Kopernicijum
Opšta svojstva | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ime, simbol | kopernicijum, Cn | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
U periodnom sistemu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomski broj (Z) | 112 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupa, perioda | grupa 12, perioda 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Blok | d-blok | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kategorija | postprelazni metal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rel. at. masa (Ar) | 285,17712[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Maseni broj | 285 (najstabilniji izotop) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
El. konfiguracija | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
po ljuskama | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2 (predviđeno) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fizička svojstva | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Agregatno stanje | tečno[2][3] (predviđeno)[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tačka topljenja | 283 ± 11 K (10 ± 11 °C, 50 ± 20 °F) (predviđeno)[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tačka ključanja | 340 ± 10 K (67 ± 10 °C, 153 ± 18 °F)[3] (predviđeno) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gustina pri s.t. | 14,0 g/cm3 (predviđeno)[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Trojna tačka | 283 K, 25 kPa (predviđeno)[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomska svojstva | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energije jonizacije | 1: 1155 kJ/mol 2: 2170 kJ/mol 3: 3160 kJ/mol (ostale) (sve je procenjeno)[4] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomski radijus | izračunati: 147 pm[4][5] (predviđeno) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalentni radijus | 122 pm (predviđeno)[6] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ostalo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kristalna struktura | zbijena heksagonalna (HCP) (predviđeno)[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS broj | 54084-26-3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Istorija | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Imenovanje | po Nikoli Koperniku | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Otkriće | Društvo za istraživanje teških jona (1996) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Glavni izotopi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kopernicijum (Cn) prelazni je metal iz 12. grupe periodnog sistema elemenata sa atomskim brojem 112.[10] Međunarodna unija za čistu i primenjenu hemiju (IUPAC) dala je 19. februara 2010. godine, u čast astronoma Nikole Kopernika, zvanično ime elementu ranije sistemski zvanom ununbijum (Uub).
To je ekstremno radioaktivni element koji se može sintetizovati isključivo u laboratoriji. Najstabilniji, do danas otkriveni, izotop kopernicijuma 285Cn ima vreme poluraspada od oko 29 sekundi, mada je pronađen i jedan njegov nuklearni izomer koji ima dosta duže vreme poluraspada od 8,9 minuta.[11] Prvi put je sintetisan 1996. godine u Centru za istraživanje teških iona GSI Helmholc u blizini nemačkog grada Darmštata. Dobio je ime po Nikoli Koperniku, astronomu i matematičaru iz doba renesanse.
U periodnom sistemu elemenata, kopernicijum se nalazi u d-bloku transaktinidnih elemenata. Tokom njegovih reakcija sa zlatom, dokazano je[12] da je izrazito nestabilan metal i element koji spada u 12. grupu, u toj meri da je verovatno da je u gasovitom stanju pri normalnim uslovima temperature i pritiska. Izračuni pokazuju da se nekoliko osobina kopernicijuma razlikuje od osobina njegovih lakših homologa iz 12. grupe: cinka, kadmijuma i žive; a razloge treba tražiti u relativističkim efektima, pri čemu on otpušta svoje ''6d elektrone umesto 7s elektrona. Takođe, izračuni pokazuju da bi ovaj element imao oksidaciono stanje +4, dok takvo stanje živa ima u samo jednom jedinjenju, čije postojanje je takođe upitno, dok cink i kadmijum uopće ne pokazuju to oksidaciono stanje. Predviđa se i da bi se kopernicijum mnogo teže mogao oksidovati iz svog neutralnog stanja u odnosu na druge elemente 12. grupe.
Istorija[uredi | uredi izvor]
Kopernicijum je prvi put sintetisan 9. februara 1996. godine na GSI institutu za istraživanje teških jona u Darmštatu, Nemačka, a sintezu je načinio tim naučnika predvođen Sigurdom Hofmanom i Viktorom Ninovim.[13] Element je napravljen tako što su naučnici u ubrzivaču (akceleratoru) teških jona „ispaljivali” ekstremno brza atomska jezgra izotopa cinka-70 na metu sačinjenu od jezgara atoma olova-208. Na taj način dobijen je samo jedan atom kopernicijuma sa masenim brojem 277.[13] Navodno je dobijen i drugi atom, ali se kasnije ispostavilo da je te podatke falsifikovao Ninov.
