Bh · Element 107 · Manganese group
A superheavy element whose chemistry, tested one atom at a time, behaves as predicted for group 7.
Строение
Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.
Измеренные значения
Каждая полоса показывает, какое место борий занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Radius 247 pm — that is 0.247 nm, so about 2024 million of them side by side would span a millimetre.
Тепловой диапазон
Для борий не измерена ни одна из переходных температур — одновременно существовало слишком мало атомов.
История
A superheavy element whose chemistry, tested one atom at a time, behaves as predicted for group 7.
Борий впервые синтезировали в 1981 году немецкие учёные под руководством Peter Armbruster и Gottfried Münzenberg в Центре исследований тяжёлых ионов GSI Helmholtz в Дармштадте, Германия, используя передовую технологию ускорения тяжёлых ионов. Открытие было связано с бомбардировкой мишеней из висмута-209 ионами хрома-54, ускоренными до чрезвычайно высоких энергий, в результате чего посредством реакций ядерного синтеза был создан борий-262. Немецкая команда использовала сложное оборудование для обнаружения, чтобы выявить характерные признаки распада атомов бория и подтвердить создание элемента 107 посредством тщательного анализа цепочек радиоактивного распада. Первоначально элемент получил временное название «аннилсептий» (что на латыни означает «один-ноль-семь») в соответствии с систематическими правилами Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) для ещё не открытых элементов. Немецкая исследовательская группа предложила название «борий» в честь датского физика Niels Bohr, внёсшего фундаментальный вклад в атомную теорию и квантовую механику. Однако название элемента 107 стало предметом споров, когда советская команда из Объединённого института ядерных исследований в Дубне заявила, что синтезировала этот элемент раньше, в 1976 году, и предложила название «нильсборий». Спор о приоритете и названии продолжался несколько лет: обе команды представляли доказательства своих утверждений, а научное сообщество тщательно оценивало экспериментальные данные. В конечном итоге IUPAC признал утверждение немецкой команды, основываясь на качестве и воспроизводимости её экспериментальных доказательств, и официально утвердил название «борий» с символом «Bh» в 1997 году. Открытие бория стало значительным достижением в исследовании сверхтяжёлых элементов и продемонстрировало способность создавать и идентифицировать элементы на самых границах ядерной стабильности. В совместной работе участвовали несколько учреждений; она стала результатом многолетнего технологического развития физики ускорителей и методов ядерного обнаружения. Это открытие проложило путь к синтезу ещё более тяжёлых элементов и расширило наше понимание фундаментальных пределов атомной структуры.
Применение
Борий, будучи искусственным сверхтяжёлым элементом с чрезвычайно коротким периодом полураспада, измеряемым секундами, в настоящее время не имеет практического применения за пределами фундаментальных научных исследований. Элемент существует исключительно для расширения нашего понимания ядерной физики, атомной структуры и теоретических пределов существования материи. Исследовательские центры используют борий для изучения свойств сверхтяжёлых элементов и проверки теоретических предсказаний о ядерной стабильности и предполагаемом «острове стабильности», где некоторые сверхтяжёлые ядра могут иметь более длительные периоды полураспада. Элемент служит важным тестовым примером для ядерных моделей, предсказывающих поведение материи в экстремальных условиях, помогая учёным понять, как протоны и нейтроны взаимодействуют в очень тяжёлых ядрах. Исследования бория расширяют наши знания о структуре ядерных оболочек и магических числах, определяющих ядерную стабильность, и дают представление о процессах, которые могут привести к открытию более долгоживущих сверхтяжёлых элементов. Изучение химических свойств бория, хотя и чрезвычайно сложно из-за его короткого периода полураспада, помогает подтвердить теоретические предсказания о химическом поведении сверхтяжёлых элементов и их положении в периодической таблице. Эти исследования имеют значение для понимания фундаментальных пределов атомной структуры и вопроса о том, могут ли существовать стабильные сверхтяжёлые элементы со свойствами, полезными для технологий будущего. Методы, разработанные для обнаружения и изучения бория, усовершенствовали приборы и методологию ядерной физики, способствуя развитию возможностей обнаружения частиц и ядерного анализа. Хотя сам борий в настоящее время не имеет практического применения, знания, полученные при его изучении, способствуют исследованиям в области ядерной физики, лежащим в основе многих важных технологий, включая ядерную энергетику, медицинские изотопы и материаловедение. Будущие применения могут появиться, если будут открыты более долгоживущие изотопы бория или родственные сверхтяжёлые элементы, потенциально обладающие уникальными свойствами для специализированных технологических задач. Изучение элемента также способствует пониманию звёздного нуклеосинтеза и процессов, в результате которых во Вселенной образуются тяжёлые элементы.
