жағдайда да бірдей екенін күшті түрде көрсетеді. 262Db-нің 258Lr және 254Md-ге ыдырауы бұрыннан белгілі болғандықтан, 278113 ыдырау тізбегі нуклидтер кестесінің белгілі аймақтарымен сенімді түрде байланыстырылды. JWP 2004 және 2007 жылдардағы JINR–LLNL консорциумының 115-ші элементтің дочері ретінде 113-ші элементті өндіргенінің ашылу критерийлеріне сәйкес келмейтінін мәлімдеді, себебі олар айқас бомбалау арқылы өз нуклидтерінің атомдық нөмірін сенімді түрде анықтамаған, ал ыдырау тізбектері бұрыннан белгілі нуклидтерге байланыстырылмаған. Олар сондай-ақ бұрынғы JWP-нің дубний дочерінің химиялық идентификациясына қатысты көтерген мәселелерінің толыққанды шешілмегенін де ескерді. JWP 2010 жылғы JINR–LLNL–ORNL–Vanderbilt консорциумын 117 және 115 элементтерін ашқан деп мойындады және 113-ші элемент олардың дочері ретінде өндірілгенін қабылдады, бірақ бұл жұмысты бірлескен авторлық құқыққа жатқызбады. JWP есептері жарияланғаннан кейін, JINR-дегі Flerov зертханасының директоры Сергей Димитриев IUPAC-тың шешіміне риза екенін мәлімдеді, Рикеннің экспериментке жұмсаған уақытын және Моритамен жақсы қарым-қатынастарын атап өтті, ол JINR-де супертяжелый элементтерді синтездеудің негіздерін үйренген. 2017 жылдың маусым айында JINR командасының екі мүшесі 113, 115 және 117 элементтері бойынша деректерінің сәйкестігіне қатысты сынға жауап беретін мақала жариялады.

Атау беру

Менделеевтің аталмаған және ашылмаған элементтерге арналған номенклатурасын пайдаланғанда, нихоний эка таллий деп аталатын еді. 1979 жылы IUPAC элементтің ашылуы расталғанға дейін және атауы шешілгенге дейін, элементті унунтрий (Uut символымен) деп атау жөнінде ұсыныстар жариялады – бұл элементтің жүйелі атауы, уақытша белгі. Бұл ұсыныстар химия қоғамдастығында, химия сабақтарынан бастап жоғары деңгейдегі оқулықтарға дейін барлық деңгейде кеңінен қолданылды, бірақ оны "113-ші элемент" деп атаған ғалымдар арасында көбінесе назарсыз қалды. Олар оны E113, (113) немесе тіпті жай ғана 113 және институттың атымен – рикений деп атады. Анықталудан кейін, Рикен тобы 2016 жылдың ақпан айында атауды шешу үшін жиналды. Морита 113-ші элементтің Жапонияда ашылғанын құрметтеу үшін атаудың осыны көрсететінін тіледі. Жапониямен байланысты емес адамдар үшін анықтау оңай болатын жапониум қарастырылды, бірақ ол "жап" сөзі этникалық қорлау ретінде қарастырылғандықтан қабылданбады. Бір сағаттық талқыдан кейін нихоний атауы таңдалды: ол Жапония атының екі жапондық айтылуының бірі (日本) -дан шыққан. Ашушылар сондай-ақ олардың зерттеулерін жапон халқының қолдауына сілтеме жасауды (Рикеннің қаржыландыруының басым бөлігі мемлекеттік екенін ескере отырып), Фукусима Дайичи атом электр станциясының апатынан зардап шеккендер арасындағы ғылымға деген жоғалған сенімді қалпына келтіруді мақсат етті. 2016 жылдың наурыз айында Морита IUPAC-қа "нихоний" атауын Nh символымен ұсынды. Осылайша, IUPAC және IUPAP сол маусымда нихоний ұсынысын жариялады және пікірлерді жинау үшін бес айлық мерзім белгіледі, содан кейін атау конференцияда ресми түрде бекітілетін еді. Атау 2016 жылдың қараша айында ресми түрде мақұлданды. Жаңа элементтің атын беру рәсімі 2017 жылдың наурыз айында Токиода, Жапонияда өтті, онда сол кездегі Жапонияның тәждік ханзадасы Нарухито қатысты.

Изотоптар

Салмағы ауыр нигоний трибромиді (NhBr3) және трийодиді (NhI3) шеткі атомдар арасындағы күшейген стерикалық кедергіге байланысты тригональды-жазық пішінде болады; сәйкесінше, олардың байланысында 6d орбитальдарының қатысыу деңгейі жоғары емес, бірақ үлкен 7s–7p энергиялық айырмасы олардың бор аналогтарымен салыстырғанда sp2 гибридтенуінің төмендеуін көрсетеді. Таллийдің +3 толуы аниондық кешендерде, мысалы TlI4 тұрақтанады, ал T пішіндес нигоний тригалогенідтерінде бос координациялық орынның болуы NhF4 және, мүмкін, NhCl4 қосылыстарын ұқсас тұрақтандыруға мүмкіндік береді деп күтілуде. 284Nh, 285Nh және 286Nh изотоптарының жартылай ыдырау мерзімі химиялық зерттеулер жүргізуге жеткілікті. 2017 жылы JINR-де 243Am+48Ca реакциясы арқылы 284Nh және 285Nh, 288Mc және 289Mc ядроларының ыдырау өнімдері ретінде алынған тәжірибеде кварц беті алынып тасталды және тек PTFE пайдаланылды. Химиялық бөліп алғаннан кейін нигоний атомдары байқалмады, бұл PTFE беттерінде нигоний атомдарының күтпегендей көп мөлшерде сақталуын көрсетеді. Нигоний атомдарының PTFE бетімен өзара әрекеттесу шегі бойынша алынған нәтиже бұрынғы теориямен күрт қайшы келеді, ол 14,00 кДж/моль төмен мәнді болжаған. Бұл бұрынғы тәжірибеде қолданылған нигоний түрінің элементарлық нигоний емес, нигоний гидроксиді болуы мүмкін екенін және элементарлық нигонийдің қасиеттерін одан әрі зерттеу үшін вакуумдық хроматография сияқты жоғары температуралық әдістер қажет екенін ұсынады. Бор трибромидімен қанықтырылған бром нигоний химиясы бойынша эксперименттер үшін тасымалдаушы газ ретінде ұсынылған; ол нигонийдің жеңіл конгенері таллийді таллий(III) дейін тотықтырады, бұл нигонийдің тотығу күйлерін зерттеуге мүмкіндік береді, бұл 5-топ элементтерінің бромдыларында, соның ішінде суперауыр дубнийде жасалған бұрынғы эксперименттерге ұқсас.