- 208
82Pb + 70
30Zn → 278
112Cn* → 277
112Cn + 1
0n
U maju 2000. naučnici pri GSI institutu uspešno su ponovili eksperiment, pri čemu su uspeli da sintetišu još jedan atom kopernicijuma-277.[14][15] Ovu reakciju su ponovili i naučnici na japanskom institutu RIKEN 2004. i 2013. godine u sklopu projekta „potrage za superteškim elementima koristeći separator ispunjen gasom na bazi povratne sprege” kada su sintetisali još tri atoma ovog elementa i time potvrdili podatke o njegovom raspadu koje je objavio GSI tim.[16]
Etimologija[uredi | uredi izvor]
Prema Mendeljejevljevoj nomenklaturi za neimenovane i neotkrivene elemente, kopernicijum se trebao zvati eka-živa. IUPAC je 1979. godine objavio preporuke prema kojim se ovaj element trebao nazivati ununbijum (sa odgovarajućim simbolom Uub),[17] što predstavlja sistematsko i privremeno ime za element, sve dok se on ne otkrije (i njegovo otkriće ne potvrdi), nakon čega se donosi odluka o trajnom nazivu. Iako su takav sistem naziva zaista koristile zajednice hemičara, naučnika na svim nivoima, od škola do naprednih priručnika, postoji veliki broj naučnika koji su ignorisali takve preporuke, pa su ovaj element zvali element 112 i označavali ga simbolima E112, (112) ili čak samo 112.[4] Nakon što je otkriće elementa 112 potvrđeno, IUPAC je zatražio od GSI instituta predlog za trajno ime elementa 112.[18] Oni su 14. jula 2009. predložili naziv kopernicijum sa simbolom Cp po prezimenu srednjovekovnog astronoma i matematičara Nikole Kopernika, kako su naveli „u čast vrhunskog naučnika, koji je promenio naš pogled na svet”.[19] Nakon šestomesečnog razmatranja,[20] IUPAC nije prihvatio predloženi simbol Cp, jer se do 1950-ih taj simbol koristio za kasiopeijum, element koji je danas poznat kao lutecijum (Lu).[21] Iz tog razloga, IUPAC je odbio korištenje simbola Cp, te je od GSI tima zahtevao da se umesto toga koristi simbol Cn kao alternativa. Na 537. godišnjicu rođenja Nikole Kopernika, 19. februara 2010. IUPAC je zvanično objavio predloženi naziv i simbol elementa 112.[20]
Osobine[uredi | uredi izvor]
Hemijske[uredi | uredi izvor]
Kopernicijum je deseti i posljednji član 6d serije i najteži član 12. grupe hemijskih elemenata u periodnom sistemu, ispod cinka, kadmijuma i žive. Predviđa se da bi se njegove osobine mogle značajno razlikovati od osobina lakših elemenata iz 12. grupe. Valentne s-podljuske elemenata 12. grupe i elemenata iz 7. periode, prema očekivanjima naučnika, mogle bi biti relativistički skraćene, a ta pojava bi se izuzetno snažno mogla ispoljiti upravo kod ovog elementa. Ta pretpostavka kao i konfiguracija zatvorenih ljusaka kopernicijuma verovatno bi rezultirala time da bi on bio gotovo plemeniti metal. Njegove metalne veze bi takođe trebale biti veoma slabe, moguće da bi zbog njih on mogao biti ekstremno nestabilan, poput plemenitih gasova i moguće je da bi bio i u gasovitom stanju pri sobnoj temperaturi.[4][22] Ipak, on bi trebao biti u mogućnosti graditi međumetalne veze sa bakrom, paladijumom, platinom, srebrom i zlatom; a predviđa se da bi ove veze mogle biti samo oko 15–20 kJ/mol slabije nego analogne veze sa živom.[4]
Fizičke[uredi | uredi izvor]
