Hassium

Hassium
108 Hs
Os ↑ Hs ↓ (Uhn) Tabla periódica bohrium ← hassio → meitnerio
Apariencia
plateado (prevista)
Propiedades generales
Nombre, símbolo, número	hassio, Hs, 108
Pronunciación	/ h æ s yo ə m / HASS -ee-əm
Categoría Elemento	metal de transición
Grupo, período, bloque	8, 7, d
Peso atómico estándar	[269]
Configuración electrónica	[ Rn ] 5f 14 6d 6 7s 2 (Valor de referencia) 2, 8, 18, 32, 32, 14, 2 (valor de referencia)
Historia
Descubrimiento	Gesellschaft für Schwerionenforschung (1984)
Propiedades físicas
Fase	sólido (prevista)
Densidad (cerca rt)	41 (valor de referencia) g · cm -3
Propiedades atómicas
Estados de oxidación	8, 6, 5, 4, 3, 2 (prevista) (Estados de oxidación sólo en negrita son conocidos experimentalmente)
Energías de ionización ( más)	Primero: 733,3 (estimado) kJ · mol -1
	Segundo: 1756.0 (estimado) kJ · mol -1
	Tercero: 2827.0 (estimado) kJ · mol -1
Radio atómico	126 (estimado) pm
Radio covalente	134 (estimado) pm
Miscelánea
Número de registro del CAS	54037-57-9
La mayoría de los isótopos estables
Artículo principal: Los isótopos de hassio
iso N / A media vida DM DE ( MeV) DP 277 Hs syn 2 s SF 277m Hs? syn ~ 11 min SF 271 Hs syn ~ 4 s α 9.27,9.13 267 Mx 270 Hs syn 3,6 s α 9.02,8.88 266 Mx 269 Hs syn 9,7 s α 9.21,9.10,8.97 265 Mx sólo isótopos con vidas medias más 1 segundo se incluyen aquí

Hassium es un elemento químico con el símbolo Hs y número atómico 108, llamada así en honor del estado alemán de Hesse. Es un elemento sintético (un elemento que se puede crear en un laboratorio pero no se encuentra en la naturaleza) y radiactivos; la conocida más estable isótopo , ²⁶⁹ Hs, tiene una vida media de aproximadamente 9,7 segundos, aunque sin confirmar una estado metaestable, ^277m Hs, puede tener una vida media de unos 11 minutos más. Más de 100 átomos de hassium se han sintetizado hasta la fecha.

En el tabla periódica de los elementos, es una d-bloque Transactínido. Es un miembro de la Séptimo período y pertenece a la grupo de 8 elementos. Experimentos químicos han confirmado que hassio comporta como el más pesado homólogo de osmio en el grupo 8. Las propiedades químicas de hassium se caracterizan sólo parcialmente, pero que se compara bien con la química del otro grupo 8 elementos. En grandes cantidades, se espera que hassium a ser un metal plateado que reacciona fácilmente con el oxígeno en el aire, formando una tetróxido volátil.

Historia

Descubrimiento Oficial

Hassium era primero sintetizado en 1984 por un equipo de investigación dirigido por el alemán Peter Armbruster y Gottfried Münzenberg en el Instituto de Investigación de Iones Pesados (Gesellschaft für Schwerionenforschung) en Darmstadt. El equipo bombardeó un blanco de plomo -208 con núcleos acelerados de hierro-58 para producir 3 átomos del isótopo hassium-265 en la reacción:

208
82 Pb + 58
26 Fe → 265
108 Hs + n

El Grupo de Trabajo Transfermium IUPAC / IUPAP (GTT) reconoció la colaboración GSI como descubridores oficiales en su informe de 1992.

