Pređi na sadržaj

Borijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Borijum
Opšta svojstva
Ime, simbolborijum, Bh
U periodnome sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Re
↑
Bh
↓
(Uhu)
siborgijum ← borijum → hasijum ‍
Atomski broj (Z)107
Grupa, periodagrupa 7, perioda 7
Blokd-blok
Kategorija  prelazni metal
Rel. at. masa (Ar)272,13826[1]
Maseni broj270 (najstabilniji izotop)
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 32, 13, 2
Fizička svojstva
Agregatno stanje (predviđeno)[2]
Gustina pri s.t.37,1 g/cm3 (predviđeno)[3][4]
Atomska svojstva
Energije jonizacije1: 740 kJ/mol
2: 1690 kJ/mol
3: 2570 kJ/mol
(ostale) (sve osim prvog je procenjeno)[3]
Atomski radijus128 pm (predviđeno)[3]
Kovalentni radijus141 pm (procenjeno)[5]
Ostalo
Kristalna struktura ​zbijena heksagonalna (HCP)
Zbijena heksagonalna (HCP) kristalna struktura za borijum

(predviđeno)[2]
CAS broj54037-14-8
Istorija
Imenovanjepo Nilsu Boru
OtkrićeOrganizacija za istraživanje teških jona (1981)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
267Bh syn 17 s α 263Db
270Bh syn 1 min α 266Db
271Bh syn 1,5 s[6] α 267Db
272Bh syn 11 s α 268Db
274Bh syn 44 s[7] α 270Db
278Bh[8] syn 11,5 min? SF
reference • Vikipodaci

Borijum (Bh, lat. bohrium), prethodno unnilseptijum (Uns), prelazni je metal i atomskim brojem 107.[9] Naziv je dobio po danskom fizičaru Nilsu Boru.[10]

Dobio je ime po danskom fizičaru Nilsu Boru. Pošto je veštački element, ne nalazi se u prirodi nego se može dobiti isključivo u laboratoriji. On je Radioaktivan element, i njegov najstabilniji izotop, 270Bh, ima vreme poluraspada od oko 61 sekunde, mada postoji, još uvek ne potvrđeno, otkriće izotopa 278Bh koji bi mogao imati nešto duže vreme poluraspada od 690 sekundi.

U periodnom sistemu elemenata nalazi se u d-bloku transaktinoidnih elemenata. Član je 7. periode te spada među elemente 7. grupe kao peti član 6d serije prelaznih metala. Hemijski eksperimenti potvrdili su da se borijum ponaša kao teži homolog metala renijuma, koji je takođe u 7. grupi elemenata. Hemijske osobine borijuma do danas su samo delimično istražene, ali se smatra da one dosta nalikuju hemiji drugih elemenata iz 7. grupe.

Istorija

[uredi | uredi izvor]

Dve grupe naučnika tvrdile su prvu sintezu i otkriće ovog elementa. Dokaz postojanja borijuma prvi je pružio sovjetski istraživački tim 1976. godine, na čelu kojeg se nalazio Jurij Oganesijan. Oni su izvršili eksperiment bombardovanja mete sačinjene od izotopa bizmuta-209 i olova-208 jako ubrzanim jezgrima metala hroma-54 i mangana-55.[11] Zapažene su dve aktivnosti, jedna sa vremenom poluraspada od jedne do dve milisekunde, a druga sa približnim vremenom poluraspada od pet sekundi. Pošto je odnos intenziteta ove dve aktivnosti ostao konstantan tokom celog eksperimenta, kasnije je donesen zaključak da prva aktivnost potiče od izotopa borijuma-261, dok se kod druge aktivnosti radi o njegovoj „ćerki”-izotopu elementa dubnijuma-257. Naredna istraživanja ispravila su pretpostavke da se zapravo radilo o izotopu dubnijum-258, koji se zaista i poluraspada za pet sekundi (Db-257 ima vreme poluraspada od jedne sekunde). Međutim, vreme poluraspada koje je izmereno za roditeljski nuklid bilo je znatno kraće od vremena poluraspada koja su kasnije izmerena kod konačnog, nesumnjivog otkrića borijuma u Darmštatu 1981. godine. Radna grupa IUPAC/IUPAP (TWG) zaključila je da iako se u ovom eksperimentu možda i radilo o dubnijumu-258, dokaz dobijanja njegovog roditeljskog nuklida Bh-262 nije bio dovoljno ubedljiv.[12]

Godine 1981. nemački tim naučnika koji su predvodili Peter Armbruster i Gotfrid Menzenberg pri Centru za istraživanje teških jona GSI Helmholc (GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung) u blizini Darmštata bombardovali su metu sačinjenu od bizmuta-209 ubrzanim jezgrima hroma-54 čime su dobili pet atoma izotopa borijuma-262:[13]

209
83Bi + 54
24Cr → 262
107Bh + n

Ovo otkriće kasnije je potkrepljeno njihovim detaljnim merenjima lanca alfa-raspada proizvedenih atoma borijuma do već ranije poznatih izotopa elemenata fermijuma i kalifornijuma. Transfermijska radna grupa IUPAC/IUPAP-a (TWG) prihvatila je u svom izveštaju 1992. godine[12] grupu naučnika iz GSI instituta kao zvanične pronalazače elementa borijuma.

