108 Hs 𬭶 270*
过渡金属 d-block Period 7 Group 8 Radioactive Synthetic

𬭶

Hs · Element 108 · Iron group

The heaviest element whose chemical properties have been experimentally confirmed.

20°C时的状态 固态
原子量 270 u
ELECTRON CONFIGURATION [Rn] 5f¹⁴ 6d⁶ 7s²

结构

𬭶 原子

这不是环上点阵的示意图,而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。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

性质表

每个条形图都显示𬭶在全部118种元素中该性质的排名位置。

物理

密度 40.7 g/cm³~ 100%
熔点
沸点
比热容
热导率

原子

原子半径 247 pm~ 85%
共价半径 134 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

地壳中的丰度 0 mg/kg 0%

身份

符号Hs
原子序数108
原子量270 u
类别过渡金属
d
晶体结构unknown
氧化态+8
发现时间1984
发现者GSI Darmstadt

来源:IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值,而非测量值。

按比例显示的大小

How big is a 𬭶 atom?

Radius 247 pm — that is 0.247 nm, so about 2024 million of them side by side would span a millimetre.

热范围

Solid, liquid, gas — and when

𬭶的这两种状态转变均未测得——历史上从未同时存在过足够多的原子。

所在位置

在表中的位置

𬭶 sits in period 7, group 8. Everything in group 8 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

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故事

𬭶 是什么,以及我们如何发现它

The heaviest element whose chemical properties have been experimentally confirmed.

The discovery of 𬭶

𬭶于1984年由德国研究团队首次合成,该团队由Peter Armbruster和Gottfried Münzenberg领导,工作地点是位于德国达姆施塔特的GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research,并使用了该中心先进的重离子加速器设施。研究人员用铁-58离子轰击铅-208靶,在极高能量下通过核聚变反应成功生成𬭶-265,并探测到其特征衰变信号。德国团队利用复杂的探测系统,通过独特的放射性衰变链识别𬭶原子,并仔细分析持续数毫秒的核事件,从而确认了元素108的合成。最初,根据International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC)为未发现元素制定的命名惯例,这种元素被赋予系统命名“unniloctium”(拉丁语意为“一零八”)。德国研究人员提议将其命名为“hassium”,以纪念德国黑森州(拉丁名:Hassia),因为GSI实验室位于该地区,这延续了以对元素发现具有重要意义的地点命名元素的传统。这一发现曾引发争议,因为Dubna的Joint Institute for Nuclear Research中的苏联科学家声称,他们在20世纪70年代和80年代的早期实验中已经观察到元素108的证据。然而,国际科学界认为苏联方面的主张不够确定,因为其试验证据没有达到确认新元素发现所需的严格标准。经过对实验​证据的广泛审查,IUPAC于1997年正式承认德国团队在发现𬭶方面的优先权,并批准使用名称“hassium”和符号“Hs”。这一发现代表了超重元素研究的一项重大进展,证明人们已经改进了在核稳定性极限处制备和探测极短寿命原子核的技术。𬭶的成功合成开启了尝试制备更重元素的道路,并为检验超重元素稳定性和稳定岛理论提供了关键数据。这项成就需要在加速器物理学、靶材制备和超灵敏探测方法方面进行多年的技术发展,以研究罕见的核事件。

应用

𬭶的用途

𬭶是一种半衰期以秒计的极短寿命人造超重元素,除了用于核物理学基础研究以及探索原子结构的极限之外,没有实际应用。这种元素是研究理论上的“稳定岛”的关键对象之一。在该区域,科学家预测某些超重原子核具有更长的半衰期和可能有用的性质。对𬭶的研究有助于我们理解决定原子核稳定性的核壳层效应和幻数,为推进核物理学理论提供重要见解。这种元素还被用于测试和验证复杂的核模型,这些模型能够预测极端条件下物质的行为,帮助科学家了解原子核在稳定性极限处的表现。𬭭研究推进了我们对超重元素化学的认识,使科学家能够研究随着元素变得越来越重以及相对论效应日益显著时,化学性质如何变化。用于探测和分析𬭶的技术促进了粒子探测技术和核仪器的发展,这些技术还应用于各种科学研究。𬭶研究为理解恒星核合成过程以及重元素如何在中子星并合等极端天体物理环境中形成提供了重要数据。这种元素的研究有助于开发更复杂的原子结构和核物理学理论模型,并在材料科学和核技术领域具有更广泛的应用。虽然𬭶本身无法实际使用,但它所支持的基础研究有助于推进核医学、核能技术以及我们对物质基本组成的理解。未来如果发现寿命更长的𬭶同位素或相关超重元素,可能会揭示具有潜在技术应用的独特性质。𬭶研究所需的国际合作也推动了全球核物理学研究中的科学协作和知识共享。