Kopernicijum bi trebao biti veoma teški metal gustine od približno 23,7 g/cm3 u čvrstom stanju; poređenja radi, najgušći poznati element čija gustina je pouzdano izmerena je osmijum, čija gustina iznosi „samo” 22,59 g/cm3. Ovako velika gustina rezultat je velike atomske težine kopernicijuma, kontrakcije lantanoida i aktinoida te relativističkih efekata, međutim da bi se gustina mogla izmeriti bilo bi potrebno proizvesti dovoljnu količinu ovog elementa što je nepraktično, a uz to bi se uzorak vrlo brzo raspao.[4] Ipak, neke kalkulacije predviđaju da bi kopernicijum mogao biti i gasovit pri sobnoj temperaturi, što bi u tom slučaju bio prvi gasoviti metal u periodnom sistemu[4][22] (drugi bi mogao biti flerovijum, eka-olovo), a razloge bi trebalo tražiti u zatvorenim ljuskama u elektronskim konfiguracijama kopernicijuma i flerovijuma.[23] Očekuje se da bi atomski radijus kopernicijuma mogao iznositi oko 147 pm. Zbog relativističke stabilizacije 7s orbitale i destabilizacije 6d orbitale, za jone Cn+ i Cn2+ se predviđa da bi mogli otpuštati 6d umesto 7s elektrona, što je suprotno ponašanju njegovih lakših homologa.[4]
Pored relativističkih kontrakcija i vezivanja 7s podljuske, za 6d5/2 orbitalu se očekuje da bi mogla biti destabilizovana zbog spin-orbitalne interakcije, čineći je da se ponaša na sličan način kao 7s orbitala u aspektima veličine, oblika i energije. Proračuni načinjeni 2007. godine navode da bi se kopernicijum mogao ponašati kao poluprovodnik[24] sa energijskim procepom između vrpci od oko 0,2 eV,[25] te da bi se kristalizovao u heksagonalnoj gusto pakovanoj kristalnoj strukturi.[25] Ipak, naknadni proračuni iz 2017. i 2018. sugerišu da bi kopernicijum možda mogao biti i plemeniti metal pri standardnim uslovima sa prostorno centriranom kubnom kristalnom strukturom, te prema tome ne bi mogao imati procep između vrpci, poput žive, mada se za gustinu stanja na Fermijevom nivou očekuje da bude manja kod kopernicijuma nego kod žive.[26][27] Poput žive, radona i flerovijuma, ali za razliku od oganesona (eka-radona), proračuni pokazuju da kopernicijum ne bi trebao da ima afinitet prema elektronu.[28]
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ Soverna S 2004, 'Indication for a gaseous element 112,' in U Grundinger (ed.), GSI Scientific Report 2003, GSI Report 2004-1, p. 187, ISSN 0174-0814
- ^ a b v g d đ e Mewes, J.-M.; Smits, O. R.; Kresse, G.; Schwerdtfeger, P. (2019). „Copernicium is a Relativistic Noble Liquid”. Angewandte Chemie International Edition. doi:10.1002/anie.201906966.
- ^ a b v g d đ e ž Haire, Richard G. (2006). „Transactinides and the future elements”. Ur.: Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3 izd.). Dordrecht, Holandija: Springer Science+Business Media. ISBN 1-4020-3555-1.
- ^ Fricke, Burkhard (1975). „Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties”. Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry. 21: 89—144. doi:10.1007/BFb0116498. Pristupljeno 4. 10. 2013.
- ^ Chemical Data. Copernicium - Cn, Royal Chemical Society
- ^ Utyonkov, V. K.; Brewer, N. T.; Oganessian, Yu. Ts.; et al. (30. 1. 2018). „Neutron-deficient superheavy nuclei obtained in the 240Pu+48Ca reaction”. Physical Review C. 97 (14320): 1—10. Bibcode:2018PhRvC..97a4320U. doi:10.1103/PhysRevC.97.014320.
- ^ Chart of Nuclides Arhivirano na sajtu Wayback Machine (20. februar 2017). Brookhaven National Laboratory
- ^ Såmark-Roth, A.; Cox, D. M.; Rudolph, D.; et al. (2021). „Spectroscopy along Flerovium Decay Chains: Discovery of 280Ds and an Excited State in 282Cn”. Physical Review Letters. 126: 032503. doi:10.1103/PhysRevLett.126.032503.
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Copernicium, atomic structure - C013/1855 - Science Photo Library"
- ^ Eichler R.; et al. (2007). „Chemical Characterization of Element 112”. Nature. 447 (7140): 72—75. Bibcode:2007Natur.447...72E. PMID 17476264. doi:10.1038/nature05761.
- ^ a b Hofmann S. (1996). „The new element 112”. Zeitschrift für Physik A. 354 (1): 229—230. doi:10.1007/BF02769517.
- ^ Hofmann S.; et al. (2002). „New Results on Element 111 and 112”. European Physical Journal A. 14 (2): 147—57. doi:10.1140/epja/i2001-10119-x.
