Ο νιχόνιο, ατομικός αριθμός 113 και σύμβολο Nh, είναι ένα χημικό στοιχείο που ανήκει στην ομάδα 13 του Περιοδικού Πίνακα. Επιπλέον, είναι ένα υπερ-βαρύ στοιχείο που δεν βρίσκεται στη φύση. Έτσι, η απόκτησή του μπορεί να γίνει μόνο τεχνητά, μέσω αντιδράσεων πυρηνικής σύντηξης. Τα χημικά χαρακτηριστικά του νιωνίου δεν είναι ακόμα τόσο ξεκάθαρα, αλλά εικάζεται ότι συμπεριφέρεται παρόμοια με το ελαφρύτερο αντίστοιχό του, το θάλλιο, σε ορισμένες περιπτώσεις.
Το νιχόνιο ελήφθη αρχικά με τήξη 70Zn με το 209Bi, στο Ινστιτούτο Riken, Ιαπωνία, το 2003. Αν και Ρώσοι και Αμερικανοί επιστήμονες ζήτησαν επίσης να αναγνωριστούν ως ανακάλυψες του στοιχείου 113, η IUPAC αναγνώρισε τους Ιάπωνες επιστήμονες. Το όνομα αναφέρεται στη λέξη Nihon, όπως αποκαλούν οι Ιάπωνες την πατρίδα τους.
Διαβάστε επίσης: Γάλλιο — ένα άλλο χημικό στοιχείο που ανήκει στην ομάδα 13 του Περιοδικού Πίνακα
περίληψη για το νιχόνιο
Είναι ένα συνθετικό χημικό στοιχείο που βρίσκεται στην ομάδα 13 του Περιοδικός Πίνακας.
Η παραγωγή του ξεκίνησε το 2003, στο Ινστιτούτο Riken της Ιαπωνίας.
Αποτελεί την ομάδα των στοιχείων που συμπεριλήφθηκαν πιο πρόσφατα στον Περιοδικό Πίνακα, το 2015.
Οι μελέτες του είναι ακόμα πολύ πρόσφατες, αλλά κάποιοι επιδιώκουν να το συνδέσουν με άλλα στοιχεία της ομάδας 13, όπως το θάλλιο.
Η παραγωγή του είναι Πυρηνική σύντηξη, χρησιμοποιώντας ισότοπα του 70Zn και άτομα του 209Bi.
Ιδιότητες νιχωνίου
Σύμβολο: Μπα
Ατομικός αριθμός: 113
Ατομική μάζα: μεταξύ 278 και 286 π.Χ. (ανεπίσημο από τον Iupac)
Ηλεκτρονική διαμόρφωση: [Rn] 7s2 5στ14 6δ10 7π1
Το πιο σταθερό ισότοπο:286Nh (9,5 δευτερόλεπτα από ημιζωή, το οποίο μπορεί να αυξηθεί κατά 6,3 δευτερόλεπτα ή να μειωθεί κατά 2,7 δευτερόλεπτα)
Χημική σειρά: ομάδα 13, σούπερ βαριά στοιχεία
χαρακτηριστικά του νιωνίου
Νιχόνιο, σύμβολο Nh και ατομικός αριθμός 113, ήταν ένα από τα τελευταία στοιχεία που περιλαμβάνονται στον Περιοδικό Πίνακα. Η επισημοποίησή του έγινε στις 30 Δεκεμβρίου 2015, από τη Διεθνή Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC), ενώ το όνομά της επισημοποιήθηκε μόλις στα μέσα του 2016.
Τα στοιχεία σε αυτή την περιοχή του Περιοδικού Πίνακα είναι εξαιρετικά ασταθή, που σημαίνει ότι δεν μπορούν να βρεθούν στη φύση. Έτσι, μπροστά σε μια υποτιθέμενη ύπαρξη, θα υποστούν ραδιενεργό διάσπαση σχεδόν αμέσως - την εκπομπή πυρηνικών σωματιδίων, όπως α και β - προκειμένου να επιτευχθεί μεγαλύτερη σταθερότητα.
Ωστόσο, όταν εκπέμπουν πυρηνικά σωματίδια, καταλήγουν να υφίστανται πυρηνική μεταστοιχείωση, γίνονται δηλαδή ένα νέο χημικό στοιχείο. Έτσι, υπερβαριά στοιχεία, όπως το Nh, πρέπει να παράγονται στο εργαστήριο, γεγονός που το κάνει α συνθετικό χημικό στοιχείο.
