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 нихоний 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
Нихоний is liquid over a 700 K window, from 700 K to 1400 K.
История
The first element discovered and named by an Asian research team.
Историческое достижение: Нихоний стал первым открытым в Японии химическим элементом, что стало выдающимся достижением японской науки и принесло ему признание как одному из наиболее значимых научных открытий XXI века.
Руководство RIKEN: Группа первооткрывателей под руководством Kosuke Morita в Центре ускорительной науки Nishina при RIKEN почти десять лет совершенствовала методы синтеза, необходимые для создания этого сверхтяжёлого элемента. Их настойчивость после многих лет неудачных попыток служит примером научной преданности делу.
Прорывные эксперименты: В период с 2004 по 2012 год группа успешно создала три атома Нихония, облучая мишени из Висмута-209 ионами Цинка-70 в линейном ускорителе. Каждый успешный синтез требовал нескольких месяцев непрерывной работы и точной настройки экспериментальных условий.
Международное признание: Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) официально признал открытие RIKEN в 2015 году, предоставив Японии право дать название элементу 113. Название «Нихоний» происходит от слова «Nihon», японского названия Японии.
Технологические инновации: Для открытия потребовалась разработка новых систем обнаружения, способных идентифицировать отдельные атомы среди миллиардов фоновых частиц. Эти инновации способствовали развитию приборов для ядерной физики и методов анализа данных во всём мире.
Глобальное научное значение: Открытие Нихония подтвердило теоретические предсказания о синтезе сверхтяжёлых элементов и открыло новые возможности для исследования границ периодической таблицы. Это достижение стимулировало расширение международного сотрудничества в исследованиях сверхтяжёлых элементов.
Культурное значение: Помимо научной важности, Нихоний представляет вклад Японии в фундаментальные знания человечества, вдохновляя гордость научными достижениями Японии и мотивируя будущие поколения исследователей.
Применение
Исследования в области ядерной физики: Нихоний служит важным этапом в изучении синтеза сверхтяжёлых элементов и закономерностей их распада. Для его создания необходимо облучать мишени из Висмута-209 ионами Цинка-70 в ускорителях частиц, что позволяет получить представление о механизмах ядерных реакций при чрезвычайно высоких энергиях.
Изучение острова стабильности: Как элемент 113, Нихоний занимает стратегическое положение на пути к теоретически предсказанному «острову стабильности», где сверхтяжёлые элементы могут существовать дольше. Исследования сосредоточены на определении того, обладает ли Нихоний повышенной стабильностью по сравнению с соседними элементами, что потенциально подтвердило бы теоретические предсказания о замыканиях ядерных оболочек.
Исследования фундаментальной химии: Несмотря на короткий период полураспада, исследования Нихония помогают понять, как релятивистские эффекты влияют на химическую связь в сверхтяжёлых элементах. Теоретические расчёты предполагают, что Нихоний может вести себя подобно Таллию, но значительно отличаться от него из-за релятивистского сжатия электронных орбиталей.
Передовые технологии обнаружения: Создание Нихония требует новейших систем обнаружения частиц и сложных методов анализа данных. Эти технологические разработки расширяют возможности ядерного приборостроения и приносят пользу областям от медицинской визуализации до материаловедения.
Международное научное сотрудничество: Исследования Нихония служат примером глобального научного сотрудничества: команды из RIKEN (Япония), GSI (Германия) и других учреждений обмениваются знаниями и ресурсами, расширяя границы синтеза элементов.
Образовательное значение: Как первый открытый в Японии элемент, Нихоний вдохновляет новые поколения учёных и показывает, как настойчивые исследования позволяют достигать, казалось бы, невозможных целей, стимулируя дальнейшее изучение неизвестного.
Эксперименты на ускорителях частиц: Нихоний существует только в высокоспециализированных исследовательских центрах, оснащённых линейными ускорителями и системами ионных пучков. Для получения всего нескольких атомов эти эксперименты требуют непрерывного облучения в течение нескольких месяцев, поэтому каждое создание Нихония является значительным научным достижением.
Исследования ядерного распада: Учёные используют Нихоний для изучения цепочек альфа-распада и осколков деления, получая данные о стабильности ядер и силах, удерживающих атомные ядра вместе. Каждый распавшийся атом Нихония предоставляет ценную информацию о поведении сверхтяжёлых элементов.
Проверка теоретических моделей: Нихоний служит объектом проверки квантово-механических моделей строения атома, особенно теорий о поведении электронных орбиталей при экстремальных ядерных зарядах и в релятивистских условиях.
Разработка передового оборудования: Создание и обнаружение Нихония стимулируют развитие технологий обнаружения частиц, систем синхронизации и методов сбора данных, которые приносят пользу более широким научным исследованиям.
Международная координация исследований: Эксперименты с Нихонием требуют координации между несколькими исследовательскими учреждениями, способствуя сотрудничеству и обмену знаниями в мировом научном сообществе.
