𬭛是什么?
𬭛(符号Bh)是元素周期表中的第107号元素,属于7周期7族的过渡金属。 一种超重元素,其化学性质经过逐个原子测试,表现符合族7元素的预测。 在室温下为固态,并具有放射性。
结构
这不是环上点阵图,而是对每个已占据亚层的实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。
测量值
每个条形图显示𬭛在全部118种元素中该属性所处的位置。
来源:IUPAC 2021标准原子量、CRC《化学与物理手册》、NIST。标有~的数值为预测值,而非测量值。
尺寸,按比例显示
半径247 pm——即0.247 nm,因此大约2.02百万个这样的原子并排起来才有一毫米长。
温度范围
𬭛的两种状态转变均未测定——因为同时存在过的原子太少。
背后的故事
一种超重元素,其化学性质经过逐个原子测试,表现符合族7元素的预测。
𬭛于1981年由德国科学家团队首次合成,该团队由Peter Armbruster和Gottfried Münzenberg领导,工作地点是德国达姆施塔特的GSI亥姆霍兹重离子研究中心,使用了先进的重离子加速器技术。这项发现通过用加速到极高能量的铬-54离子轰击铋-209靶,借助核聚变反应生成𬭛-262。德国团队使用先进的探测设备,通过仔细分析放射性衰变链,识别𬭛原子的特征衰变信号,确认了第107号元素的生成。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)针对未发现元素的系统命名规则,该元素最初被赋予临时名称“unnilseptium”(拉丁语意为“一百零七”)。德国研究团队提议以丹麦物理学家Niels Bohr命名为“bohrium”,以纪念他对原子理论和量子力学作出的基础性贡献。然而,当苏联联合核研究所的团队声称早在1976年就合成了该元素,并提议将其命名为“nielsbohrium”时,第107号元素的命名引发了争议。关于优先权和命名的争论持续了多年,双方团队都为各自的主张提交了证据,科学界则仔细评估实验数据。IUPAC最终根据德国团队实验证据的质量和可重复性认可了其主张,并于1997年正式采用名称“bohrium”和符号“Bh”。𬭛的发现是超重元素研究的一项重要成就,证明了人类能够在核稳定性的极限处制造和识别元素。这项合作涉及多个机构,体现了加速器物理和核探测方法多年的技术发展。该发现为合成更重元素铺平了道路,并增进了我们对原子结构基本极限的理解。
用途
𬭛是一种半衰期以秒计的超短寿命人工合成超重元素,目前除基础科学研究外没有实际应用。该元素的存在完全是为了推进我们对核物理、原子结构以及物质理论极限的理解。研究机构利用𬭛研究超重元素的性质,并检验关于核稳定性以及“稳定岛”的理论预测;在“稳定岛”中,某些超重原子核可能具有更长的半衰期。该元素是检验核模型的重要对象,这些模型预测极端条件下物质的行为,帮助科学家了解质子和中子如何在非常重的原子核中相互作用。𬭛的研究有助于增进我们对核壳层结构和决定核稳定性的幻数的认识,并为可能发现寿命更长的超重元素提供线索。研究𬭛的化学性质虽然因其半衰期极短而极具挑战性,但有助于验证关于超重元素应如何发生化学反应以及它们在元素周期表中位置的理论预测。这项研究对于理解原子结构的基本极限,以及稳定的超重元素是否可能具有可用于未来技术的性质,都具有重要意义。用于探测和研究𬭛的技术推动了核物理仪器和研究方法的发展,并促进了粒子探测和核分析能力的提升。虽然𬭛本身目前没有实际应用,但对它的研究所得知识推动了核物理研究,而核物理研究支撑着许多重要技术,包括核能、医用同位素和材料科学。如果发现寿命更长的𬭛同位素或相关超重元素,未来可能会出现应用,从而为专门的技术应用提供独特性质。对该元素的研究还有助于理解恒星核合成以及宇宙中重元素形成的过程。