Το Nh, όπως και άλλα υπερβαριά στοιχεία, επηρεάζεται από σχετικιστικές επιδράσεις — με απλό τρόπο, αποστάσεις από το παρατηρούμενο έως το αναμενόμενο, λόγω της σχετικότητας. Έτσι, μαθηματικές μελέτες στο θεωρητικό πεδίο, οι οποίες προσομοιώνουν τις συνέπειες του σχετικιστικού φαινομένου, επισήμαναν ότι το νιχόνιο θα μπορούσε να αλληλεπιδράσει ασθενώς με τον χαλαζία, αλλά να έχω καλή προσρόφηση σε χρυσός, όπως και το ελαφρύτερο αντίστοιχό του, το θάλλιο (Tl).
Προκαταρκτικές θεωρητικές μελέτες έδειξαν επίσης το αστάθεια από Nh. Όσον αφορά την προσρόφηση στον χαλαζία, το θάλλιο σχηματίζει εύκολα TlOH, για παράδειγμα, και το νιχόνιο υποπτεύεται ότι κάνει το ίδιο.
Ακόμα κι έτσι, πώς οι μελέτες είναι ακόμη πολύ προκαταρκτικές και πρόσφατες, πολλά από αυτά που έχουν παραχθεί είναι ανοιχτά προς συζήτηση και είναι δύσκολο να προσδιοριστούν με ακρίβεια οι φυσικοχημικές ιδιότητες του νιωνίου.
Λήψη του Νιχωνίου
Το στοιχείο 113, μέχρι σήμερα, έχει ληφθεί με δύο τρόπους: μέσω αντιδράσεις ψυχρής σύντηξης, με τη σύντηξη ψευδαργύρου (Zn, Z = 30) με βισμούθιο (Bi, Z = 83), και επίσης μέσω του άλφα διάσπαση του στοιχείου 115.
Στο πρώτο παράδειγμα, το ψευδάργυρος επιταχύνεται στο 10% του ταχύτητα του φωτός, προκειμένου να υπερνικηθούν οι απωθητικές δυνάμεις των δύο πυρήνων. Στη συνέχεια παράγεται ένα ισότοπο 279Nh, το οποίο καταλήγει να εκπέμπει ένα νετρόνιο και να παράγει το 278Nh.
Με χρόνο ημιζωής περίπου 34 χιλιοστά του δευτερολέπτου, το ισότοπο 278Το Nh υφίσταται έξι διασπάσεις άλφα (εκπομπές σωματιδίων άλφα) στο στοιχείο μεντελεύιο (Md).
Στη δεύτερη περίπτωση, το στοιχείο 113 προκύπτει από την άλφα διάσπαση του στοιχείου 115 (τώρα γνωστό ως muscovium) αφού έχει συντεθεί. Ένας τρόπος είναι η θερμή αντίδραση σύντηξης των ιόντων 48Ca με ισότοπα 243αχ, παράγοντας το 288Mc και στη συνέχεια, με άλφα διάσπαση, το 284Nh, το οποίο συνεχίζει να υφίσταται άλφα διάσπαση.
Δείτε επίσης: Χάσιο — το βαρύτερο συνθετικό χημικό στοιχείο που έχει αναλυθεί οι ιδιότητές του
ιστορία του νιωνίου
Οι έρευνες για το στοιχείο 113 ξεκίνησαν το 2003. Ιάπωνες ερευνητές στο Ινστιτούτο Riken επιτάχυναν ισότοπα του 70Zn στο 10% της ταχύτητας του φωτός για να συγκρουστεί με το 209Bi, μέσω μιας αντίδρασης σύντηξης. Έτσι, κατάφεραν να παράγουν αυτό που σήμερα γνωρίζουμε ως 278Nh.
Ωστόσο, ήταν μόνο το 2012 αυτό Ιάπωνες ερευνητές μπόρεσαν να ανιχνεύσουν την πλήρη σειρά άλφα διάσπασης του στοιχείου 113, επικοινωνώντας με την IUPAC για να διεκδικήσει την ανακάλυψη.
Παράλληλα με τις ιαπωνικές προσπάθειες, Ρώσοι επιστήμονες με επικεφαλής τον Yuri Oganessian, σε συνεργασία με Αμερικανοί επιστήμονες, ήρθαν επίσης να αναγνωρίσουν το στοιχείο 113 μέσω των διασπάσεων άλφα του στοιχείου 115. Τέτοια πειράματα έβαλαν επίσης Ρώσους και Αμερικανούς επιστήμονες σε διαμάχη για την αναγνώριση του στοιχείου 113.
