114 Fl フレロビウム 289*
ポスト遷移金属 p-block Period 7 Group 14 Radioactive Synthetic

フレロビウム

Fl · Element 114 · Carbon group

Predicted to sit in an "island of stability" where superheavy nuclei live far longer.

20°Cでの状態 固体~
原子量 289 u
ELECTRON CONFIGURATION [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p²

構造

フレロビウム原子

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。

軌道雲

測定値

性質一覧

各バーは、その性質についてフレロビウムが118元素の中でどこに位置するかを示しています。

物理的

密度 14 g/cm³~ 79%
融点 200 K~ 9%
沸点 420 K~ 12%
比熱
熱伝導率

原子

原子半径 247 pm~ 85%
共有結合半径 143 pm~
ファンデルワールス半径 247 pm~

電子

電気陰性度
イオン化エネルギー 820.1 kJ/mol~ 71%
電子親和力

存在

地殻中の存在度 0 mg/kg 0%

同定

元素記号Fl
原子番号114
原子量289 u
分類ポスト遷移金属
ブロックp
結晶構造unknown
酸化数0, +2, +4
発見年1999
発見者JINR Dubna & Livermore

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

How big is a フレロビウム atom?

Radius 247 pm — that is 0.247 nm, so about 2024 million of them side by side would span a millimetre.

熱範囲

Solid, liquid, gas — and when

フレロビウム is liquid over a 220 K window, from 200 K to 420 K.

位置

表での位置

フレロビウム sits in period 7, group 14. Everything in group 14 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER ポスト遷移金属

All ポスト遷移金属

物語

フレロビウムとは何か、そしてどのように発見されたか

Predicted to sit in an "island of stability" where superheavy nuclei live far longer.

The discovery of フレロビウム

Joint Institute for Nuclear Research(JINR)、ロシア(1999-2009)

ロシアの科学的リーダーシップ:フレロビウムの発見は、ドゥブナのJoint Institute for Nuclear ResearchでYuri Oganessianが率いた国際チームによって成し遂げられた、ロシア核物理学の勝利です。この成果は、超重元素の発見におけるロシアの誇るべき伝統を受け継ぎました。

10年にわたる研究計画:フレロビウムの発見は、1999年から2009年までの10年にわたる体系的な実験に及び、合成技術と検出方法の継続的な改良が必要でした。数多くの失敗を経ても続けられたチームの献身は、科学的忍耐の実例です。

国際協力:JINRが主導した一方で、この発見にはドイツや米国を含む複数の国の科学者が参加しました。この協力は、人類の知識を追求する基礎科学が国境を越えることを示しました。

技術的な突破口:フレロビウムの生成には、新しい標的調製技術、イオンビームの最適化、高度な粒子検出システムの開発が必要でした。これらの革新は、超重元素研究の分野全体を進展させました。

IUPACによる認定:International Union of Pure and Applied Chemistryは2011年にJINRの発見を正式に認定し、チームに命名権を与えました。「フレロビウム」は、JINRにおける超重元素研究の創始者であるGeorgy Flerovを称えた名前です。

科学的遺産:フレロビウムの発見は、超重元素の合成経路に関する理論予測を検証し、安定の島に向けた新たな研究の方向性を開きました。この成果は、周期表の限界を探究し続ける取り組みに刺激を与えました。

世界的な影響:この発見は核物理学における国際協力を強化し、高度な科学施設が継続的な努力と技術革新によって、一見不可能に思える目標を達成できることを示しました。

用途

フレロビウムの用途

核研究への応用

安定の島の探究:フレロビウムは超重元素研究における重要な節目であり、元素が大幅に長い期間存在できる可能性があると予測される「安定の島」の近くに位置しています。その研究は、原子核の殻効果と原子核の安定性の限界に関する重要なデータを提供します。

相対論的化学の研究:原子番号114の元素であるフレロビウムは、相対論的効果が超重元素の化学結合にどのような影響を与えるかを研究する独自の機会を提供します。理論予測では、フレロビウムは14族に属するにもかかわらず希ガスのように振る舞う可能性が示されており、計算化学の検証において非常に興味深い対象となっています。

先端核物理学:フレロビウムの合成にはカルシウム48とプルトニウム244の融合が必要であり、核反応の理解の限界を押し広げます。これらの実験は、極端なエネルギーにおける重イオン衝突の動力学と核融合機構に関する知識を深めます。

検出技術の開発:フレロビウムの生成は、粒子検出システム、計時電子工学、データ収集手法の革新を促します。これらの技術的進歩は、医療物理学、材料科学、宇宙探査など、より広い科学分野にも役立ちます。

国際協力の枠組み:フレロビウム研究は、世界的な科学協力の実例です。ロシア、ドイツ、米国のチームが資源と専門知識を共有し、基礎科学における共通の目標を達成しています。

理論モデルの検証:フレロビウムは、原子構造の量子力学モデル、特に極端な核電荷と相対論的条件下における電子軌道の挙動に関する理論を検証するための実験データを提供します。

未来技術の基盤:フレロビウムの性質を理解することは、現在では想像もつかない方法で技術に革命をもたらす可能性のある、安定した超重元素の発見という長期的な科学目標に貢献します。

研究専用の用途

粒子加速器実験:フレロビウムは、強力なサイクロトロンと線形加速器を備えた専門研究施設内でのみ存在します。フレロビウムの生成には、個々の原子を作り出すために数週間にわたる連続照射が必要であり、各合成は注目すべき科学的成果となります。

