111 Rg 𬬭 280*
过渡金属 d-block Period 7 Group 11 Radioactive Synthetic

𬬭

Rg · Element 111 · Coinage metals

Named for the discoverer of X-rays, and predicted to be chemically like gold.

20°C时的状态 固态
原子量 280 u
ELECTRON CONFIGURATION [Rn] 5f¹⁴ 6d⁹ 7s²

结构

𬬭 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

每个条形图都显示𬬭在全部118种元素中该性质的排名位置。

物理

密度 28.7 g/cm³~ 95%
熔点
沸点
比热容
热导率

原子

原子半径 247 pm~ 85%
共价半径 121 pm~
范德华半径 247 pm~

电子

电负性
电离能 1003.4 kJ/mol~ 85%
电子亲和能

存在

地壳中的丰度 0 mg/kg 0%

身份

符号Rg
原子序数111
原子量280 u
类别过渡金属
d
晶体结构unknown
氧化态-1, +1, +3, +5
发现时间1994
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 𬬭 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

𬬭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

𬬭 sits in period 7, group 11. Everything in group 11 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER 过渡金属

All 过渡金属

故事

𬬭 是什么,以及我们如何发现它

Named for the discoverer of X-rays, and predicted to be chemically like gold.

The discovery of 𬬭

𬬭于1994年由Sigurd Hofmann领导的国际科学家团队在德国达姆施塔特的GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research首次合成;他们使用当时最先进的重离子直线加速器(UNILAC)和最先进的探测系统,成功完成了这一工作。这一历史性发现通过用加速到极高能量的镍-64离子轰击铋-209靶,利用核聚变反应成功生成𬬭-272,并在约1.5分钟内探测到其特征性放射性衰变信号。德国研究团队采用了当时最先进的探测设备,包括先进的位置灵敏探测器、飞行时间测量系统和复杂的数据分析算法,通过独特的衰变链及能量特征识别𬬭原子。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)为等待正式认可的新发现超重元素制定的系统命名惯例,该元素最初被赋予系统占位名称“unununium”(拉丁语中意为“一一一”)。研究团队提议以德国物理学家Wilhelm Conrad Röntgen的名字命名该元素,以纪念这位于1895年发现X射线并成为首位诺贝尔物理学奖得主的科学家,表彰他对物理学和医学科学的革命性贡献。这一发现是核物理学中的非凡成就;要生成并明确鉴定只能存在几分钟的原子,需要在加速器运行、靶材制备、束流聚焦、时间控制和探测方法方面达到前所未有的精度。成功合成𬬭依赖于重离子加速器物理、超高灵敏度粒子探测系统、复杂数据分析技术以及用于从背景噪声中识别极其罕见核事件的统计方法等方面多年的密集技术开发。经过对实验证据的全面国际评审、独立验证尝试以及对发现科学有效性的彻底确认,IUPAC于2004年正式批准了名称“roentgenium”和化学符号“Rg”。这一成就展示了超重元素研究能力的持续快速进步,并为检验有关元素周期表极端区域核稳定性、原子结构和化学性质的理论预测提供了关键实验数据。这一开创性发现为合成更重元素开辟了新的可能,并从根本上促进了人们对核结构、核稳定性绝对极限和理论稳定岛的理解。实现这一非凡成就所需的广泛国际合作,体现了尖端核物理研究日益全球化的趋势,也体现了共享科学知识、资源和专业能力的重要性。

