Кіріспе
Дармстадий – синтетикалық химиялық элемент, оның таңбасы Ds және атомдық нөмірі 110. Ол өте радиоактивті: ең тұрақты белгілі изотопы, дармстадий-281, шамамен 14 секундтық жартылай ыдырау периодына ие. Дармстадий алғаш рет 1994 жылы Германияның Дармштадт қаласындағы GSI Гельмгольц ауыр иондар зерттеу орталығында жасалды және оның құрметіне осылай аталды. Периодтық кестеде ол d блогына жататын трансактинид элементі. Ол 7-ші кезеңге жатады және 10-шы топқа орналастырылған, бірақ 10-шы топтағы платинаның ауыр аналогы ретінде 6d сериясының ауыспалы металдарының сегізінші мүшесі ретінде қасиеттерін көрсететінін растау үшін әлі химиялық тәжірибелер жүргізілген жоқ. Дармстадийдің қасиеттері оның жеңіл аналогтары – никель, палладий және платина сияқты болуы есептеледі.
Кіріспе
Аса ауыр элемент
Ашылу
Дармштадттий алғаш рет 1994 жылғы 9 қарашада Германияның Дармштадт қаласындағы Ауыр иондар зерттеу институтында (Gesellschaft für Schwerionenforschung, GSI) Сигурд Хофманның басшылығымен Питер Армбрустер мен Готфрид Мюнзенбергтер ашты. Команда ауыр иондар үдеткішімен 208 қорғасын нысанасын 62 никель ядроларымен бомбалады және дармстадий-269 изотопының бір ғана атомын анықтады: 12 және 17 қарашада тағы екі атом пайда болды. Сол эксперименттер сериясында сол команда реакцияны ауыр никель-64 иондары арқылы жүргізді. Екі рет сынақ кезінде 9 атомның белгілі дочерлік ыдырау қасиеттерімен сәйкестік арқылы нақты түрде анықталды: Бұған дейін 1986–1987 жылдары Дубнадағы (содан кейін КСРО-да) Ядролық зерттеулер жөніндегі бірлескен институтында және 1990 жылы GSI-де синтездеудің сәтсіз әрекеттері болды. 1995 жылы Лоуренс Беркли ұлттық зертханасында жасалған әрекет, жаңа изотоптың ашылғанына нұсқау берді, бірақ оны нақты растамады, ол бомбалау кезінде пайда болды, ал 1994 жылы JINR-де жасалған ұқсас нәтиже бермеген әрекет пайда болуына ықпал етті. Әр команда 110-шы элементке өз атын ұсынды: американдық команда 105-ші элементті атау туралы дауды шешу үшін Отто Ханның құрметіне hahnium атауын ұсынды (олар бұл атауды ұзақ уақыттан бері ұсынып келді), орыс командасы Генри Бекерелдің құрметіне becquerelium атауын ұсынды, ал неміс командасы Дармштадт қаласының атын – darmstadtium атауын ұсынды, олардың институты сол қалада орналасқан. IUPAC/IUPAP бірлескен жұмыс тобы (JWP) 2001 жылғы есебінде GSI командасын элементті ашқан деп мойындады, оларға элементтің атын ұсыну құқығын берді.
Two more atoms followed on November 12 and 17. In the same series of experiments, the same team also carried out the reaction using heavier nickel 64 ions. During two runs, 9 atoms of were convincingly detected by correlation with known daughter decay properties:
Prior to this, there had been failed synthesis attempts in 1986–87 at the Joint Institute for Nuclear Research in Dubna (then in the Soviet Union) and in 1990 at the GSI. A 1995 attempt at the Lawrence Berkeley National Laboratory resulted in signs suggesting but not pointing conclusively at the discovery of a new isotope formed in the bombardment of with , and a similarly inconclusive 1994 attempt at the JINR showed signs of being produced from and Each team proposed its own name for element 110: the American team proposed hahnium after Otto Hahn in an attempt to resolve the controversy of naming element 105 (which they had long been suggesting this name for), the Russian team proposed becquerelium after Henri Becquerel, and the German team proposed darmstadtium after Darmstadt, the location of their institute. The IUPAC/IUPAP Joint Working Party (JWP) recognised the GSI team as discoverers in their 2001 report, giving them the right to suggest a name for the element.
Атау беру
Менделеевтің аталмаған және ашылмаған элементтерге арналған номенклатурасын пайдаланғанда, дармштадий платинаның экасы ретінде танылуы тиіс. 1979 жылы IUPAC элемент ашылғанға (және ашылуы расталғанға) дейін және тұрақты атау белгіленгенге дейін, элементті ууннилий (Uun символымен) деп атауды ұсынды – бұл жүйелі элемент атауы уақытша ретінде берілді. Бұл ұсыныс химия сыныптарынан бастап жоғары деңгейдегі оқулықтарға дейін химиялық қауымдастықта кеңінен қолданылса да, осы саланың ғалымдары көбінесе оған мән бермеді, оны "110 элементі" деп атады, E110 символымен, (110) немесе тіпті жай ғана 110. 1997 жылы американдық команда Отто Ханның құрметіне ханий атауын ұсынды (бұл атау бұрын 105-элемент үшін қолданылған еді). Дармштадий (Ds) атауын GSI командасы элементтің ашылған қаласы – Дармштадттың құрметіне ұсынды. Германиядағы шұғыл телефон нөмірі 1–1–0 болғандықтан, полиций атты атау әзіл ретінде ұсынылды. IUPAC 2003 жылдың 16 тамызында дармштадий деген жаңа атауды ресми түрде ұсынды.