由于半衰期极短,且只能在专门的粒子加速器设施中制备出极微量的𬭶,因此它在日常生活、工业或技术领域没有实际应用。这种元素仅用于具备重离子加速器能力的主要国际科研机构开展的高级核物理学研究。研究实验室研究𬭶,旨在探索有关原子结构极限以及稳定原子核中能够容纳的质子最大数量等基础问题。核物理学家将𬭶作为测试理论模型的平台,用于预测超重元素的性质以及提出的核稳定岛。该元素还可作为验证计算化学方法的基准,这些方法试图通过相对论量子力学计算预测超重元素的化学行为。核物理学教育项目将𬭶作为研究物质基本性质以及持续探索原子结构的前沿研究实例。科学数据库和参考资料收录𬭶的数据,以完整记录所有已知化学元素及其性质。国际科学合作项目研究𬭶,以推进全球对核物理学的理解,并共享超重元素研究方面的知识。对这种元素的研究有助于培养新一代核物理学家,并开发研究罕见核现象的先进实验技术。虽然𬭶不能用于实际应用,但对其性质的研究推进了核技术基础科学的发展,这些核技术应用于医学、能源和材料研究。为探测和分析𬭶而开发的方法促进了核仪器和粒子物理学研究技术的改进。这种元素代表了当前人工合成元素能力的最高水平,也展示了现有核物理学技术所能达到的极限。

来源

自然存在

0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements

地球上不存在天然𬭶,只能通过粒子加速器中的核聚变反应人工制备,因此它是最稀有、最难制备的元素之一。通常使用铅-208靶核和铁-58炮弹核,在极高能量下轰击重靶核和较轻的投射核,通过核聚变合成𬭶-265。制备过程需要复杂的重离子加速器设施,能够将离子加速到精确能量,同时保持靶向和探测系统极高的准确性。即使采用最先进的加速器技术,每小时也只能制备出几个𬭶原子,并且这些原子会在生成后的几秒内衰变。已知最稳定的同位素𬭶-270的半衰期约为22秒,而其他同位素衰变得更快,有些在形成后的几毫秒内就会衰变。这种元素的制备仅限于全球少数专门研究设施,包括德国的GSI、日本的RIKEN以及其他具备相应加速器能力的机构。在当前条件下,𬭶是人造元素,因此在地球上没有地质存在、环境存在或天然储藏,在宇宙中也不存在天然来源。所有𬭶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来识别单个核事件。人类迄今制备的𬭶总量少到即使在最强大的显微镜下也完全看不见,数十年的研究可能总共只产生了几千个原子。由于𬭶会迅速发生放射性衰变,且没有天然生成机制,其环境浓度实际上为零。随着加速器技术进步,未来的制备量可能略有增加,但𬭶仍将是人类技术能够制造的最稀有物质之一。这种元素只会暂时存在于受控的核物理学实验室环境中,并在生成后的几秒内衰变消失。

处理

安全

𬭶 具有放射性。 It has no stable isotope — every nucleus decays. 处理时需要适当的屏蔽和许可。

由于具有强烈的放射性和快速衰变特性,𬭶会带来重大的辐射危害,需要在核物理学研究设施中采用最严格的辐射安全规程。主要安全问题并不是𬭶原子本身,因为其数量可以忽略不计,而是制备过程中产生的强辐射场,以及它衰变时形成的放射性衰变产物。在𬭶研究中工作的人员必须佩戴完整的辐射监测设备,并遵守严格规程,以尽量减少高能辐射和放射性污染暴露。制备𬭶的设施需要复杂的辐射屏蔽系统,通常使用多层致密材料,保护工作人员免受伽马射线、中子和其他电离辐射的伤害。研究环境必须持续监测所有开展𬭶相关工作的区域中的辐射水平,并配备自动安全系统;如果辐射水平超过安全限值,系统可以关闭相关操作。工作人员在获准进入这些设施工作之前,必须接受全面的辐射安全、应急响应程序以及超重元素研究特定危害培训。𬭶的半衰期很短,会迅速衰变成其他放射性元素,形成复杂的衰变产物混合物,因此需要专门的密封和废物管理程序。必须制定应急规程,以应对研究环境中可能发生的放射性污染、设备故障或意外辐射暴露。𬭶研究产生的废物含有具有不同衰变特征和半衰期的多种放射性同位素,需要长期储存和监测。由于对辐射效应更加敏感,孕妇和18岁以下人员通常不得进入开展𬭶研究的区域。研究设施必须详细记录所有辐射暴露情况,并实施ALARA(在合理可行的范围内尽量降低)原则,以尽量减少所有工作人员受到的辐射剂量。定期安全审计和设备维护对于确保所有辐射防护系统持续有效、确保安全规程得到正确执行至关重要。

快速回答

𬭶:常见问题

What is 𬭶?

𬭶 (symbol Hs) is element 108 on the periodic table, a 过渡金属 in period 7, group 8. The heaviest element whose chemical properties have been experimentally confirmed. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.

What is the electron configuration of 𬭶?

𬭶's ground-state electron configuration is [Rn] 5f¹⁴ 6d⁶ 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 32, 14, 2 electrons respectively.

What is the atomic mass of 𬭶?

𬭶 has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 270, is the mass number of its longest-lived known isotope.

How dense is 𬭶?

𬭶 is predicted to have a density of about 40.7 g/cm³, though no sample large enough to weigh has ever been made. Water is 1.0 g/cm³ for comparison.

Who discovered 𬭶, and when?

𬭶 was discovered in 1984 by GSI Darmstadt. It is named after latin Hassia, the German state of Hesse.

How common is 𬭶 on Earth?

𬭶 does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.

Is 𬭶 radioactive?

Yes. 𬭶 has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.