114 Fl 𫓧 289*
后过渡金属 p区 第7周期 第14族 放射性 合成

𫓧

Fl · 元素114 · 后过渡金属

预计位于“稳定岛”中,超重原子核在那里存在的时间会长得多。

20°C时的状态 固态~
原子量 289 u
电子排布[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p²

结构

𫓧原子

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

每个条形图显示𫓧在全部118种元素中该属性所处的位置。

物理

密度 14 g/cm³~ 79%
熔点 200 K~ 9%
沸点 420 K~ 12%
比热容 —
热导率 —

原子

原子半径 247 pm~ 85%
共价半径 143 pm~
范德华半径 247 pm~

电子

电负性 —
电离能 820.1 kJ/mol~ 71%
电子亲和能 —

存在情况

地壳中的丰度 0 mg/kg 0%

身份

符号Fl
原子序数114
原子量289 u
类别后过渡金属
区p
晶体结构unknown
氧化态0, +2, +4
发现1999
发现者JINR Dubna & Livermore

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

𫓧的原子有多大?

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

𫓧在220 K的范围内呈液态,温度从200 K到420 K。

所在位置

在表中的位置

𫓧位于第7周期、第14族。 第14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。

其他后过渡金属

所有后过渡金属

背后的故事

𫓧是什么,以及我们如何发现它

预计位于“稳定岛”中,超重原子核在那里存在的时间会长得多。

𫓧的发现

Joint Institute for Nuclear Research(JINR),俄罗斯(1999-2009)

俄罗斯科学领导力:𫓧的发现是俄罗斯核物理学的一项胜利,由Yuri Oganessian领导的国际团队在Dubna的Joint Institute for Nuclear Research完成。这一成就延续了俄罗斯在超重元素发现方面的卓越传统。

持续十年的研究计划:𫓧的发现历经1999年至2009年的系统性实验,持续十年之久,需要不断改进合成技术和检测方法。团队在多次失败尝试中坚持不懈,体现了科学探索的毅力。

国际合作:虽然该发现由JINR领导,但也有来自包括德国和美国在内多个国家的科学家参与。这种合作表明,在追求人类知识的过程中,基础科学能够超越国界。

技术突破:制备𫓧需要开发新的靶材制备技术、离子束优化方法和先进粒子检测系统。这些创新推动了整个超重元素研究领域的发展。

IUPAC认可:国际纯粹与应用化学联合会于2011年正式认可JINR的发现,并授予该团队命名权。“Flerovium”用于纪念Georgy Flerov,他是JINR超重元素研究的创始人。

科学遗产:𫓧的发现验证了关于超重元素合成路径的理论预测,并为进一步探索稳定岛开辟了新的研究方向。这项成就激励人们继续探索元素周期表的极限。

全球影响:这一发现加强了核物理领域的国际合作,并展示了先进科学设施如何通过持续努力和技术创新实现看似不可能的目标。

用途

𫓧的用途

核研究应用

稳定岛探索:𫓧代表了超重元素研究中的一个重要里程碑,位于理论预测的“稳定岛”附近,该区域的元素可能存在更长的时间。对它的研究为了解原子核壳层效应以及原子核稳定性的极限提供了关键数据。

相对论化学研究:作为114号元素,𫓧为研究相对论效应如何影响超重元素中的化学键提供了独特机会。理论预测表明,尽管𫓧位于第14族,但它的行为可能类似稀有气体,这使其成为验证计算化学模型的有趣对象。

