Флеровий

Флеровий (химический символ — Fl, от лат. Flerovium) — искусственно синтезированный радиоактивный химический элемент 14-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы IV группы) седьмого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 114. Относится к трансактиноидам и предположительно к постпереходным металлам. Все известные изотопы флеровия чрезвычайно радиоактивны и имеют короткие периоды полураспада; наиболее стабильным из них является флеровий-289 (период полураспада около 2,6 секунды). В природе не встречается.

История открытия

Предпосылки и синтез

Впервые попытки синтезировать элемент с атомным номером 114 были предприняты в 1970-х годах в Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне (Россия) под руководством академика Георгия Флёрова. Однако успешный синтез был осуществлён лишь в декабре 1998 года группой учёных ОИЯИ под руководством Юрия Оганесяна. В ходе эксперимента на циклотроне У-400 мишень из плутония-244 облучали пучком ионов кальция-48. В результате ядерной реакции слияния был получен изотоп флеровий-289 (289Fl), который распадался с испусканием альфа-частиц.

Подтверждение и приоритет

Открытие было официально признано Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) в 2011 году после серии независимых подтверждений, выполненных, в частности, в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США) и в Центре исследований тяжёлых ионов имени Гельмгольца (GSI) в Дармштадте (Германия). Приоритет в открытии был закреплён за российскими учёными.

Название

Первоначально элемент предлагалось назвать «флеровий» в честь Георгия Флёрова, основателя Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. Однако в 2009 году ИЮПАК утвердил название «флеровий» (Fl) с официальным обоснованием — в честь Лаборатории ядерных реакций имени Г. Н. Флёрова (ОИЯИ). Символ Fl был выбран, чтобы избежать путаницы с ранее использовавшимся символом Fm для фермия. До официального утверждения элемент был известен под временным систематическим названием «уннунквадий» (Uuq).

Изотопы

На сегодняшний день известно несколько изотопов флеровия с массовыми числами от 284 до 290. Все они являются альфа-излучателями и спонтанно делящимися ядрами. Наиболее изученные изотопы:

Периоды полураспада изотопов флеровия значительно превышают предсказания теоретических моделей, что связывают с эффектами стабилизации атомных ядер вблизи «острова стабильности» — гипотетической области сверхтяжёлых элементов с повышенной устойчивостью.

Физические и химические свойства

Предсказанные свойства

Из-за крайне малого времени жизни и микроскопических количеств, получаемых в экспериментах, большинство химических и физических свойств флеровия не измерены напрямую, а предсказаны на основе периодического закона и релятивистских квантово-химических расчётов.

Флеровий предположительно является постпереходным металлом, аналогичным свинцу. Его электронная конфигурация — [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p². Релятивистские эффекты, особенно стабилизация 7s-орбиталей, приводят к тому, что флеровий, в отличие от более лёгких аналогов (углерода, кремния, германия, олова, свинца), может проявлять степень окисления +2 более стабильно, чем +4. Предполагается, что флеровий является довольно инертным металлом, возможно, даже благородным газом в твёрдом состоянии из-за сильного сжатия электронных оболочек.

Экспериментальные данные

В 2007–2008 годах в ОИЯИ были проведены первые эксперименты по изучению химических свойств флеровия. Атомы флеровия, полученные в реакции синтеза, были адсорбированы на поверхности золота и кварца. Результаты показали, что флеровий ведёт себя как летучий металл, по адсорбционным свойствам близкий к ртути и астату, что подтверждает предсказания о его высокой летучести и инертности. Однако точное определение химических свойств требует дальнейших исследований.

Получение

Флеровий получают исключительно в ядерных реакциях слияния в ускорителях заряженных частиц. Основной метод — бомбардировка мишеней из плутония-244 или плутония-242 ионами кальция-48. Реакция имеет чрезвычайно низкое сечение (вероятность слияния ядер), поэтому выход продукта составляет единицы атомов в месяц. После синтеза атомы флеровия отделяются от продуктов реакции методом газовой термохроматографии и идентифицируются по цепочкам альфа-распада.

Применение

На данный момент флеровий не имеет практического применения за пределами фундаментальных научных исследований. Его изучение позволяет:

• проверять теоретические модели строения атомного ядра, особенно в области сверхтяжёлых элементов;
• исследовать эффекты «острова стабильности»;
• уточнять релятивистские эффекты в химии тяжёлых элементов.

Интересные факты

• Флеровий — один из немногих элементов, названных в честь учёного (Георгия Флёрова), а не в честь места, страны или мифологического персонажа.
• Символ Fl был выбран, чтобы избежать путаницы с символом Fm (фермий), который ранее использовался для обозначения флеровия в некоторых проектах.
• В 2012 году ИЮПАК утвердил название «флеровий» одновременно с названием для элемента 116 — ливерморий (Lv).
• Из-за крайне малого времени жизни флеровий не может быть использован ни в каких технических устройствах или материалах.

Источники

• Оганесян Ю. Ц. Синтез сверхтяжёлых элементов // Успехи физических наук, 2000.
• Hofmann S. et al. Synthesis of the isotopes of element 114 // Physical Review Letters, 1999.
• Oganessian Yu. Ts. et al. Synthesis of elements 114 and 116 // Physical Review C, 2004.
• Eichler R. et al. Chemical characterization of element 114 // Nature, 2007.
• ИЮПАК. Отчёт о названиях элементов 114 и 116 // Pure and Applied Chemistry, 2012.