Naming

Uso Nomenclatura de Mendeleev para elementos sin nombre y sin descubrir, hassio debe ser conocido como eka- osmio o DVI- rutenio . En 1979, durante el Controversia sobre la denominación de los elementos (pero antes de la síntesis de hassio), IUPAC publicó recomendaciones según las cuales el elemento iba a ser llamado unniloctium (con el símbolo correspondiente de Uno), un Nombre de elemento sistemático como marcador de posición, hasta que se descubrió el elemento (y el descubrimiento confirmó entonces) y un nombre permanente se decidió. Las recomendaciones fueron ignoradas en su mayoría entre los científicos, que, o bien lo llamó "elemento 108", con el símbolo de (108) o incluso simplemente 108, o utilizan el nombre propuesto "hassio".

El nombre hassio fue propuesto por los descubridores alemanes reconocidos oficialmente en 1992, derivado del latín nombre (Hassia) para el estado alemán de Hesse, donde está situado el instituto.

En 1994, un comité de la IUPAC recomendó que el elemento 108 se nombrará hahnio (HN) en honor al físico alemán Otto Hahn, a pesar de la convención de larga data para dar el descubridor el derecho de sugerir un nombre, por lo que los elementos nombrados después de Hahn y Lise Meitner ( meitnerio ) sería uno junto al otro, en honor a su descubrimiento conjunta de la fisión nuclear . Esto fue porque sentían que Hesse no merecía un elemento de ser nombrado después de él. Después de las protestas de los descubridores alemanes y el American Chemical Society, IUPAC cedió y se adoptó internacionalmente el nombre hassio (Hs) en 1997.

Presencia natural

Molibdenito

A principios de 1960, se predijo que a largo vivían deformada isómeros de hassio podrían ocurrir de forma natural en la Tierra en trazas. Este fue teorizado con el fin de explicar el daño de la radiación extrema en algunos minerales que no podrían haber sido causadas por cualquier conocido naturales radioisótopos, pero podría haber sido causado por elementos superpesados. En 1963, Victor Cherdyntsev afirmó haber descubierto el elemento 108 en naturales molibdenita y sugirió el nombre sergenium para ello, después de una región en Kazajstán donde sus muestras de molibdenita vinieron.

En 2006, fue la hipótesis de que un isómero de ²⁷¹ Hs podría tener una vida media de alrededor de (2,5 ± 0,5) x 10 ⁸ y, lo que explicaría la observación de las partículas alfa con energías del orden de 4.4 MeV en algunas muestras de molibdenita y osmiride. Este isómero de ²⁷¹ Hs podría producirse a partir de la desintegración beta de ²⁷¹ Bh y ²⁷¹ Mx , que, por ser homóloga a renio y el molibdeno, respectivamente, debe ocurrir en molibdenita junto con el renio y el molibdeno si se producen en la naturaleza. Desde hassium es homóloga a osmio, sino que también debe ocurrir junto con osmio en osmiride si ocurrió en la naturaleza. Sin embargo, las cadenas de desintegración de estos isótopos son muy hipotética y la vida media prevista de este isómero hassio hipotético no es tiempo suficiente para cualquier cantidad suficiente para permanecer en la Tierra. Es posible que más ^{de 271} Hs pueden depositarse en la Tierra como el Sistema Solar viaja a través de los brazos espirales de la Vía Láctea , lo que explicaría también excesos de plutonio-239 se encuentra en los pisos del Océano Pacífico y el Golfo de Finlandia, pero los minerales enriquecidos con ²⁷¹ Hs se prevé que también tiene que tener excesos de de uranio-235 y conducir -207, y tendría diferentes proporciones de los elementos que se forman durante fisión espontánea, como el criptón , circonio , y xenón . Por lo tanto, la aparición de hassio en la naturaleza en minerales como la molibdenita y osmiride es teóricamente posible, pero muy improbable.

