構造
環の上の点を示す図ではありません。占有された各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。
測定値
各バーは、その性質についてボーリウムが118元素の中でどこに位置するかを示しています。
出典：IUPAC 2021標準原子量 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST。~が付いた値は、測定値ではなく予測値です。
縮尺どおりの大きさ
Radius 247 pm — that is 0.247 nm, so about 2024 million of them side by side would span a millimetre.
熱範囲
ボーリウムでは、どちらの状態変化も測定されていません。同時に存在した原子が少なすぎるためです。
物語
A superheavy element whose chemistry, tested one atom at a time, behaves as predicted for group 7.
ボーリウムは1981年、ドイツのダルムシュタットにあるGSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Researchで、Peter ArmbrusterとGottfried Münzenbergが率いるドイツの科学者チームによって、先進的な重イオン加速器技術を用いて初めて合成されました。この発見では、ビスマス-209標的に非常に高いエネルギーまで加速したクロム-54イオンを衝突させ、核融合反応によってボーリウム-262を生成しました。ドイツのチームは高度な検出装置を使い、放射性崩壊系列を慎重に分析してボーリウム原子に特徴的な崩壊の痕跡を特定し、元素107の生成を確認しました。この元素には当初、未発見元素に対する国際純正・応用化学連合（IUPAC）の体系的命名規則に従い、「unnilseptium」（ラテン語で「一・ゼロ・七」を意味します）という暫定名が付けられました。ドイツの研究チームは、原子理論と量子力学に根本的な貢献をしたデンマークの物理学者Niels Bohrに敬意を表して、「bohrium」という名前を提案しました。しかし、元素107の命名は、ドゥブナのJoint Institute for Nuclear Researchに所属するソビエトのチームが、1976年にそれ以前に元素を合成したと主張し、「nielsbohrium」という名前を提案したことで論争になりました。優先権と命名をめぐる論争は何年も続き、両チームが自らの主張を裏付ける証拠を示す中、科学界は実験データを慎重に評価しました。IUPACは最終的に、実験証拠の質と再現性に基づいてドイツチームの主張を認め、1997年に記号「Bh」とともに「bohrium」という名前を正式に採用しました。ボーリウムの発見は超重元素研究における重要な成果であり、核の安定性の限界に近い元素を生成して同定できることを示しました。この共同研究には複数の機関が関与し、加速器物理学と核検出法における長年の技術開発の成果を示しました。この発見は、さらに重い元素の合成への道を開き、原子構造の根本的な限界に関する理解を深めました。
用途
ボーリウムは、半減期が秒単位で測定される非常に短寿命の人工超重元素であるため、現在、基礎科学研究以外に実用的な用途はありません。この元素は、核物理学、原子構造、物質の理論的限界に関する理解を深めるためだけに存在します。研究施設では、超重元素の性質を調べ、核の安定性や、特定の超重原子核がより長い半減期を持つ可能性のある提唱された「安定の島」に関する理論的予測を検証するためにボーリウムを利用します。この元素は、極限状態における物質の挙動を予測する核モデルの重要な検証例となり、非常に重い原子核内で陽子と中性子がどのように相互作用するかを科学者が理解するのに役立ちます。ボーリウムの研究は、核の安定性を決める核殻構造と魔法数に関する知識の向上に貢献し、より長寿命の超重元素の発見につながる可能性のある知見をもたらします。ボーリウムは半減期が非常に短いため、その化学的性質の研究は極めて困難ですが、超重元素が化学的にどのように振る舞うべきか、また周期表のどこに位置づけられるべきかについての理論的予測の検証に役立ちます。この研究は、原子構造の根本的な限界や、将来の技術に役立つ性質を持つ安定した超重元素が存在し得るかどうかの理解に影響を与えます。ボーリウムの検出と研究のために開発された技術は、核物理学の計測機器と方法論を進歩させ、粒子検出や核分析の能力向上に貢献しています。ボーリウム自体には現在実用的な用途はありませんが、その研究から得られた知識は、原子力、医療用同位体、材料科学など、多くの重要な技術の基盤となる核物理学研究に貢献しています。より長寿命のボーリウム同位体や関連する超重元素が発見されれば、将来、特殊な技術用途に独自の性質を提供する可能性があります。この元素の研究は、恒星内元素合成や、宇宙で重元素を生み出す過程の理解にも貢献しています。
ボーリウムは半減期が非常に短く、粒子加速器で生成できる量もごく微量であるため、日常生活や産業に実用的な用途はありません。この元素は、重イオン加速器を備えた主要な科学機関で行われる高度な核物理学研究にのみ使用されます。研究所では、超重元素の基本的な性質を理解し、核構造の理論モデルを検証するためにボーリウムを研究します。この元素は、極端な原子量における物質の挙動を予測する計算モデルを検証するための基準となります。核物理学者は、超重元素がより長い半減期と、場合によっては有用な性質を持つ可能性のある理論上の「安定の島」を探るために、ボーリウムの研究を利用します。ボーリウムの研究は、粒子加速器技術の進歩や、まれな核事象を研究するための検出方法の向上に貢献します。教育機関では、現代の核物理学と原子構造の限界を理解しようとする継続的な取り組みの例としてボーリウムを扱います。科学出版物やデータベースは、核物理学と化学の理論モデルを更新・改良するために、ボーリウム研究を利用しています。国際的な共同研究では、超重元素の合成と性質に関する世界的な理解を深めるためにボーリウムを研究します。この元素の発見と研究は、現代の核物理学施設と国際的な科学協力の能力を示しています。ボーリウム自体を実用的に使用することはできませんが、その性質の研究は、多くの核技術の基盤となる基礎科学を進歩させます。ボーリウム研究のために開発された方法論は、核過程の理解を深めることで、核医学、原子力、材料科学の向上に貢献します。
