105 Db 𬭊 268*
过渡金属 d区 第7周期 第5族 放射性 合成

𬭊

Db · 元素105 · 过渡金属

以俄罗斯小镇Dubna命名,超重元素化学的大量先驱研究在那里开展。

20°C时的状态 固态
原子量 268 u
电子排布[Rn] 5f¹⁴ 6d³ 7s²

结构

𬭊原子

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。

轨道云

测量值

属性表

每个条形图显示𬭊在全部118种元素中该属性所处的位置。

物理

密度 29.3 g/cm³~ 96%
熔点 —
沸点 —
比热容 —
热导率 —

原子

原子半径 247 pm~ 85%
共价半径 149 pm~
范德华半径 247 pm~

电子

电负性 —
电离能 665.7 kJ/mol~ 47%
电子亲和能 —

存在情况

地壳中的丰度 0 mg/kg 0%

身份

符号Db
原子序数105
原子量268 u
类别过渡金属
区d
晶体结构unknown
氧化态+5
发现1967
发现者JINR Dubna & Berkeley

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

𬭊的原子有多大?

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

固态、液态、气态——以及转变时机

𬭊的两种状态转变均未测定——因为同时存在过的原子太少。

所在位置

在表中的位置

𬭊位于第7周期、第5族。 第5族中的所有元素具有相同的最外层电子数,因此它们的性质非常相似。

其他过渡金属

所有过渡金属

背后的故事

𬭊是什么,以及我们如何发现它

以俄罗斯小镇Dubna命名,超重元素化学的大量先驱研究在那里开展。

𬭊的发现

冷战时期的科学竞争(1967-1970)

𬭊的发现成为杜布纳的苏联科学家与伯克利的美国研究人员之间又一场激烈的冷战竞争。两支团队都声称优先制造出了105号元素,导致名称之争和持续数十年的争议,最终由国际委员会解决。

苏联杜布纳方面的主张

1967年,联合核研究所格奥尔基·弗廖罗夫的团队报告称,用氖-22离子轰击镅-243制造出了105号元素。他们提议以丹麦物理学家尼尔斯·玻尔命名为“nielsbohrium”,玻尔是原子结构理论的先驱。

伯克利实验室的回应

1970年,伯克利实验室艾伯特·吉奥索的团队报告称,使用氮-15离子轰击锫-249独立完成了合成。他们提议以德国化学家奥托·哈恩命名为“hahnium”,以纪念这位核裂变发现者,从而造成了外交性的命名难题。

国际决议

IUPAC于1997年采用“dubnium”这一名称,纪念俄罗斯科研城市杜布纳,联合核研究所就位于此地。这一决定认可了两支团队的贡献,同时选择了一个地理上中性的名称。

现代验证

近期的先进探测技术证实了𬭊的性质,并促成了新同位素的发现,包括2025年对𬭊-255的确认及其详细裂变研究,验证了关于超重元素核行为的理论预测。

用途

𬭊的用途

超重元素化学研究

𬭊是理解超重元素化学周期性的重要研究对象,帮助科学家确定在极端核电荷条件下化学性质如何变化。研究重点是验证关于超重区域第5族化学性质的理论预测。

核裂变研究

科学家利用𬭊研究自发裂变过程和核稳定性极限。最近发现的𬭊-255为奇Z同位素的裂变行为提供了新见解,有助于理解原子存在极限条件下的核结构。

相对论效应研究

𬭊使相对论化学的开创性研究成为可能。在极端核电荷作用下,电子速度接近光速的较大部分。这些研究能够验证量子力学计算,并预测尚未发现的更重元素的化学行为。

核模型验证

研究团队利用𬭊的数据检验和改进预测超重元素性质、稳定性和最佳合成途径的理论核模型。这项研究为未来尝试制造理论预测的“稳定岛”中的元素提供指导。

高级合成技术开发

𬭊研究推动超重元素制备方法创新,包括优化离子束能量、靶材制备技术,以及从复杂反应产物中分离单个原子的分离化学方法。

世界一流研究设施中的应用

𬭊的应用仍局限于包括GSI亥姆霍兹重离子研究中心、伯克利实验室、RIKEN以及JINR杜布纳弗廖罗夫实验室在内的顶尖核研究实验室。这些机构利用𬭊开展基础超重元素物理和化学研究。