应用

𬬭的用途

𬬭是一种半衰期以秒计、寿命极短的人工合成超重元素,除基础核物理研究和探索原子结构及核稳定性极限的理论研究外,没有实际应用。该元素仅用于推进人类对超重原子核的科学认识,并提供关键实验数据,以检验关于稳定岛的理论预测;在稳定岛中,某些超重元素可能具有更长的半衰期。𬬭的研究有助于验证复杂的核壳层模型,并理解在核物理学极端条件下,质子和中子如何组织在极重原子核中。该元素还是检验先进理论模型的重要对象,这些模型通过复杂的相对论量子力学计算,试图预测超重元素的化学性质和物理性质。𬬭的研究帮助科学家理解,随着元素越来越重、电子速度接近光速的显著比例,相对论效应如何深刻影响原子行为和化学性质。为制备和探测𬬭而开发的实验技术和仪器,显著推动了核物理技术的发展,并促进了粒子加速器系统和超高灵敏度探测设备的重大改进。𬬭的研究为理解恒星核合成过程以及宇宙中最重元素如何在中子星碰撞、超新星爆发等极端天体物理事件中形成,提供了极其宝贵的数据。该元素的研究还为培养下一代核物理学家,以及开发用于研究稀有核现象的尖端实验方法作出了重要贡献,推动了当前科学能力绝对前沿的发展。虽然𬬭本身没有实际应用,但它所支持的基础研究显著增进了人们对核过程的理解,而这些核过程是核医学、核能发电和先进材料科学中许多重要技术的基础。𬬭研究所需的大规模国际合作促进了科学协作,并推动全球核物理研究界之间的知识共享。未来若发现寿命更长的𬬭同位素或相关超重元素,可能会揭示其独特性质,并在先进科学仪器或专门技术领域产生应用潜力。

由于𬬭的半衰期极短,约为26秒,而且世界上最先进的粒子加速器设施每次最多只能产生单个原子,因此它在日常生活、工业、商业或实用技术中完全没有任何应用。该元素仅用于少数配备最先进重离子加速器和探测系统的国际大型实验室中的前沿核物理研究。研究机构研究𬬭,是为了探索有关原子结构理论极限、核稳定性以及单个原子核能够容纳的最大质子数等基础问题。核物理学家将𬬭作为检验和验证先进理论模型的重要基准,这些模型预测元素周期表极端区域中超重元素的行为、性质和化学特征。该元素还是计算化学方法的重要实验测试对象;这些方法通过复杂的相对论量子力学计算,而不是直接实验测量,试图预测化学性质和原子行为。高级核物理教育项目将𬬭作为前沿研究的典型案例,用于展示物质的基本性质,以及人类持续探索原子结构绝对极限的科学历程。科学数据库、参考资料和研究论文会完整记录𬬭的性质,以确保所有已知化学元素都得到充分存档,包括那些只能在高度专业化的实验室条件下短暂存在的元素。国际科学合作项目研究𬬭,以推进全球对超重元素物理学的认识,并在科学能力前沿的核研究中促进前所未有的知识共享。对该元素的研究还为探测和分析极其罕见的核事件及短暂存在的核种,开发革命性的新实验技术和仪器作出了重要贡献。虽然𬬭不可能用于任何可设想的实际应用,但对其性质的研究推动了基础科学发展,而基础科学支撑着医学成像、癌症治疗、核能发电和先进材料研究中使用的核技术。专门为𬬭研究开发的高度复杂方法,促进了粒子物理仪器、核分析技术和加速器技术的重大突破,并使许多其他科学领域受益。

来源

自然存在

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

在目前已知的任何物理条件下,𬬭都不会自然存在于宇宙中的任何地方,只能通过地球上现有的最先进、最强大的粒子加速器设施,利用极其复杂的核聚变反应人工制备。该元素通过以高能加速的较轻弹核轰击极重靶核来合成,通常使用铋-209靶和镍-64弹核,通过精确控制的核聚变过程生成𬬭-272。生产过程需要现有最先进的重离子加速器,能够将离子加速到精确能量,同时在束流聚焦、靶位置、时间同步和探测系统方面保持前所未有的精度。即使采用现代科学现有的最先进加速器技术,经过较长时间也只能产生𬬭的单个原子,而这些原子会在生成后的几秒内通过放射性过程衰变。已知最稳定的同位素𬬭-282的半衰期约为100秒,而其他同位素衰变得快得多,有些在加速器靶中形成后的几毫秒内就会衰变。该元素的生产仅限于全球可能两三所专门研究设施,包括德国的GSI和日本的RIKEN;这些机构具备合成超重元素所需的非凡技术能力。𬬭完全由人工合成,这意味着在当前物理定律和条件下,它没有任何地质产出、完全不存在于环境中,也不会在已知宇宙的任何地方自然形成。所有𬬭研究都必须针对单个原子或极少量原子进行,并通过其高度特征性的放射性衰变信号加以探测,因此需要现代科学能够提供的最灵敏、最先进的探测设备。人类迄今制造的𬬭总量少得无法用任何常规测量技术探测,数十年的密集国际研究工作可能总共产生不到100个原子。由于𬬭的放射性衰变极快,而且在正常恒星或行星条件下完全不存在自然生成机制,因此它在宇宙任何地方的环境浓度实际上都为零。该元素只会在核物理实验室高度受控且专业化的环境中短暂存在,并在人工生成后的几秒至几分钟内不可避免地衰变为较轻元素。