Потенциал будущего применения: Хотя в настоящее время Нихоний используется только в исследованиях, понимание его свойств способствует долгосрочной цели — открытию стабильных сверхтяжёлых элементов, которые могут найти практическое применение в передовых технологиях.
Откуда он берётся
0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements
Отсутствие в природе: В настоящее время Нихоний не встречается в природе нигде во Вселенной. Его атомное ядро содержит 113 протонов, поэтому оно слишком тяжёлое и нестабильное, чтобы образоваться в результате естественных ядерных процессов или сохраниться в звёздных средах.
Только искусственное создание: Каждый атом Нихония был создан искусственно в ускорителях частиц посредством реакций ядерного синтеза. Процесс включает ускорение ионов Цинка-70 до чрезвычайно высоких энергий и направление их на мишени из Висмута-209; в результате скорость синтеза составляет всего несколько атомов в неделю.
Отсутствие в космосе: Даже в самых экстремальных космических условиях — например, при слиянии нейтронных звёзд, вспышках сверхновых или в ядрах массивных звёзд — условия недостаточны для создания и сохранения ядер Нихония. Из-за короткого периода полураспада любой образовавшийся Нихоний распался бы до обнаружения.
Существование только в лаборатории: Линейный ускоритель RIKEN в Японии является основным местом, где Нихоний успешно синтезировали. Элемент существует всего несколько миллисекунд, после чего претерпевает альфа-распад, что делает его изучение чрезвычайно сложным.
Ядерная нестабильность: Синтетическая природа Нихония обусловлена фундаментальной нестабильностью тяжёлых атомных ядер. С увеличением числа протонов электромагнитное отталкивание между ними становится сильнее ядерного взаимодействия, удерживающего ядро вместе.
Потенциал будущего синтеза: Передовые технологии ускорителей частиц в конечном счёте могут обеспечить более эффективное производство Нихония, однако из-за присущей ему ядерной нестабильности этот элемент всегда будет оставаться синтетическим.
Обращение
Нихоний радиоактивен. It has no stable isotope — every nucleus decays. Для обращения требуются соответствующие средства защиты и лицензия.
Интенсивное альфа-излучение: Нихоний быстро претерпевает альфа-распад с периодом полураспада около 8 миллисекунд, испуская альфа-частицы высокой энергии, которые создают серьёзную радиационную опасность. Даже микроскопические количества привели бы к смертельным дозам облучения в течение нескольких секунд после воздействия.
Специализированная изоляция: Все исследования Нихония проводятся внутри хорошо защищённых сооружений с ускорителями частиц и несколькими барьерами изоляции. Работники должны соблюдать безопасную дистанцию и использовать оборудование для дистанционного обращения, чтобы предотвратить прямое воздействие излучения.
Опасности цепочки распада: При распаде Нихония образуется ряд радиоактивных дочерних ядер, каждое из которых создаёт дополнительные радиационные риски. При оценке протоколов безопасности и требований к изоляции необходимо учитывать всю цепочку распада.
Протоколы исследовательского учреждения: Работать с Нихонием могут только подготовленные специалисты по ядерной физике, прошедшие обширное обучение по радиационной безопасности. В учреждениях необходимы непрерывный радиационный контроль, процедуры реагирования на чрезвычайные ситуации и строгий контроль доступа для защиты персонала и окружающей среды.
Запрет на прямое обращение: Из-за экстремальной радиоактивности и короткого периода полураспада Нихония прямое обращение с ним невозможно. Все взаимодействия осуществляются с помощью дистанционных систем и оборудования для обнаружения, предназначенных для минимизации воздействия на людей при максимальном сборе научных данных.
Экологические аспекты: Хотя количество Нихония чрезвычайно мало, надлежащие процедуры утилизации гарантируют, что радиоактивное загрязнение не выйдет за пределы лабораторных систем изоляции. Долгосрочный мониторинг подтверждает полный распад всех радиоактивных материалов.
Краткие ответы
Нихоний (symbol Nh) is element 113 on the periodic table, a постпереходный металл in period 7, group 13. The first element discovered and named by an Asian research team. At room temperature it is expected to be a solid, and it is radioactive.
[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p¹, giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 electrons respectively. Its outer shell holds 3 electrons, which is what sets its bonding behaviour.No sample of нихоний has ever been condensed, so both figures are calculated rather than measured: it is predicted to melt at 700 K (426.9 °C) and boil at 1400 K (1126.9 °C).
Нихоний has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 284, is the mass number of its longest-lived known isotope.
Нихоний is predicted to have a density of about 16 g/cm³, though no sample large enough to weigh has ever been made. Water is 1.0 g/cm³ for comparison.
Нихоний was discovered in 2004 by RIKEN, Japan. It is named after nihon, "Japan".
Нихоний does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.
Yes. Нихоний has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.