先进核物理研究:𫓧的合成需要将钙-48与钚-244进行聚变,推动了对核反应机制理解的边界。这些实验增进了人们对重离子碰撞动力学以及极高能量下核聚变机制的认识。

检测技术开发:𫓧的制备推动了粒子检测系统、计时电子学和数据采集方法的创新。这些技术进步惠及包括医学物理、材料科学和太空探索在内的更广泛科学领域。

国际合作框架:𫓧研究体现了全球科学合作,来自俄罗斯、德国和美国的团队共享资源和专业知识,以实现基础科学领域的共同目标。

理论模型验证:𫓧提供了用于检验原子结构量子力学模型的实验数据,尤其是关于极高原子核电荷和相对论条件下电子轨道行为的理论。

未来技术基础:了解𫓧的性质有助于实现长期科学目标:发现稳定的超重元素,并以目前难以想象的方式推动技术变革。

仅用于研究

粒子加速器实验:𫓧只存在于配备强力回旋加速器和直线加速器的专门研究设施中。制备𫓧需要连续轰击数周才能产生单个原子,因此每次合成都属于非凡的科学成就。

核衰变分析:科学家利用𫓧研究α衰变模式和自发裂变过程,从而深入了解核稳定性机制以及支配原子核行为的基本力。

计算化学验证:𫓧可作为检验超重元素化学理论预测的平台,尤其是检验尽管它位于第14族、却可能表现出类似稀有气体性质的模型。

先进仪器测试:𫓧的检测需要现有最先进的粒子鉴别系统,从而推动新技术的发展,并惠及多个科学学科。

教育研究价值:𫓧实验为核物理学家和研究生提供培训机会,促进超重元素科学和核仪器领域专业能力的发展。

国际科学交流:𫓧研究促进了世界领先核物理实验室之间的合作,推动跨国界的知识共享和技术进步。

来源

自然存在

地壳中含量为0 mg/kg · 比0%的元素更丰富

纯人工合成元素

无法自然形成:𫓧无法通过任何已知的自然核过程形成。它含有114个质子的原子核过重且不稳定,无法存在于恒星核心、超新星或中子星环境中,因此只能人工制备。

仅能在实验室制备:每个𫓧原子都通过粒子加速器中的人工核聚变产生。该过程包括用钙-48离子轰击钚-244靶材,在最佳条件下每天只能实现几次原子级聚变。

宇宙中不可能形成:即使是最极端的宇宙事件,也缺乏形成并保存𫓧原子核所需的精确条件。𫓧的半衰期很短,即使假设形成了𫓧,也会在天文探测前衰变。

依赖加速器:𫓧只存在于德国GSI Helmholtzzentrum和俄罗斯Joint Institute for Nuclear Research等高度专业化设施中。这些设施代表了人类在核物理研究方面最先进的能力。

核不稳定性的根源:𫓧的人工合成性质源于基本核物理原理。随着原子序数增加,质子之间的电磁斥力越来越强,最终超过强核力,从而阻止自然稳定性的形成。

未来合成前景:尽管改进的加速器技术可能提高𫓧的制备效率,但由于其固有的核不稳定性和快速放射性衰变,该元素仍将保持人工合成的性质。

处理

安全

𫓧具有放射性。 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。

强放射性——极严格的安全规程

快速α衰变:𫓧会发生α衰变,其半衰期根据同位素不同,从毫秒到秒不等。释放的α粒子具有极高能量,暴露数秒内即可对生物组织造成严重辐射损伤。

多重屏障防护:所有𫓧研究都在高度屏蔽的加速器设施内进行,设施配备多重隔离系统、远程操作设备和持续辐射监测,以保护人员免受致命暴露。

自发裂变风险:某些𫓧同位素会发生自发裂变,释放具有巨大能量的中子和裂变碎片。该过程会产生额外的辐射危害,需要专门的屏蔽和检测系统。

仅限受过严格培训的人员:𫓧研究要求核物理学家具备全面的辐射安全培训,并拥有多年处理放射性物质的经验。严格的访问控制确保只有合格人员进入研究区域。

必须远程操作:𫓧的强放射性使任何直接人工操作都无法进行。所有合成、检测和分析均通过远程控制系统完成,以尽量减少辐射暴露,同时最大限度地收集科学数据。

环境保护:尽管涉及的数量极少,𫓧研究设施仍执行严格的环境监测和废物管理规程,以防止任何放射性污染物逸出隔离系统。

快速解答

𫓧:常见问题

𫓧是什么?

𫓧(符号Fl)是元素周期表中的第114号元素,属于7周期14族的后过渡金属。 预计位于“稳定岛”中,超重原子核在那里存在的时间会长得多。 在室温下预计为液态,并且具有放射性。

𫓧的电子排布是什么?

𫓧的基态电子排布为[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p²,共有7个已占据的电子层,电子分布为2, 8, 18, 32, 32, 18, 4。 它的最外层有4个电子,这决定了它的成键行为。

𫓧的熔点和沸点是多少?

从未将𫓧的样品冷凝出来,因此这两个数值是计算得出的,而非测量结果:预计其在200 K(-73.1 °C)熔化,在420 K(146.9 °C)沸腾。

𫓧的原子量是多少?

𫓧没有稳定同位素,因此没有标准原子量。所列数值289是其已知寿命最长同位素的质量数。

𫓧的密度是多少?

预计𫓧的密度约为14 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。

谁发现了𫓧,是在什么时候?

𫓧由JINR Dubna & Livermore于1999年发现。 它以flerov 实验室命名。

𫓧在地球上有多常见?

𫓧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。

𫓧具有放射性吗?

是。𫓧没有稳定同位素——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。