En 2004, el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear realizó una búsqueda de hassio natural. Esto se hizo subterráneo para evitar la interferencia y falsos positivos de los rayos cósmicos, pero no hay resultados han sido puestos en libertad, lo que implica fuertemente que no se encontró ninguna hassio natural. La posible extensión de hassio primordial en la Tierra es incierto; puede que ahora sólo existen en los rastros, o incluso podría haber decaído por completo por ahora, después de haber causado el daño por radiación hace mucho tiempo.

Isótopos

Hassium no tiene isótopos estables o de origen natural. Varios isótopos radiactivos han sido sintetizados en el laboratorio, ya sea mediante la fusión de dos átomos o mediante la observación de la desintegración de elementos más pesados. Doce isótopos diferentes se han reportado con masas atómicas 263-277 (con la excepción de 272, 274 y 276), cuatro de los cuales, hassio-265, hassio-267, hassio-269, y hassio-277, han conocido estados metaestables (aunque la de hassio-277 es sin confirmar). La mayoría de éstos se desintegran principalmente a través de la desintegración alfa, pero algunos también se someten a la fisión espontánea.

Los isótopos más ligeros generalmente tienen vidas medias más cortas; Se observaron vidas medias de menos de 1 ms para ²⁶³ Hs, ²⁶⁴ Hs, y ^265m Hs. ²⁶⁵ y ²⁶⁶ Hs Hs son más estables en alrededor de 2 ms, ²⁶⁷ Hs tiene una vida media de unos 50 ms, ^267m Hs, ²⁶⁸ Hs , ²⁷³ Hs, y ²⁷⁵ Hs viven entre 0,1 y 1 segundo, y ²⁶⁹ Hs, ^269m Hs, ²⁷⁰ Hs, ²⁷¹ Hs, y ²⁷⁷ Hs son más estables, en entre 1 y 30 segundos. Los isótopos más pesados son los más estables, con ^277m Hs tener una vida media medida de aproximadamente 11 minutos. El desconocido isótopos ²⁷² Hs, ²⁷⁴ Hs, y ²⁷⁶ Hs se predice que tienen incluso más vidas medias de alrededor de 40 segundos, 1 minuto y 1 hora respectivamente. Antes de su descubrimiento, ²⁷¹ Hs También se prevé que tenga una larga vida media de 40 segundos, pero se encontró que tienen una vida media más corta de sólo unos 4 segundos.

Los isótopos más ligeros fueron sintetizados por fusión directa entre dos núcleos más ligeros, y como productos de desintegración. El isótopo más pesado producido por fusión directa es de ²⁷¹ Hs; isótopos más pesados sólo se han observado como productos de desintegración de elementos con números atómicos mayores. En 1999, científicos estadounidenses de la Universidad de California, Berkeley, anunciaron que habían conseguido sintetizar tres átomos de ²⁹³ 118. Se informó Estos núcleos padres haber emitido sucesivamente tres partículas alfa para formar hassium-273 núcleos, que se alegó haber sufrido una desintegración alfa, que emite partículas alfa con energías de desintegración de 9.78 y 9.47 MeV y la vida media de 1,2 s, pero su reclamo fue retirada en 2001. El isótopo, sin embargo, fue producido en 2010 por el mismo equipo. Los nuevos datos se ajustan a los datos anteriores (fabricados).

²⁷⁰ Hs: perspectivas de un núcleo doblemente mágico deformado

Según los cálculos, 108 es un protón número mágico para los núcleos deformados (núcleos que están lejos de esférica ), y 162 es un neutrón número mágico para los núcleos deformados. Esto significa que tales núcleos se deforme permanentemente en su estado fundamental, pero tienen altas barreras estrechas de fisión a la deformación adicional y, por tanto, relativamente largos tiempos de vida a la fisión espontánea. Los fisión espontánea vidas medias en esta región se reducen típicamente por un factor de 10 ⁹ en comparación con los de la vecindad de la esférica doblemente núcleo magia ²⁹⁸ Fl , causada por la barrera de fisión más estrecho para tales núcleos deformados. Por lo tanto, el núcleo ²⁷⁰ tiene Hs promesa como un núcleo doblemente mágico deformado. Los datos experimentales de la decadencia de la darmstadtium (Z = 110) isótopos ²⁷¹ Ds y Ds ²⁷³ proporciona una fuerte evidencia de la naturaleza mágica de la N = 162 sub-shell. La reciente síntesis de ²⁶⁹ Hs, ²⁷⁰ Hs, y ²⁷¹ Hs también es totalmente compatible con la asignación de N = 162 como un número mágico. En particular, la baja energía de desintegración de ²⁷⁰ Hs está totalmente de acuerdo con los cálculos.