由来
0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements
ボーリウムは地球上に天然には存在せず、核融合反応によって粒子加速器内で人工的に生成する必要があるため、人類の技術で生成できる物質の中でも最も希少なものの一つです。この元素は、非常に高いエネルギーで重い標的原子核に軽い入射原子核を衝突させて合成されます。通常はビスマス-209標的とクロム-54入射核を用い、核融合によってボーリウム-262を生成します。ボーリウムの生成には、イオンを正確なエネルギーまで加速し、標的物質に極めて高い精度で衝突させる高度な粒子加速器施設が必要です。最先端の加速器技術を用いても、一度に生成できるボーリウム原子は数個だけであり、測定可能な量の元素を蓄積することは不可能です。既知の最も安定した同位体であるボーリウム-270の半減期は約61秒であり、これは生成から約1分以内に試料の半分が崩壊することを意味します。ボーリウムの他の同位体はさらに短い半減期を持ち、放射性崩壊を起こすまでの寿命が数ミリ秒しかないものもあります。この元素は極めて希少であるため、ボーリウムの研究はすべて個々の原子、または非常に少数の原子を対象に行わなければならず、極めて高感度な検出装置が必要です。ボーリウムの生成施設は世界でもごく少数の場所にしか存在せず、ドイツのGSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Researchや日本のRIKEN研究所などがあります。ボーリウムは人工的に作られるため、地質学的な分布や天然の埋蔵場所はなく、核物理学研究所の管理された環境でのみ存在します。ボーリウムは急速な放射性崩壊のため自然界で存続できず、環境中の濃度は実質的にゼロです。人類がこれまでに生成したボーリウムの総量は、肉眼で見るにははるかに少なく、数十年にわたる研究で生成された原子はおそらく数千個程度です。加速器技術が進歩すれば将来の生成量は増える可能性がありますが、ボーリウムは科学上知られている物質の中でも最も希少なものの一つであり続けるでしょう。
取り扱い
ボーリウムは放射性です。 It has no stable isotope — every nucleus decays. 取り扱いには適切な遮蔽と許可が必要です。
ボーリウムは極めて強い放射性を持つため、独自の安全上の課題をもたらします。ただし、主な危険は元素そのものではなく、その生成と研究に伴う高エネルギー放射線および核過程にあります。この元素の強い放射性には、研究環境で高放射性物質を扱うために設計された専門的な放射線安全手順と封じ込めシステムが必要です。ボーリウムを扱う職員は、適切な放射線監視装置を着用し、電離放射線への被ばくを最小限に抑えるための厳格な手順に従う必要があります。ボーリウムは半減期が短いため、試料はすぐに他の放射性元素へ崩壊し、慎重な監視と封じ込めを必要とする複雑な崩壊生成物の混合物を生じます。ボーリウムを生成する施設には、高放射性物質用に設計された高度な放射線遮蔽、換気システム、廃棄物管理能力を備える必要があります。主な安全上の懸念は、極めて少量しか存在しないため無視できるほどのボーリウム原子との直接接触ではなく、その生成と崩壊に伴う強い放射線場への被ばくです。ボーリウム研究施設で働く作業員は、放射線安全と放射性物質事故への緊急対応手順について専門的な訓練を受ける必要があります。研究環境では放射線レベルを継続的に監視し、放射線被ばくを合理的に達成可能な限り低く抑えるALARA（As Low As Reasonably Achievable）原則を厳格に守る必要があります。加速器施設で放射性物質による汚染や装置の故障を伴う事故が起こる可能性に備え、緊急時の手順を整備しておく必要があります。ボーリウム研究から生じる廃棄物には、半減期の異なるさまざまな放射性崩壊生成物が含まれるため、長期的な保管と監視が必要です。生成されるボーリウムの量は極めて少ないため、通常の化学的毒性は大きな懸念ではありませんが、放射線安全は依然として最優先事項です。妊婦と18歳未満の人は、放射線感受性が高いため、通常、ボーリウム研究が行われる区域から除外されます。
簡単な回答
ボーリウム (symbol Bh) is element 107 on the periodic table, a 遷移金属 in period 7, group 7. A superheavy element whose chemistry, tested one atom at a time, behaves as predicted for group 7. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.
[Rn] 5f¹⁴ 6d⁵ 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 32, 13, 2 electrons respectively.ボーリウム has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 272, is the mass number of its longest-lived known isotope.
ボーリウム is predicted to have a density of about 37.1 g/cm³, though no sample large enough to weigh has ever been made. Water is 1.0 g/cm³ for comparison.
ボーリウム was discovered in 1981 by GSI Darmstadt. It is named after niels Bohr.
ボーリウム does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.
Yes. ボーリウム has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.