- ^ Hofmann S.; et al. (2000). „New Results on Element 111 and 112” (PDF). Gesellschaft für Schwerionenforschung. Архивирано из оригинала (PDF) 27. 2. 2008. г. Приступљено 31. 3. 2018.
- ^ Morita K. (2004). „Decay of an Isotope 277112 produced by 208Pb + 70Zn reaction”. Ур.: Penionzhkevich Yu. E.; Cherepanov E. A. Exotic Nuclei: Proceedings of the International Symposium. World Scientific. стр. 188—191. doi:10.1142/9789812701749_0027.
- ^ Chatt, J. (1979). „Recommendations for the naming of elements of atomic numbers greater than 100”. Pure and Applied Chemistry. 51 (2): 381—384. doi:10.1351/pac197951020381.
- ^ „New Chemical Element In The Periodic Table”. Science Daily. 11. 6. 2009.
- ^ „Element 112 shall be named "copernicium"”. Gesellschaft für Schwerionenforschung. 14. 7. 2009. Архивирано из оригинала 18. 7. 2009. г.
- ^ а б „New element named 'copernicium'”. BBC News. 16. 7. 2009. Приступљено 22. 2. 2010.
- ^ Meija J. (2009). „The need for a fresh symbol to designate copernicium”. Nature. 461 (7262): 341. Bibcode:2009Natur.461..341M. PMID 19759598. doi:10.1038/461341c.
- ^ а б "Chemistry on the islands of stability", New Scientist, 11. septembar 1975, str. 574, ISSN 1032-1233
- ^ Kratz, Jens Volker. The Impact of Superheavy Elements on the Chemical and Physical Sciences. 4. međunarodna konferencija o hemiji i fizici transaktinoidnih elemenata, 5 – 11. septembar 2011, Soči, Rusija
- ^ Eichler R.; Aksenov N. V.; Belozerov A. V.; Bozhikov G. A.; et al. (2008). „Thermochemical and physical properties of element 112”. Angewandte Chemie. 47 (17): 3262—6. doi:10.1002/anie.200705019. Приступљено 5. 11. 2013.
- ^ а б Gaston Nicola; Opahle Ingo; Gäggeler Heinz W.; Schwerdtfeger Peter (2007). „Is eka-mercury (element 112) a group 12 metal?”. Angewandte Chemie. 46 (10): 1663—6. doi:10.1002/anie.200604262. Приступљено 5. 11. 2013.
- ^ Gyanchandani Jyoti; Mishra Vinayak; G. K. Dey; S. K. Sikka (1. 1. 2018). „Super heavy element Copernicium: Cohesive and electronic properties revisited”. Solid State Communications. 269: 16—22. doi:10.1016/j.ssc.2017.10.009. Приступљено 28. 3. 2018.
- ^ Čenčariková Hana; Legut Dominik (2017). „The effect of relativity on stability of Copernicium phases, their electronic structure and mechanical properties”. Physica B. doi:10.1016/j.physb.2017.11.035.
- ^ Borschevsky Anastasia; Valeria Pershina; Uzi Kaldor; Ephraim Eliav. „Fully relativistic ab initio studies of superheavy elements” (PDF). www.kernchemie.uni-mainz.de. Johannes Gutenberg University Mainz. Архивирано из оригинала (PDF) 15. 1. 2018. г. Приступљено 31. 3. 2018.
Литература[uredi | uredi izvor]
- Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; et al. (2017). „The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties”. Chinese Physics C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
- Beiser, A. (2003). Concepts of modern physics (6th izd.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC 48965418.
- Hoffman, D. C.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T. (2000). The Transuranium People: The Inside Story. World Scientific. ISBN 978-1-78-326244-1.
- Kragh, H. (2018). From Transuranic to Superheavy Elements: A Story of Dispute and Creation. Springer. ISBN 978-3-319-75813-8.
- Zagrebaev, V.; Karpov, A.; Greiner, W. (2013). „Future of superheavy element research: Which nuclei could be synthesized within the next few years?”. Journal of Physics: Conference Series. 420 (1): 012001. Bibcode:2013JPhCS.420a2001Z. ISSN 1742-6588. S2CID 55434734. arXiv:1207.5700 . doi:10.1088/1742-6596/420/1/012001.
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
- Copernicium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- Chemical Data. Copernicium - Cn, Royal Chemical Society
- Chart of Nuclides Архивирано на сајту Wayback Machine (20. фебруар 2017), Brookhaven National Laboratory