Изотоптар
Дармстадийдің тұрақты немесе табиғатта кездесетін изотоптары жоқ. Бірнеше радиоактивті изотоптар зертханада екі атомды қосып біріктіру арқылы немесе ауыр элементтердің ыдырауын бақылау арқылы синтезделген. Атомдық массасы 267, 269–271, 273, 275–277 және 279–281 болатын дармстадийдің он бір түрлі изотопы туралы хабарланған, алайда дармстадий-267 расталмаған. Дармстадийдің үш изотопы – дармстадий-270, дармстадий-271 және дармстадий-281 – белгілі метатұрақты күйлерге ие, бірақ дармстадий-281 күйі расталмаған. Бұл изотоптардың көпшілігі негізінен альфа-ыдырау арқылы ыдырайды, бірақ кейбіреулері спонтанды ыдырауға ұшырайды.
Тұрақтылық және жартылай ыдырау мерзімі
Дармстадийдің барлық изотоптары өте тұрақсыз және радиоактивті; әдетте, ауыр изотоптар жеңілдеріне қарағанда тұрақтырақ болады. Ең тұрақты белгілі дармстадий изотопы – 281Ds, ол сонымен қатар ең ауыр белгілі дармстадий изотопы; оның жартылай өмір шамасы 14 секундқа созылады. 279Ds изотопының жартылай өмір шамасы 0,18 секунд, ал расталмаған 281mDs – 0,9 секунд. Қалған изотоптар мен метатұрақ күйлердің жартылай өмір шамасы 1 микросекундтан 70 миллисекундқа дейін. Бұдан бөлек, нейтрондардың сиқырлы санына (184) ие, әлі ашылмаған 294Ds изотопының да болатыны болжанады.
Болжалған қасиеттері
Ядролық қасиеттерінен басқа, дармстадийдің немесе оның қосылыстарының ешқандай қасиеттері өлшенбеген; мұның себебі оның өте шектеулі және қымбат өндірілуі және дармстадийдің (және оның алдыңғы элементтерінің) өте жылдам ыдырауы. Дармстадий металлының қасиеттері әлі белгісіз, тек болжамдар ғана бар.
Химиялық
Дармстадий – 6d сериялы өтпелі металдардың сегізінші мүшесі және платина тобы металдарына ұқсас болуы тиіс. Оның иондану потенциалы, атомдық және иондық радиустары бойынша есептеулер оның жеңіл гомологы платинаға ұқсас, демек дармстадийдің негізгі қасиеттері 10-шы топтағы никель, палладий және платина сияқты басқа элементтерге де ұқсас болады. Оның PtF6 сияқты октаэдрлі молекулалық геометрияға ие болуы да күтілуде. Басқа болжамдалған дармстадий қосылыстары – дармстадий карбиді (DsC) және дармстадий тетрахлориді (DsCl4), олардың екеуі де жеңіл гомологтары сияқты қасиеттер танытуы күтіледі.
Физикалық және атомдық
Дармстадий қалыпты жағдайда қатты күйде болады деп күтіледі және денеорталық кубтық құрылымда кристалданады, оның электрондық заряд тығыздығы жеңіл конгенерлерінен өзгеше болғандықтан, олар бетке орталықтанған кубтық құрылымда кристалданады. Дармстадий изотоптарының қысқа жартылай ыдырау мерзімі және өте шағын көлемде зерттелетін, ықтимал ұшқыш қосылыстардың шектеулі саны бар. Дармстадийдің жеткілікті ұшқыш болуы мүмкін аз қосылыстардың бірі – дармстадий гексафториді, себебі оның жеңіл гомологы платина гексафториді 60°C-тан жоғары температурада ұшқыш, демек дармстадийдің де ұқсас қосылысы жеткілікті ұшқыш болуы мүмкін. Нейтрондары мол дармстадий изотоптары ең тұрақты және химиялық зерттеулер үшін тікелей синтез әдістері, жанама синтез әдістерінен артық. Бірнеше сәтсіз әрекеттерден кейін, 2022 жылы осы реакцияда 276Ds алынды және оның жартылай ыдырау мерзімі бір миллисекундтан кем және өнімділігі төмен екендігі байқалды, бұл болжамдармен сәйкес келеді.
The more neutron rich darmstadtium isotopes are the most stable and indirect synthesis methods are not as favourable for chemical studies as direct synthesis methods. Following several unsuccessful attempts, 276Ds was produced in this reaction in 2022 and observed to have a half life less than a millisecond and a low yield, in agreement with predictions.