Ωστόσο, η IUPAC βρήκε ότι τα στοιχεία από το ινστιτούτο Riken ήταν πιο στέρεα και έτσι επέτρεψε στους Ιάπωνες να έχουν το δικαίωμα να ονομάσουν το στοιχείο 113. Το όνομα που επιλέχθηκε ήταν nihônio, σύμβολο Nh, σε σχέση με τη χώρα Ιαπωνία. Η λέξη Ιαπωνία γράφεται από τους Ιάπωνες χρησιμοποιώντας δύο κινεζικούς χαρακτήρες που σημαίνουν «γη του ανατέλλοντος ηλίου» και διαβάζονται ως Nihon ή Nippon.
Το όνομα nihonium επιλέχθηκε επίσης επειδή, το 1908, ο Ιάπωνας χημικός Masataka Ogawa δημοσίευσε ότι είχε ανακαλύψει το στοιχείο 43, ονομάζοντάς το ιαπωνικό, σύμβολο Np (που σήμερα ανήκει στο ποσειδώνιο, Z = 93). Ωστόσο, αργότερα, αποδείχθηκε ότι το στοιχείο 43 ήταν ασταθές, δεν βρέθηκε στη φύση και συντέθηκε μόλις το 1937, λαμβάνοντας το όνομα τεχνήτιο (Tc).
Έτσι, οι Ιάπωνες εξαφανίστηκαν από τον Περιοδικό Πίνακα. Ωστόσο, χρόνια αργότερα, αποδείχθηκε ότι, στην πραγματικότητα, ο Ogawa είχε ανακαλύψει το στοιχείο 75 (τώρα γνωστό ως ρήνιο). Ωστόσο, μέχρι εκείνη την εποχή, το στοιχείο ρήνιο είχε ήδη ανακαλυφθεί επίσημα το 1925 και είχε βαφτιστεί.
Λυμένες ασκήσεις για το νιχόνιο
ερώτηση 1
Το νιχόνιο, σύμβολο Nh και ατομικός αριθμός 113, είναι ένα χημικό στοιχείο που δεν μπορεί να βρεθεί στη φύση λόγω του μικρού χρόνου ημιζωής του. Το πιο ανθεκτικό από αυτά, το 286Nh, έχει περίπου 9,5 δευτερόλεπτα. Γνωρίζοντας ότι ο χρόνος ημιζωής είναι ο χρόνος που απαιτείται για να μειωθεί η ποσότητα του είδους στο μισό, πόσα δευτερόλεπτα χρειάζονται ώστε η ποσότητα του παραπάνω ισοτόπου να είναι το 1/16 της ποσότητας αρχικός?
Α) 9,5
Β) 19
Γ) 28,5
Δ) 38
Ε) 47,5
Ανάλυση:
Εναλλακτική Δ
Κάθε 9,5 δευτερόλεπτα, η ποσότητα του ισοτόπου πέφτει στο μισό. Έτσι, μετά από 9,5 δευτερόλεπτα, το ποσό του είναι το μισό του αρχικού ποσού. Άλλα 9,5 δευτερόλεπτα, συνολικά 19 δευτερόλεπτα, η ποσότητα πέφτει ξανά στο μισό, φτάνοντας το 1/4 της αρχικής.
Στα 28,5 δευτερόλεπτα, μετά από άλλο χρόνο ημιζωής, η ποσότητα μειώνεται ξανά στο μισό, φτάνοντας το 1/8 της αρχικής ποσότητας. Τελικά μετά από 38 δευτερόλεπτα το ποσό πέφτει ξανά στο μισό, φτάνοντας στο 1/16 του αρχικού ποσού, όπως ζητείται στη δήλωση. Έτσι, ο χρόνος που απαιτείται είναι 38 δευτερόλεπτα.
Ερώτηση 2
Το 2003 ξεκίνησε η αναζήτηση για το στοιχείο 113 στο Ινστιτούτο Riken στην Ιαπωνία. Εκείνη την εποχή, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να παράγουν το 278Nh μέσω της σύντηξης ατόμων ψευδαργύρου και βισμούθιου.
Πόσα νετρόνια υπάρχουν στο αναφερόμενο ισότοπο;
Α) 113
Β) 278
Γ) 391
Δ) 170
Ε) 165
Ανάλυση:
Εναλλακτική Ε
Ο αριθμός των νετρόνια μπορεί να υπολογιστεί ως:
A = Z + n
όπου Α είναι ο αριθμός των ζυμαρικά ατομικός, Z είναι ο ατομικός αριθμός και n ο αριθμός των νετρονίων. Αντικαθιστώντας τις τιμές, έχουμε:
278 = 113 + n
n = 278 - 113
n = 165
Του Stefano Araújo Novais
Καθηγητής Χημείας