Борий не имеет практического применения в повседневной жизни или промышленности из-за чрезвычайно короткого периода полураспада и ничтожных количеств, которые можно получить в ускорителях частиц. Элемент используется исключительно в передовых исследованиях ядерной физики в крупных научных учреждениях, оснащённых ускорителями тяжёлых ионов. Исследовательские лаборатории изучают борий, чтобы понять фундаментальные свойства сверхтяжёлых элементов и проверить теоретические модели ядерной структуры. Элемент служит эталоном для проверки вычислительных моделей, предсказывающих поведение материи при экстремальных значениях атомной массы. Ядерные физики используют исследования бория для изучения теоретического «острова стабильности», где сверхтяжёлые элементы могут иметь более длительные периоды полураспада и потенциально полезные свойства. Изучение бория способствует развитию технологий ускорителей частиц и методов обнаружения, применяемых для исследования редких ядерных событий. Образовательные учреждения используют борий как пример современной ядерной физики и продолжающегося поиска пределов атомной структуры. Научные публикации и базы данных используют результаты исследований бория для обновления и уточнения теоретических моделей ядерной физики и химии. Международные научные объединения изучают борий, чтобы расширять мировое понимание синтеза и свойств сверхтяжёлых элементов. Открытие и изучение элемента демонстрируют возможности современных установок ядерной физики и международного научного сотрудничества. Хотя сам борий нельзя использовать практически, исследования его свойств развивают фундаментальную науку, лежащую в основе многих ядерных технологий. Методики, разработанные для исследований бория, способствуют совершенствованию ядерной медицины, ядерной энергетики и материаловедения благодаря более глубокому пониманию ядерных процессов.
Откуда он берётся
0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements
Борий не встречается в природе на Земле и должен искусственно создаваться в ускорителях частиц посредством реакций ядерного синтеза, что делает его одним из редчайших веществ, которые может производить человеческая технология. Элемент синтезируют, бомбардируя тяжёлые ядра-мишени более лёгкими ядрами-снарядами при чрезвычайно высоких энергиях; обычно используют мишени из висмута-209 и снаряды из хрома-54, чтобы получить борий-262 посредством ядерного синтеза. Производство бория требует сложных ускорительных установок, способных разгонять ионы до точно заданных энергий и направлять их на материалы-мишени с исключительной точностью. За один раз можно получить лишь несколько атомов бория даже с использованием самых передовых технологий ускорения, поэтому накопить измеримое количество элемента невозможно. Наиболее стабильный известный изотоп, борий-270, имеет период полураспада приблизительно 61 секунду, то есть половина любого образца распадётся примерно в течение одной минуты после создания. Другие изотопы бория имеют ещё более короткие периоды полураспада, а некоторые существуют лишь миллисекунды, прежде чем подвергнуться радиоактивному распаду. Чрезвычайная редкость элемента означает, что все исследования бория должны проводиться на отдельных атомах или очень небольшом количестве атомов, что требует невероятно чувствительного оборудования для обнаружения. Установки по производству бория существуют лишь в нескольких местах по всему миру, включая Центр исследований тяжёлых ионов GSI Helmholtz в Германии и лабораторию RIKEN в Японии. Синтетическая природа бория означает, что у него нет геологического распространения или природных резервуаров: он существует только в контролируемой среде лабораторий ядерной физики. Концентрации бория в окружающей среде практически равны нулю, поскольку из-за быстрого радиоактивного распада элемент не может сохраняться в природе. Общее количество бория, когда-либо произведённого человечеством, слишком мало, чтобы его можно было увидеть невооружённым глазом; за десятилетия исследований, вероятно, было создано всего несколько тысяч атомов. В будущем производство может увеличиться по мере развития ускорительной техники, однако борий, вероятно, останется одним из редчайших веществ, известных науке.
Обращение
Борий радиоактивен. It has no stable isotope — every nucleus decays. Для обращения требуются соответствующие средства защиты и лицензия.
Борий создаёт уникальные проблемы с точки зрения безопасности из-за своей чрезвычайной радиоактивности, хотя основная опасность исходит не от самого элемента, а от высокоэнергетического излучения и ядерных процессов, связанных с его производством и изучением. Интенсивная радиоактивность элемента требует специальных протоколов радиационной безопасности и защитных систем, предназначенных для работы с высокорадиоактивными материалами в исследовательской среде. Персонал, работающий с борийом, должен носить соответствующее оборудование для радиационного контроля и соблюдать строгие протоколы минимизации воздействия ионизирующего излучения. Короткий период полураспада бория означает, что образцы быстро распадаются на другие радиоактивные элементы, образуя сложную смесь продуктов распада, требующую тщательного контроля и изоляции. Установки, производящие борий, должны быть оснащены сложными системами радиационной защиты, вентиляции и обращения с отходами, предназначенными для высокорадиоактивных материалов. Основная проблема безопасности связана не с непосредственным контактом с атомами бория, существующими в настолько малых количествах, что ими можно пренебречь, а с воздействием интенсивных радиационных полей, возникающих при его производстве и распаде. Работники исследовательских установок, где изучают борий, должны проходить специальное обучение по радиационной безопасности и процедурам реагирования на чрезвычайные ситуации с радиоактивными материалами. В исследовательской среде необходимы постоянный контроль уровней радиации и строгое соблюдение принципов ALARA («настолько низкий уровень, насколько это разумно достижимо») в отношении радиационного воздействия. Должны быть предусмотрены аварийные процедуры на случай возможного радиоактивного загрязнения или отказа оборудования на ускорительных установках. Отходы исследований бория требуют длительного хранения и контроля из-за присутствия различных радиоактивных продуктов распада с разными периодами полураспада. Чрезвычайно малые количества производимого бория означают, что обычная химическая токсичность не представляет значительной опасности, однако радиационная безопасность остаётся первостепенной. Беременные женщины и лица младше 18 лет обычно не допускаются в зоны, где проводятся исследования бория, из-за повышенной чувствительности к радиации.
Краткие ответы
Борий (symbol Bh) is element 107 on the periodic table, a переходный металл 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.Борий 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.
Борий 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.
Борий was discovered in 1981 by GSI Darmstadt. It is named after niels Bohr.
Борий does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.
Yes. Борий has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.