由于半衰期极短,且粒子加速器只能产生极微量的𬭛,它在日常生活或工业中没有实际应用。该元素只用于配备重离子加速器的主要科研机构开展的先进核物理研究。研究实验室研究𬭛,以了解超重元素的基本性质,并检验核结构理论模型。该元素可作为基准,用于验证预测极端原子量条件下物质行为的计算模型。核物理学家利用𬭛研究探索理论上的“稳定岛”,超重元素在其中可能具有更长的半衰期和潜在的有用性质。对𬭛的研究有助于推动粒子加速器技术和研究罕见核事件的探测方法发展。教育机构将𬭛用作现代核物理和探索原子结构极限过程的教学示例。科学出版物和数据库依靠𬭛研究更新和完善核物理与化学理论模型。国际合作项目研究𬭛,以推进全球对超重元素合成及其性质的认识。该元素的发现和研究展示了现代核物理设施以及国际科学合作的能力。虽然𬭛本身无法实际使用,但对其性质的研究推动了支撑许多核技术的基础科学发展。为研究𬭛而开发的方法,通过更好地理解核过程,促进了核医学、核能和材料科学的发展。
来源
地壳中含量为0 mg/kg · 比0%的元素更丰富
𬭛不会在地球上自然存在,必须通过核聚变反应在粒子加速器中人工制造,因此它是人类技术能够产生的最稀有物质之一。该元素通过以极高能量轰击重靶原子核和较轻的入射原子核来合成,通常使用铋-209靶和铬-54入射粒子,通过核聚变生成𬭛-262。𬭛的生产需要先进的粒子加速器设施,这些设施能够将离子加速到精确能量,并以极高精度将其引导至靶材料上。即使采用最先进的加速器技术,一次也只能产生几个𬭛原子,因此不可能积累可测量数量的该元素。已知最稳定的同位素𬭛-270的半衰期约为61秒,这意味着任何样品中一半的原子会在形成后约一分钟内衰变。𬭛的其他同位素半衰期更短,有些在发生放射性衰变前只能存在几毫秒。该元素极其稀少,因此所有𬭛研究都必须针对单个原子或极少量原子进行,需要极其灵敏的探测设备。𬭛的生产设施仅存在于世界上少数几个地点,包括德国的GSI亥姆霍兹重离子研究中心和日本的RIKEN实验室。𬭛的人工合成性质意味着它没有地质分布或天然储藏,只存在于核物理实验室的受控环境中。𬭛在环境中的浓度实际上为零,因为它会迅速发生放射性衰变,无法在自然界中持续存在。人类迄今制造的𬭛总量少到远不能用肉眼看到,数十年的研究或许只产生了几千个原子。随着加速器技术进步,未来的产量可能增加,但𬭛很可能仍将是科学界已知最稀有的物质之一。
处理
𬭛具有放射性。 它没有稳定同位素——每个原子核都会衰变。的处理需要适当的屏蔽和许可。
由于具有极强的放射性,𬭛带来了独特的安全挑战,但主要危险并非来自元素本身,而是来自其生产和研究过程中涉及的高能辐射与核过程。该元素的强放射性要求采用专门的辐射安全规程和防护系统,以便在研究环境中处理高放射性材料。接触𬭛的工作人员必须佩戴适当的辐射监测设备,并遵守严格规程,以尽量减少电离辐射暴露。𬭛的半衰期很短,样品会迅速衰变成其他放射性元素,产生需要谨慎监测和防护的复杂衰变产物混合物。生产𬭛的设施必须配备先进的辐射屏蔽、通风系统和废物管理能力,以处理高放射性材料。主要安全问题不是直接接触𬭛原子,因为其数量极少,可以忽略不计,而是暴露于与其生产和衰变相关的强辐射场中。𬭛研究设施的工作人员必须接受辐射安全和放射性材料事故应急响应程序方面的专门培训。研究环境需要持续监测辐射水平,并严格遵守辐射暴露的ALARA(在合理可行的范围内尽量低)原则。必须制定应急程序,以应对加速器设施中可能发生的放射性污染事故或设备故障。𬭛研究产生的废物含有各种半衰期不同的放射性衰变产物,需要长期储存和监测。由于产生的𬭛数量极少,传统化学毒性并不是主要问题,但辐射安全仍然至关重要。孕妇和18岁以下人员通常不得进入开展𬭛研究的区域,因为他们对辐射更加敏感。
快速解答
𬭛(符号Bh)是元素周期表中的第107号元素,属于7周期7族的过渡金属。 一种超重元素,其化学性质经过逐个原子测试,表现符合族7元素的预测。 在室温下为固态,并具有放射性。
[Rn] 5f¹⁴ 6d⁵ 7s²,共有7个已占据的电子层,电子分布为2, 8, 18, 32, 32, 13, 2。𬭛没有稳定同位素,因此没有标准原子量。所列数值272是其已知寿命最长同位素的质量数。
预计𬭛的密度约为37.1 g/cm³,但从未制得足够大的样品来称量。作为比较,水的密度为1.0 g/cm³。
𬭛由GSI Darmstadt于1981年发现。 它以niels Bohr命名。
𬭛在地球上不会以任何有意义的数量自然存在——它是在反应堆或加速器中制得的。
是。𬭛没有稳定同位素——它的每个原子核都会衰变。 自然界中不存在可用数量的该元素,必须通过合成获得。