处理

安全

𬬭 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。

由于𬬭具有强放射性、相对较短的半衰期,以及其生产、探测和研究所需的极高能核过程,它会带来核物理研究中最严重的放射性危害。主要安全问题并不在于𬬭原子本身,因为它们数量微乎其微且只能短暂存在,而在于合成过程中产生的极其强烈且复杂的辐射场,以及该元素连续发生放射性转变时形成的复杂高放射性衰变产物级联。参与𬬭研究的人员必须使用现代科学能够提供的最全面、最先进的辐射监测系统,并遵守核物理研究领域最严格的安全规程,特别是为了尽量减少高能伽马辐射、中子通量、α粒子和潜在放射性污染的暴露。研究设施必须配备多重冗余的先进辐射屏蔽系统,采用铅、钨、含硼聚乙烯和专用中子吸收复合材料等高密度材料,以保护工作人员免受强烈的多谱段辐射环境影响。工作环境需要使用多个相互独立的辐射探测系统进行持续监测,并配备先进的自动安全联锁;如果辐射水平超过任何预先设定的安全阈值,或任何安全系统显示可能存在危险情况,这些联锁必须能够立即关闭所有操作。所有人员在获准进入这些高度受限的设施前,都必须成功完成全面的专业培训,内容包括先进辐射安全原理、应急响应程序、核物理危害、超重元素风险,以及𬬭研究相关的具体安全规程。𬬭的半衰期特征意味着它会通过多条复杂路径发生放射性衰变,形成由高放射性子体组成的复杂混合物;这些子体具有不同的衰变方式、能量和半衰期,每一种都需要特定的封存、监测和安全程序。必须持续维护全面的应急响应规程,并通过逼真的演练定期实践,覆盖重大放射性污染事件、加速器系统故障、探测设备失效、涉及辐射暴露的医疗紧急情况以及设施疏散程序等情形。𬬭研究产生的所有废弃物都需要在安全且持续受到监控的设施中进行专门的长期储存;这些设施必须专门用于存放含有多种同位素的混合放射性废物,而这些同位素具有不同的衰变特征、辐射类型和长期危害潜势。孕妇、未满18岁者、免疫系统受损者或患有某些疾病者,严禁进入开展𬬭研究的区域,因为他们对辐射影响极为敏感,并可能遭受遗传损伤或其他严重健康后果。研究设施必须为所有人员维护尽可能详细、全面的暴露监测记录,并通过优化操作严格执行ALARA(合理可达到的尽量低)辐射防护原则,包括尽量缩短时间、尽量增加距离和优化屏蔽。

快速回答

𬬭:常见问题

What is 𬬭?

𬬭 (symbol Rg) is element 111 on the periodic table, a 过渡金属 in period 7, group 11. Named for the discoverer of X-rays, and predicted to be chemically like gold. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.

What is the electron configuration of 𬬭?

𬬭's ground-state electron configuration is [Rn] 5f¹⁴ 6d⁹ 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 32, 17, 2 electrons respectively.

What is the atomic mass of 𬬭?

𬬭 has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 280, is the mass number of its longest-lived known isotope.

How dense is 𬬭?

𬬭 is predicted to have a density of about 28.7 g/cm³, though no sample large enough to weigh has ever been made. Water is 1.0 g/cm³ for comparison.

Who discovered 𬬭, and when?

𬬭 was discovered in 1994 by GSI Darmstadt. It is named after wilhelm Conrad Rontgen.

How common is 𬬭 on Earth?

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

Is 𬬭 radioactive?

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