Nemci su predložili naziv nilsborijim, da bi nagradili Nilsa Bora, a Rusi su se zalagali za naziv dubnijum. Nesuglasice su dovele do toga da element privremeno dobije ime unilseptijum.

Godine 1994. komitet IUPAC-a je predložio ime borijum. Ipak nesuglasice su postojale sve do 1997. kada je dobio današnji naziv.

Osobine

[uredi | uredi izvor]

Izotopi

[uredi | uredi izvor]

Borijum nema stabilnih niti prirodnih izotopa. Sintetisano je nekoliko radioaktivnih izotopa u laboratoriji, bilo putem fuzije dva atoma ili detekcijom izotopa tokom raspada nekog težeg elementa. Do danas poznato je 12 različitih izotopa borijuma sa atomskim masama 260–262, 264–267, 270–272, 274 i 278, među kojim se za borijum-262 zna da ima još jedno metastabilno stanje. Postojanje svih navedenih izotopa je potvrđeno eksperimentima, osim izotopa 278Bh. Svi izotopi se raspadaju isključivo alfa raspadom, mada se za neke, još neotkrivene, izotope predviđa da bi se mogli raspadati spontanom fisijom.[14]

Lakši izotopi borijuma uglavnom imaju kraća vremena poluraspada, a koja se kreću od manje od 100 ms kod izotopa 260Bh, 261Bh, 262Bh i 262mBh. Izotopi 264Bh, 265Bh, 266Bh i 271Bh su stabilni oko jedne sekunde, dok izotopi 267Bh i 272Bh imaju vremena poluraspada od oko deset sekundi. Najteži izotopi su ujedno i najstabilniji, jer su za izotope 270Bh i 274Bh izmerena vremena poluraspada od 61 s i 40 s, dok se za još teži, ali još uvek nepotvrđeni, izotop 278Bh pretpostavlja da bi mogao imati još duže vreme poluraspada od oko 690 s. Do sad još neotkriveni izotopi 273Bh i 275Bh mogli bi imati čak i duže vreme poluraspada od oko 90 odnosno 40 minuta. Pre nego što je otkriven, za izotop 274Bh se pretpostavljalo da bi mogao imati dosta dugo vreme poluraspada od oko 90 minuta, ali je nakon otkrića izmereno vreme od samo 40 sekundi.[14]

Izotopi „bogati” protonima sa masama 260, 261 i 262 direktno su dobijeni metodom hladne fuzije, a izotopi sa masama 262 i 264 otkriveni su i u lancu raspada elemenata majtnerijuma i rendgenijuma. Izotopi „bogati” neutronima sa masama 265, 266 i 267 dobijeni su zračenjem uzoraka nekih aktinoida. Pet izotopa najbogatijih neutronima sa masama 270, 271, 272, 274 i 278 (nepotvrđen) „pojavili” su se u lancu raspada izotopa 282Nh, 287Mc, 288Mc, 294Ts i 290Fl. Tih 11 izotopa imaju vremena poluraspada u rasponu od 10 milisekundi kod 262mBh do jedne minute kod 270Bh i 274Bh, a koja se produžavaju na oko 12 minuta kod nepotvrđenog izotopa 278Bh, za koji se smatra da bi mogao biti jedan od najduže živućih superteških nuklida.[15]

Hemijske

[uredi | uredi izvor]

Borijum je peti član 6d serije prelaznih metala i najteži član 7. grupe elemenata u periodnom sistemu, ispod mangana, tehnecijuma i renijuma. Svi članovi 7. grupe iskazuju oksidaciono stanje +7 svojstveno toj grupi, a ono postaje sve stabilnije kako se „silazi” niz grupu (posmatrajući u standardnom PSE). Stoga se za borijum očekuje da gradi stabilno stanje +7. Osim toga, tehnecijum takođe iskazuje i stabilno +4 stanje dok renijum pokazuje i stabilna stanja +4 i +3. Idući tim trendom, za borijum se očekuje da bi takođe mogao imati slična niža stanja.[16] Više oksidaciono stanje +7 bi sa većom verovatnoćom moglo postojati u oksianjonima kao što su perborijumati[n. 1] BhO−
4, analogno lakšim permanganatima, pertehnecijumatima i perrenatima. Ipak, za borijum(VII) se pretpostavlja da bi vrlo verovatno mogao biti nestabilan u vodenim rastvorima, te bi se verovatno mogao lako da se redukuje do nešto stabilnijeg borijuma(IV).[17] Za tehnecijum i renijum je poznato da grade isparljive heptokside opšte formule M2O7 (M = Tc, Re), te bi i borijum takođe mogao graditi isparljivi oksid Bh2O7. Takav oksid bi trebao da bude rastvorljiv u vodi, gradeći perboričnu kiselinu, HBhO4.