Evidencia para la magicity de la cáscara Z = 108 protones puede obtenerse a partir de dos fuentes:

1. la variación en la parcial fisión espontánea vidas medias para isotonos
2. la gran brecha en el alfa Valor Q para los núcleos isotónicas de hassio y darmstadtium .

Para fisión espontánea, es necesario medir la vida media de la isotónica núcleos ²⁶⁸ Sg, ²⁷⁰ y ²⁷² Hs Ds. Dado que la isótopos ²⁶⁸ Sg y ²⁷² Ds no se conocen actualmente, y la fisión de ²⁷⁰ Hs no se ha medido, este método no puede ser utilizado hasta la fecha para confirmar la naturaleza de estabilización de la Z = 108 shell. Sin embargo, buena evidencia para la magicity de la Z = 108 shell puede considerarse de las grandes diferencias en las energías de desintegración alfa medidos para ²⁷⁰ Hs, ²⁷¹ y ²⁷³ Ds Ds. La evidencia más concluyente vendría de la determinación de la energía de desintegración de los núcleos desconocido ²⁷² Ds.

Propiedades predichas

Químico

Hassium es el sexto miembro de la serie 6d de metales de transición y se espera que sea en el metales del grupo del platino. Los cálculos sobre su potenciales de ionización, radio atómico, así como radios, las energías orbitales, y los niveles de tierra de sus estados ionizados son similares a la de osmio . Por lo tanto, se concluyó que las propiedades básicas de hassium se parecerán a los de los demás grupo 8, por debajo de los elementos hierro , rutenio , osmio y. Algunas de sus propiedades se determinaron mediante experimentos de química en fase gaseosa. El grupo 8 elementos retratan una amplia variedad de estados de oxidación, pero los dos últimos miembros del grupo retratan fácilmente su estado de oxidación grupo de 8 y este estado se vuelve más estable ya que el grupo es descendiente. Rutenio y osmio muestran los estados de oxidación más altos de todos los elementos en su respectiva períodos y son los únicos elementos no superpesados para mostrar el estado 8, a excepción de xenón , iridio y plutonio (inestable). Por lo tanto se espera hassium para formar un 8 estado estable. Osmio también muestra estables 5, 4 y 3 estados con el estado más estable 4. Para rutenio, las 6, 5, 3 y estados son estables con el estado 3 es el más estable. Por lo tanto, se espera Hassium para mostrar también otros estados de oxidación inferior estables, tales como 6, 5, 4, 3, 2 y.

El grupo 8 elementos muestran un muy distintivo la química de óxido que permite extrapolaciones a hacerse con facilidad para hassio. Todos los miembros más ligeros han conocido o tetróxidos hipotéticos, MO _4. El poder oxidante disminuye a medida que se desciende el grupo de tal manera que FeO ₄ no se conoce debido a una extraordinaria afinidad electrónica que resulta en la formación de la conocida oxoanión ferrato (VI), FeO 2-
4. Tetróxido de rutenio, _RuO4, formado por oxidación de rutenio (VI) en ácido , experimenta fácilmente reducción a rutenato (VI), RuO 2-
4. La oxidación de rutenio metálico en el aire forma el dióxido de, RuO _2. En contraste, el osmio se quema para formar el establo tetróxido, _OsO4, que forma complejos con el ión hidróxido para formar una de osmio (VIII) - comió complejo, _[OsO4 (OH) _2] ^2-. Por lo tanto, las propiedades de osmio-EKA para hassium deben ser demostradas por la formación de una, tetróxido de muy volátil estable HSO ₄ (debido a la naturaleza de la molécula tetraédrica), que se somete a formación de complejos con hidróxido para formar un hassate (VIII), [HSO ₄ (OH) _2] ^2-. Se espera que la tendencia de las volatilidades de los grupos 8 tetróxidos ser RuO _{4 <OsO4} ≤ HSO _4, basado en los calculados entalpías de de adsorción para los tres compuestos; esta tendencia sigue siendo la misma o no se tienen en cuenta los efectos relativistas.

