ה ניהוניום, מספר אטומי 113 וסמל Nh, הוא יסוד כימי השייך לקבוצה 13 של הטבלה המחזורית. בנוסף, זהו יסוד סופר-כבד שלא נמצא בטבע. לפיכך, השגתה יכולה להיעשות רק באופן מלאכותי, באמצעות תגובות היתוך גרעיני. המאפיינים הכימיים של ניהוניום עדיין אינם ברורים כל כך, אך משערים שהוא מתנהג באופן דומה למקבילו הקל יותר, תליום, במקרים מסוימים.
ניהוניום הושג בתחילה על ידי התכה 70Zn עם ה 209בי, במכון ריקן, יפן, בשנת 2003. למרות שגם מדענים רוסים ואמריקאים ביקשו להכיר כמגלים של יסוד 113, IUPAC הכירה במדענים היפנים. השם מתייחס למילה ניהון, כפי שהיפנים מכנים את ארץ הולדתם.
קראו גם: גליום - יסוד כימי נוסף השייך לקבוצה 13 של הטבלה המחזורית
סיכום על ניהוניום
זהו יסוד כימי סינתטי הממוקם בקבוצה 13 של טבלה מחזורית.
ייצורו החל בשנת 2003, במכון ריקן, יפן.
הוא מהווה את קבוצת היסודות שנכללו לאחרונה בטבלה המחזורית, ב-2015.
המחקרים שלו עדיין מאוד עדכניים, אבל יש המבקשים לקשר אותו למרכיבים אחרים של קבוצה 13, כמו תליום.
הייצור שלו הוא היתוך גרעיני, באמצעות איזוטופים של 70Zn ואטומים של 209דוּ.
תכונות ניהוניום
סֵמֶל: לא
מספר אטומי: 113
מסה אטומית: בין 278 ל-286 ספירה (לא רשמי על ידי Iupac)
תצורה אלקטרונית: [Rn] 7 שניות2 5ו14 6ד10 7 עמ'1
איזוטופ הכי יציב:286Nh (9.5 שניות של חצי חיים, שיכול לגדול ב-6.3 שניות או לרדת ב-2.7 שניות)
סדרת כימיקלים: קבוצה 13, אלמנטים סופר כבדים
מאפיינים של ניהוניום
ניהוניום, סמל Nh ומספר אטומי 113, היה אחד היסודות האחרונים שנכללו בטבלה המחזורית. הרשמתו התרחשה ב-30 בדצמבר 2015, על ידי האיגוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית (IUPAC), בעוד ששמה נעשה רשמי רק באמצע 2016.
יסודות באזור זה של הטבלה המחזורית הם מאוד לא יציבים, כלומר לא ניתן למצוא אותם בטבע. כך, מול קיום לכאורה, הם יעברו התפרקות רדיואקטיבית כמעט מיידית - פליטת חלקיקים גרעיניים, כמו α ו-β - כדי להשיג יציבות רבה יותר.
עם זאת, כאשר הם פולטים חלקיקים גרעיניים, הם בסופו של דבר עוברים טרנסמוטציה גרעינית, כלומר, הם הופכים ליסוד כימי חדש. לפיכך, יש לייצר במעבדה אלמנטים סופר-כבדים, כגון Nh, מה שהופך אותו ל-a יסוד כימי סינתטי.
Nh, כמו אלמנטים סופר-כבדים אחרים, מושפע מ השפעות רלטיביות — באופן פשוט, מתרחק ממה שנצפה למה שהיה צפוי, בשל תורת היחסות. לפיכך, מחקרים מתמטיים בתחום התיאורטי, המדמים את ההשלכות של האפקט הרלטיביסטי, הצביעו על כך שניהוניום יכול לקיים אינטראקציה חלשה עם קוורץ, אבל יש ספיגה טובה ל זהב, כמו מקבילו הקל יותר, תליום (Tl).
גם מחקרים תיאורטיים ראשוניים הצביעו על תנודתיות מ-Nh. לגבי ספיחה לקוורץ, תליום יוצר בקלות TlOH, למשל, וחשוד כי ניהוניום עושה את אותו הדבר.
למרות זאת, איך המחקרים עדיין מאוד ראשוניים ואחרונים, הרבה ממה שהופק פתוח לדיון, וקשה לקבוע במדויק את התכונות הפיזיקליות-כימיות של ניהוניום.
השגת הניהוניום
יסוד 113, עד היום, הושג בשתי דרכים: דרך תגובות היתוך קר, עם היתוך של אבץ (Zn, Z = 30) עם ביסמוט (Bi, Z = 83), וגם דרך דעיכת אלפא של אלמנט 115.
בדוגמה הראשונה, ה אָבָץ מואץ ל-10% מה מהירות האור, על מנת להתגבר על כוחות הדחייה של שני הגרעינים. לאחר מכן נוצר איזוטופ 279Nh, שבסופו של דבר פולט נויטרון ומייצר את 278Nh.
עם זמן מחצית חיים של כ-34 מילישניות, האיזוטופ 278Nh עובר שישה דעיכה אלפא (פליטת חלקיקי אלפא) ליסוד מנדלביום (Md).