核能谱分析

研究团队利用𬭊进行精密核测量,包括α衰变能谱分析、γ射线探测和核寿命测定。这些实验为理解超重元素区域的核结构提供了重要数据。

单原子化学研究

科学家利用𬭊开展开创性的逐原子化学研究,使用先进的色谱和萃取技术探究其化学性质。这些研究代表了能够对单个原子进行化学表征的终极前沿。

探测技术进步

𬭊研究推动开发超灵敏探测系统,包括磁分离器、飞行时间分析器和先进的粒子识别系统,不断拓展核仪器能力的边界。

来源

自然存在

地壳中含量为0 mg/kg · 比0%的元素更丰富

完全由人工合成的元素

𬭊不存在于自然界的任何地方,只能通过先进粒子加速器中的人工核合成制造。这种超重元素代表了自宇宙核合成开始以来从未自然存在过的物质。

基于加速器的制备

科学家用氮-15离子轰击锫-249靶,或在直线加速器中用氖-22离子轰击镅-243来制造𬭊。这些聚变反应需要精确校准能量,以克服巨大的静电势垒。

极短的半衰期

最稳定的𬭊同位素268Db的半衰期只有1.2天,而大多数同位素会在几秒或几分钟内衰变。最近发现的255Db展示了奇Z超重同位素的核稳定性范围。

单个原子的制备

全球𬭊的产量以每次合成事件产生的单个原子数计算,在最佳运行条件下,成功实验每小时可能产生1-5个原子。全球所有设施的年产量总计不足数千个原子。

普遍不存在于自然界

不同于通过恒星核合成、超新星或宇宙射线相互作用形成的元素,𬭊由于半衰期极短且核反应要求高度特殊,无法自然形成。它只存在于人类技术成就之中。

处理

安全

𬭊具有放射性。 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。

严重放射性危害

极度谨慎:𬭊是一种具有高度放射性的超重元素,会发生α衰变和自发裂变,释放危险的高能粒子和中子辐射。即使是微量物质,也需要最高级别的辐射防护和专门的密封系统。

α衰变和裂变威胁

𬭊同位素会释放高能α粒子并发生自发裂变,产生包括裂变碎片、中子和伽马射线在内的多种辐射危害。内部污染会导致严重的辐射中毒,并可能引发致命的急性放射病。

最高级别的密封要求

研究需要重型屏蔽热室、远程操作系统、中子探测设备以及连续的多参数辐射监测。处理𬭊样品时,人员必须保持安全距离,并且只能使用机器人进行操作。

长期污染危害

所有接触𬭊的材料都会变成高放射性废物,需要专门的长期储存和监测。污染会造成持续存在的辐射危害,必须按照最严格的核安全规程和法规进行管理。

快速解答

𬭊:常见问题

𬭊是什么?

𬭊(符号Db)是元素周期表中的第105号元素,属于7周期5族的过渡金属。 以俄罗斯小镇Dubna命名,超重元素化学的大量先驱研究在那里开展。 在室温下为固态,并具有放射性。

𬭊的电子排布是什么?

𬭊的基态电子排布为[Rn] 5f¹⁴ 6d³ 7s²,共有7个已占据的电子层,电子分布为2, 8, 18, 32, 32, 11, 2。

𬭊的原子量是多少?

𬭊没有稳定同位素,因此没有标准原子量。所列数值268是其已知寿命最长同位素的质量数。

𬭊的密度是多少?

预计𬭊的密度约为29.3 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。

谁发现了𬭊,是在什么时候?

𬭊由JINR Dubna & Berkeley于1967年发现。 它以dubna,俄罗斯命名。

𬭊在地球上有多常见?

𬭊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。

𬭊具有放射性吗?

是。𬭊没有稳定同位素——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。