Física y atómica

Hassium se predice que tienen una densidad aparente de 41 g / cm ^3, la más alta de cualquiera de los elementos conocidos 118 y casi el doble de la densidad de osmio , el elemento de medida más densa, a 22,61 g / cm ^3. Esto resulta de alto peso atómico de hassio, la lantánidos y actínidos contracciones, y efectos relativistas, aunque la producción de suficiente hassio para medir esta cantidad sería poco práctico, y la muestra decaería rápidamente. Se espera que el radio atómico de hassio estar alrededor de 126 pm. Debido a la estabilización relativista del 7s desestabilización orbital y del orbital 6d, el ion Hs ⁺ se prevé contar con una configuración electrónica de [Rn] 5f ¹⁴ 6d ⁵ 7s ^2, renunciar a un electrón 6d en lugar de un electrón 7s, que es el opuesto de la conducta de sus homólogos más ligeros. Por otro lado, se espera que el ion Hs ²⁺ tener una configuración electrónica de [Rn] 5f ¹⁴ 6d ⁵ 7s ^1, análoga a la calculada para el ^{2 +} ion Os.

Química en fase gas atómico Experimental

A pesar del hecho de que la selección de un compuesto hassium volátil (tetróxido de hassium) para estudios químicos en fase gaseosa estaba claro desde el principio, la caracterización química de hassium se consideró una tarea difícil para un largo tiempo. Aunque isótopos hassium fueron sintetizados por primera vez en 1984, no fue hasta 1996 que un isótopo hassio largo vivió lo suficiente como para permitir estudios químicos a realizar fue sintetizado. Por desgracia, este isótopo hassio, ²⁶⁹ Hs, se sintetiza después indirectamente de la decadencia de ²⁷⁷ Cn ; no sólo son los métodos de síntesis indirectos no favorables para los estudios químicos, sino también la reacción que produce el isótopo ²⁷⁷ Cn tuvo un bajo rendimiento (su sección transversal era sólo 1 pb), y por lo tanto no proporcionó suficientes átomos hassium para una investigación química. La síntesis directa de ²⁶⁹ Hs Hs ²⁷⁰ y en la reacción de ²⁴⁸ cm ⁽²⁶ mg, xn) ^274-x Hs (x = 4 o 5) apareció más prometedor, ya que la sección transversal para esta reacción era algo mayor, a las 7 pm . Sin embargo, este rendimiento era todavía alrededor de un orden de magnitud menor que la de la reacción utilizado para la caracterización química de bohrium . Las nuevas técnicas de irradiación, la separación y detección tuvieron que ser introducido antes hassio podría caracterizarse con éxito químicamente como un miembro típico del grupo 8 a principios de 2001.

Rutenio y osmio tienen la química muy similar debido a la la contracción de los lantánidos, pero el hierro muestra algunas diferencias con respecto a ellos: por ejemplo, aunque de rutenio y osmio forman tetróxidos estables en los que el metal está en el estado de oxidación 8, hierro no lo hace. En consecuencia, en preparación para la caracterización química de hassium, investiga centrado en rutenio y osmio en lugar de hierro, como se esperaba hassium ser también similar a la de rutenio y osmio debido a la contracción de los actínidos. Sin embargo, en el experimento planeado para estudiar hassocene (Hs ( C ₅ H _{5) 2),} ferroceno también se puede utilizar para la comparación, junto con rutenoceno y osmocene.