Renijum i tehnecijum grade spektar oksihalida putem halogenacije oksida. Hlorinacijom oksida dobijaju se oksihloridi MO3Cl, te bi se tako ovom reakcijom trebao formirati i BhO3Cl. Fluorinacijom se dobijaju još i MO3F i MO2F3 kod težih elemenata pored jedinjenja renijuma kao što su ReOF5 i ReF7. Prema tome, nastanak oksifluorida borijuma bi mogao pomoći u analitičkom dokazivanju osobina eka-renijuma.[18] Pošto su oksihloridi asimetrični, oni bi trebali imati znatno povećane dipolne momente, kako se ide dole niz 7. grupu, a trebali bi postajati sve manje isparljivi redosledom TcO3Cl > ReO3Cl > BhO3Cl: ovo je i eksperimentalno potvrđeno 2000. godine merenjem entalpija adsorpcije za ova tri jedinjenja. Vrednosti za TcO3Cl i ReO3Cl su −51 kJ/mol i −61 kJ/mol; dok je eksperimentalna vrednost za BhO3Cl −77,8 kJ/mol, što je veoma blisko teoretski očekivanoj vrednosti od −78,5 kJ/mol.[17]

Fizičke

[uredi | uredi izvor]

Za borijum se očekuje da bude u čvrstom agregatnom stanju pri standardnim uslovima temperature i pritiska te da zauzima heksagonalnu gusto pakovanu kristalnu strukturu (c/a = 1,62), slično kao i njegov lakši kongener renijum.[19] To bi trebao biti veoma teški metal gustine od oko 37,1 g/cm3, čime bi trebao biti treći najgušći element od svih, do danas poznatih, 118 elemenata, manje samo od majtnerijuma (37,4 g/cm3) i hasijuma (41 g/cm3), dva elementa koji ga slede u periodnom sistemu. Poređenja radi, najgušći poznati element čiju gustinu je moguće precizno izmeriti, osmijum, ima gustinu od samo 22,61 g/cm3. Ovo je rezultat velike atomske težine borijuma, kontrakcija lantanoida i aktinoida te relativističkih efekata, mada je proizvodnja dovoljno velikih količina borijuma, kako bi se ova vrednost izmerila, veoma nepraktična, a uzorak bi se vrlo brzo raspao.[17]

Za atomski radijus borijuma očekuje se da iznosi oko 128 pm.[17] Zbog relativističke stabilizacije 7s orbitale i destabilizacije 6d orbitale, predviđa se da bi jon Bh+ mogao imati elektronsku konfiguraciju [Rn] 5f14 6d4 7s2, otpuštajući 6d elektron umesto 7s elektrona, što je u suprotnosti od ponašanja njegovih lakših homologa mangana i tehnecijuma. S druge strane, renijum sledi obrazac borijuma, otpuštajući 5d elektron pre 6s elektrona, jer se relativistički efekti pojačavaju u šestoj periodi, gde su oni, između ostalog, „odgovorni” za žutu boju zlata i nisku tačku topljenja žive. Za jon Bh2+ se očekuje da ima elektronsku konfiguraciju [Rn] 5f14 6d3 7s2. Za razliku od njega, za jon renijuma Re2+ se očekuje da bi trebao imati konfiguraciju [Xe] 4f14 5d5, ovog puta analogno manganu i tehnecijumu.[17] Za jonski radijus heksaordiniranog sedmovalentnog borijuma pretpostavlja se da bi bio oko 58 pm (sedmovalentni mangan, tehnecijum i renijum imaju vrednosti 46, 57 i 53 pm). Petovalentni borijum mogao bi imati još veći jonski radijus od 83 pm.[17]

Napomene

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ Treba razlikovati perborijumate od perborata, jedinjenja bora