במקרה השני, יסוד 113 נובע מהתפרקות האלפא של יסוד 115 (הידוע כיום בשם muscovium) לאחר שהוא עבר סינתזה. דרך אחת היא תגובת היתוך חם של יונים 48Ca עם איזוטופים 243אה, מפיק את 288Mc ולאחר מכן, על ידי ריקבון אלפא, ה 284Nh, שממשיך לעבור ריקבון אלפא.
ראה גם: חסיום - היסוד הכימי הסינטטי הכבד ביותר שיש לנתח את תכונותיו
היסטוריה של ניהוניום
החיפושים אחר רכיב 113 החלו ב-2003. חוקרים יפנים במכון ריקן האיצו איזוטופים של 70Zn ב-10% ממהירות האור על מנת להתנגש עם 209בי, דרך תגובת היתוך. כך, הם הצליחו לייצר את מה שאנו מכירים כיום 278Nh.
עם זאת, זה היה רק ב-2012 חוקרים יפנים הצליחו לזהות את סדרת ריקבון אלפא השלמה של אלמנט 113, יצירת קשר עם IUPAC כדי לתבוע את הגילוי.
במקביל למאמצים היפנים, מדענים רוסים בראשות יורי אוגנסיאן, בשיתוף עם מדענים אמריקאים, הגיעו גם לזהות את היסוד 113 באמצעות התפרקות אלפא של היסוד 115. ניסויים כאלה מעמידים גם מדענים רוסים ואמריקאים במאבק על הכרה באלמנט 113.
עם זאת, IUPAC מצאה שהראיות ממכון ריקן מוצקות יותר, ולכן אפשרה ליפנים לקבל את הזכות לתת שם לרכיב 113. השם שנבחר היה nihônio, סמל Nh, בהתייחס למדינה יפן. המילה יפן נכתבת על ידי היפנים תוך שימוש בשני תווים סיניים שפירושם "ארץ השמש העולה" ונקראים כניהון או ניפון.
השם ניהוניום נבחר גם מכיוון שבשנת 1908 פרסם הכימאי היפני מסאטקה אוגאווה את זה. גילה את יסוד 43, וקרא לו יפני, סמל Np (ששייך היום ל-neptunium, Z = 93). עם זאת, מאוחר יותר, הוכח שאלמנט 43 לא יציב, לא נמצא בטבע ורק מסונתז ב-1937, קיבל את השם של טכניום (Tc).
כך, היפנים נעלמו מהטבלה המחזורית. עם זאת, שנים לאחר מכן, הוכח שלמעשה, אוגאווה גילה את אלמנט 75 (הידוע כיום בשם רניום). עם זאת, באותו זמן, היסוד רניום כבר התגלה רשמית בשנת 1925 והוטבל.
פתרו תרגילים על ניהוניום
שאלה 1
ניהוניום, סמל Nh ומספר אטומי 113, הוא יסוד כימי שלא ניתן למצוא בטבע בגלל זמן מחצית החיים הקצר שלו. המתמשך שבהם, ה 286Nh, יש בערך 9.5 שניות. בידיעה שזמן מחצית חיים הוא הזמן הנדרש לכמות המין לרדת בחצי, כמה שניות לוקח עד שכמות האיזוטופ לעיל תהיה 1/16 מהכמות התחלתי?
א) 9.5
ב) 19
ג) 28.5
ד) 38
ה) 47.5
פתרון הבעיה:
חלופה D
כל 9.5 שניות, כמות האיזוטופ יורדת בחצי. אז, לאחר 9.5 שניות, הכמות שלו היא חצי מהכמות ההתחלתית. עוד 9.5 שניות, בסך הכל 19 שניות, הכמות יורדת שוב בחצי ומגיעה ל-1/4 מההתחלה.
ב-28.5 שניות, לאחר זמן מחצית חיים נוסף, הכמות יורדת שוב בחצי, ומגיעה ל-1/8 מהכמות ההתחלתית. לבסוף, לאחר 38 שניות, הסכום יורד שוב בחצי, ומגיע ל-1/16 מהסכום ההתחלתי, כפי שמתבקש בהצהרה. לפיכך, הזמן הנדרש הוא 38 שניות.
שאלה 2
בשנת 2003 החל החיפוש אחר יסוד 113 במכון ריקן ביפן. באותה תקופה, מדענים הצליחו לייצר את 278Nh דרך היתוך של אטומי אבץ וביסמוט.
כמה נויטרונים יש באיזוטופ המצוטט?
א) 113
ב) 278
ג) 391
ד) 170
ה) 165
פתרון הבעיה:
חלופה E
מספר ה נויטרונים ניתן לחשב כך:
A = Z + n
כאשר A הוא המספר של פסטה אָטוֹמִי, Z הוא המספר האטומי ו-n הוא מספר הנייטרונים. בהחלפת הערכים, יש לנו:
278 = 113 + n
n = 278 - 113
n = 165
מאת סטפנו אראוחו נובאיס
מורה לכימיה