En ferroceno, los anillos de ciclopentadienilo están en una conformación escalonada.

En rutenoceno y osmocene, los anillos de ciclopentadienilo están en una conformación eclipsada. Hassocene se prevé que también tienen esta estructura.

Los primeros experimentos químicos se realizaron utilizando thermochromatography gas en 2001, utilizando ¹⁷² y ¹⁷³ Os Os como referencia. Durante el experimento, 5 átomos de hassium se sintetizaron utilizando la reacción en ²⁴⁸ cm ⁽²⁶ mg, 5n) ²⁶⁹ Hs. Luego fueron termalizados y se oxida en una mezcla de helio y oxígeno gas para formar el tetróxido.

²⁶⁹ Hs + 2 O ₂ → ²⁶⁹ HSO ₄

La medida temperatura de deposición indicó que hassium (VIII) de óxido es menos volátil que el tetróxido de osmio, _OsO4, y lugares hassio firmemente en el grupo 8. Sin embargo, la entalpía de adsorción para el HSO ₄ medido, (-46 ± 2) kJ / mol, fue significativamente menor que lo que se predijo, (-36,7 ± 1,5) kJ / mol, lo que indica que _OsO4 era más volátil que HSO _4, lo que contradice los cálculos anteriores, lo que implicaba que deberían tener las volatilidades muy similares. Para la comparación, el valor de _OsO4 es (-39 ± 1) kJ / mol. Es posible que tetróxido de hassium interactúa de manera diferente con los diferentes productos químicos ( nitruro de silicio y dióxido de silicio ) que se utiliza para el detector; Se requiere más investigación, incluyendo las mediciones más precisas de las propiedades nucleares de ²⁶⁹ Hs y las comparaciones con _RuO4 además de _OsO4.

Con el fin de investigar más la química de hassium, los científicos decidieron evaluar la reacción entre tetróxido de hassium e hidróxido de sodio para formar hassate de sodio (VIII), una reacción bien conocida con osmio. En 2004, los científicos anunciaron que habían tenido éxito en llevar a cabo la primera reacción ácido-base con un compuesto hassio:

HSO ₄ + 2 NaOH → Na ₂ [HSO ₄ (OH) _2]

El equipo de la Universidad de Mainz están planeando estudiar la electrodeposición de átomos hassium utilizando las nuevas instalaciones TASCA en el GSI. El objetivo actual es usar la reacción en ²²⁶ Ra ⁽⁴⁸ Ca, 4n) ²⁷⁰ Hs. Además, los científicos del GSI son la esperanza de utilizar TASCA para estudiar la síntesis y propiedades de la hassio (II) hassocene compuesto, Hs ( C ₅ H _{5) 2,} utilizando la reacción en ²²⁶ Ra ⁽⁴⁸ Ca, xn). Este compuesto es análoga a la más ligera ferroceno, rutenoceno, y osmocene, y se espera que tenga los dos anillos de ciclopentadienilo en un conformación eclipsada como rutenoceno y osmocene y no en una conformación alternada como ferroceno. Hassocene fue elegida porque tiene hassium en el bajo estado de oxidación formal de +2 (aunque la unión entre el metal y los anillos se covalente principalmente en metalocenos) en lugar de la alta 8 Estado que ha sido investigado, y se espera que los efectos relativistas que ser más fuerte en el estado de oxidación más bajo. Muchos metales en los periódicos metalocenos forma de tabla, por lo que las tendencias podrían determinarse con mayor facilidad, y la estructura altamente simétrica de hassocene y su bajo número de átomos también hacen cálculos relativistas más fácil. Hassocene debe ser un compuesto estable y altamente volátil.