核崩壊の分析:科学者はフレロビウムを用いてアルファ崩壊のパターンと自発核分裂の過程を研究し、原子核の安定性の機構と、原子核の挙動を支配する基本的な力に関する知見を得ています。

計算化学の検証:フレロビウムは、超重元素の化学に関する理論予測、特に14族に位置するにもかかわらず希ガスに似た性質を示す可能性を提案するモデルの試験場となります。

先端機器の試験:フレロビウムの検出には、利用可能な中で最も高度な粒子同定システムが必要であり、複数の科学分野に役立つ新技術の開発を促します。

教育研究上の価値:フレロビウムの実験は、核物理学者や大学院生に訓練の機会を提供し、超重元素科学と核計測機器に関する人材の専門性を高めます。

国際的な科学交流:フレロビウム研究は、世界をリードする核物理学研究所間の協力を促進し、国境を越えた知識の共有と技術の進歩を生み出します。

由来

天然での存在

0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements

完全な人工元素

天然形成なし:フレロビウムは、既知のいかなる天然の核過程によっても形成されません。陽子114個の原子核は重すぎて不安定であり、恒星の中心部、超新星、中性子星の環境に存在できないため、完全に人工的な元素です。

実験室でのみ生成:すべてのフレロビウム原子は、粒子加速器内で人工的な核融合によって生成されています。この過程では、プルトニウム244の標的にカルシウム48のイオンを照射し、最適な条件でも1日に数個の原子しか生成できません。

宇宙での生成不可能性:最も極端な宇宙現象でさえ、フレロビウムの原子核を生成して維持するために必要な正確な条件を欠いています。フレロビウムの半減期は短いため、仮に形成されたとしても天文学的に検出される前に崩壊します。

加速器への依存:フレロビウムは、ドイツのGSI HelmholtzzentrumやロシアのJoint Institute for Nuclear Researchのような、極めて専門化された施設にのみ存在します。これらの施設は、核物理学研究における人類の最先端の能力を示しています。

核不安定性の起源:フレロビウムが人工的な元素であることは、核物理学の基本原理に由来します。原子番号が増加すると、陽子間の電磁反発が強い核力をますます上回り、天然の安定性が妨げられます。

将来の合成の可能性:加速器技術の改良によってフレロビウムの生成効率が高まる可能性はありますが、固有の核不安定性と急速な放射性崩壊により、この元素は今後も人工元素であり続けます。

取り扱い

安全性

フレロビウムは放射性です。 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。

極めて強い放射性―最高レベルの安全プロトコル

急速なアルファ崩壊:フレロビウムは、同位体に応じてミリ秒から秒の半減期でアルファ崩壊します。放出されるアルファ粒子は極めて高いエネルギーを持ち、被ばくから数秒以内に生体組織へ深刻な放射線損傷を引き起こす可能性があります。

多重障壁による封じ込め:フレロビウムの研究はすべて、複数の封じ込めシステム、遠隔操作機器、継続的な放射線監視を備えた、厳重に遮蔽された加速器施設内で行われ、職員を致命的な被ばくから保護しています。

自発核分裂のリスク:一部のフレロビウム同位体は自発核分裂を起こし、中性子と核分裂片を非常に大きなエネルギーとともに放出します。この過程は追加の放射線 hazardを生じさせるため、専門的な遮蔽と検出システムが必要です。

十分な訓練を受けた職員のみ:フレロビウムの研究には、広範な放射線安全訓練と放射性物質の取り扱いにおける長年の経験を持つ核物理学者が必要です。厳格な入退室管理により、資格を持つ職員だけが研究区域に入ることを保証しています。

遠隔操作が必須:フレロビウムの極めて強い放射性により、人が直接取り扱うことはできません。すべての合成、検出、分析は、放射線被ばくを最小限に抑えながら科学データの収集を最大化するよう設計された遠隔操作システムを通じて行われます。

環境保護:量が極めて少ないにもかかわらず、フレロビウム研究施設では、封じ込めシステムから放射性汚染が漏出するのを防ぐため、厳格な環境監視と廃棄物管理のプロトコルを維持しています。

簡単な回答

フレロビウム:よくある質問

What is フレロビウム?

フレロビウム (symbol Fl) is element 114 on the periodic table, a ポスト遷移金属 in period 7, group 14. Predicted to sit in an "island of stability" where superheavy nuclei live far longer. At room temperature it is expected to be a liquid, and it is radioactive.

What is the electron configuration of フレロビウム?

フレロビウム's ground-state electron configuration is [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 32, 18, 4 electrons respectively. Its outer shell holds 4 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

What are the melting and boiling points of フレロビウム?

No sample of フレロビウム has ever been condensed, so both figures are calculated rather than measured: it is predicted to melt at 200 K (-73.1 °C) and boil at 420 K (146.9 °C).

What is the atomic mass of フレロビウム?

フレロビウム has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 289, is the mass number of its longest-lived known isotope.

How dense is フレロビウム?

フレロビウム is predicted to have a density of about 14 g/cm³, though no sample large enough to weigh has ever been made. Water is 1.0 g/cm³ for comparison.

Who discovered フレロビウム, and when?

フレロビウム was discovered in 1999 by JINR Dubna & Livermore. It is named after the Flerov Laboratory.

How common is フレロビウム on Earth?

フレロビウム does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.

Is フレロビウム radioactive?

Yes. フレロビウム has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.