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ 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. 
  2. ^ a b Östlin, A.; Vitos, L. (2011). „First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals”. Physical Review B. 84 (11). Bibcode:2011PhRvB..84k3104O. doi:10.1103/PhysRevB.84.113104. 
  3. ^ a b v Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria (2006). „Transactinides and the future elements”. Ur.: Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd izd.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. ISBN 1-4020-3555-1. 
  4. ^ 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. 
  5. ^ Chemical Data. Bohrium - Bh, Royal Chemical Society
  6. ^ FUSHE (2012). „Synthesis of SH-nuclei” (PDF). Pristupljeno 12. 8. 2016. 
  7. ^ Oganessian, Yuri Ts.; Abdullin, F. Sh.; Bailey, P. D.; et al. (2010-04-09). „Synthesis of a New Element with Atomic Number Z=117”. Physical Review Letters. American Physical Society. 104 (142502). Bibcode:2010PhRvL.104n2502O. PMID 20481935. doi:10.1103/PhysRevLett.104.142502.  (gives life-time of 1.3 min based on a single event; conversion to half-life is done by multiplying with ln(2).)
  8. ^ Hofmann, S.; Heinz, S.; Mann, R.; Maurer, J.; Münzenberg, G.; Antalic, S.; Barth, W.; Burkhard, H. G.; Dahl, L.; Eberhardt, K.; Grzywacz, R.; Hamilton, J. H.; Henderson, R. A.; Kenneally, J. M.; Kindler, B.; Kojouharov, I.; Lang, R.; Lommel, B.; Miernik, K.; Miller, D.; Moody, K. J.; Morita, K.; Nishio, K.; Popeko, A. G.; Roberto, J. B.; Runke, J.; Rykaczewski, K. P.; Saro, S.; Scheidenberger, C.; Schött, H. J.; Shaughnessy, D. A.; Stoyer, M. A.; Thörle-Popiesch, P.; Tinschert, K.; Trautmann, N.; Uusitalo, J.; Yeremin, A. V. (2016). „Review of even element super-heavy nuclei and search for element 120”. The European Physics Journal A. 2016 (52). Bibcode:2016EPJA...52..180H. doi:10.1140/epja/i2016-16180-4. 
  9. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  10. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  11. ^ Oganessian, Yu.Ts.; Demin, A.G.; Danilov, N.A.; Flerov, G.N.; Ivanov, M.P.; Iljinov, A.S.; Kolesnikov, N.N.; Markov, B.N.; Plotko, V.M.; Tretyakova, S.P. (1976). „On spontaneous fission of neutron-deficient isotopes of elements 103, 105 and 107”. Nuclear Physics A. 273 (2): 505—522. Bibcode:1976NuPhA.273..505O. doi:10.1016/0375-9474(76)90607-2. 
  12. ^ а б Barber, R. C.; Greenwood N. N.; Hrynkiewicz A. Z.; Jeannin Y. P.; et al. (1993). „Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements”. Pure and Applied Chemistry. 65 (8): 1757. doi:10.1351/pac199365081757. 
  13. ^ Münzenberg G.; Hofmann S.; Heßberger F. P.; Reisdorf W.; et al. (1981). „Identification of element 107 by α correlation chains”. Zeitschrift für Physik A. 300 (1): 107—8. Bibcode:1981ZPhyA.300..107M. doi:10.1007/BF01412623. Pristupljeno 24. 12. 2016. 
  14. ^ a b Sonzogni, Alejandro. „Interactive Chart of Nuclides”. National Nuclear Data Center: Brookhaven National Laboratory. Arhivirano iz originala 12. 06. 2018. g. Pristupljeno 26. 3. 2018. 
  15. ^ Münzenberg G.; Gupta M. (2011). „Production and Identification of Transactinide Elements”. Ur.: Attila Vértes; Sándor Nagy; Zoltán Klencsár; Rezso György Lovas; Frank Rösch. Handbook of Nuclear Chemistry. str. 877. ISBN 978-1-4419-0719-6. doi:10.1007/978-1-4419-0720-2_19. 
  16. ^ Johnson, E.; Fricke, B.; Jacob, T.; Dong, C. Z.; Fritzsche, S.; Pershina, V. (2002). „Ionization potentials and radii of neutral and ionized species of elements 107 (Bohrium) and 108 (Hassium) from extended multiconfiguration Dirac–Fock calculations”. The Journal of Chemical Physics. 116 (5): 1862—1868. Bibcode:2002JChPh.116.1862J. doi:10.1063/1.1430256. 
  17. ^ a b v g d đ Haire, Richard G. (2006). Transactinides and the future elements. u 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.
  18. ^ Hans Georg Nadler (2000). „Rhenium and Rhenium Compounds”. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 9783527303854. doi:10.1002/14356007.a23_199. 
  19. ^ Östlin, A.; Vitos, L. (2011). „First-principles calculation of the structural stability of<math><mrow>6d</mrow></math>transition metals”. Physical Review B. 84 (11): 113104. doi:10.1103/PhysRevB.84.113104. 

Literatura

[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze

[uredi | uredi izvor]
Borijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Боријум&oldid=27904496”