Darmstadtium (Ds) — pierwiastek 110: właściwości, izotopy i zastosowania
Darmstadtium (Ds) — pierwiastek 110: właściwości, izotopy i możliwe zastosowania. Poznaj syntezę, okresy półtrwania izotopów i tajemnice tego radioaktywnego pierwiastka.
Darmstadtium jest pierwiastkiem chemicznym. Nazywany był ununnilium (Uun) lub eka-platyną, ale obecnie nosi nazwę darmstadtium. Ma symbol Ds. Ma liczbę atomową 110. Jest to pierwiastek transuranowy.
Nazwa pierwiastka została nadana na cześć niemieckiego miasta Darmstadt.
Darmstadtium jest pierwiastkiem radioaktywnym, który nie występuje w przyrodzie. Musi być wyprodukowany. Izotopy o masie atomowej od 267 do 273 mają bardzo krótkie okresy półtrwania. Czas połowicznego zaniku tych izotopów mierzy się w milisekundach. Izotopy darmstadium o masie atomowej 279 i 281 zostały zsyntetyzowane po innych izotopach. Ds-279 i Ds-281 rozpadają się wolniej. Izotop o masie atomowej 279 ma czas połowicznego rozpadu 180 milisekund, a Ds-281 ma czas połowicznego rozpadu 11,1 sekundy.
Nie są znane żadne zastosowania darmstadtium. Nie wiadomo, jak wygląda darmstadtium, ponieważ nie zrobiono wystarczająco dużo, aby zobaczyć go ludzkim wzrokiem.
Odkrycie i nazwa
Pierwiastek 110 został po raz pierwszy otrzymany w laboratorium GSI w Darmstadt (Niemcy) w latach 90. XX wieku. Zespół kierowany przez Sigurda Hofmanna przeprowadził syntezę ciężkich jąder przy użyciu akceleratorów jonów ciężkich — np. bombardując izotopy ołowiu jonami niklu — i wykrywał powstające atomy przez analizę łańcuchów rozpadu. Po potwierdzeniu odkrycia IUPAC oficjalnie zatwierdziła nazwę darmstadtium w 2003 roku, upamiętniając miejsce odkrycia.
Właściwości fizyczne i chemiczne (przewidywane)
Darmstadtium należy do grupy 10 układu okresowego (obok niklu, palladu i platyny), stąd określenie eka-platyna sugeruje, że jego właściwości chemiczne mogą być podobne do platyny. Ze względu na bardzo krótki czas życia znanych izotopów, właściwe właściwości makroskopowe (np. kolor, stan skupienia w warunkach normalnych) nie są znane. Przewiduje się jednak, że byłby metalem przejściowym.
Elektronowa konfiguracja dla darmstadtium jest jedynie przewidywana i podlega silnym efektom relatywistycznym; typowa prognoza to [Rn] 5f14 6d8 7s2, lecz relatywistyczne przesunięcia mogą wpływać na obsadę orbitali i właściwości chemiczne. Oczekuje się, że możliwe stany utlenienia będą zbliżone do platyny (np. +2 i +4), choć chemia tego pierwiastka jest słabo zbadana z powodu ograniczonej liczby dostępnych atomów.
Izotopy i stabilność
Zaobserwowano kilka izotopów darmstadtium, o masach atomowych podanych powyżej. Większość z nich ma bardzo krótki okres półtrwania (milisekundy), ale niektóre cięższe izotopy wykazują dłuższą stabilność (rzędu sekund). Najdłużej żyjącymi dotychczas zaobserwowanymi izotopami są Ds-279 i Ds-281 (ten ostatni z okresem półtrwania około 11 sekund). Badania nad syntezą cięższych izotopów trwają, ponieważ teoria nuklearna przewiduje, że w pobliżu tzw. "wyspy stabilności" (z liczbą neutronów bliską 184) można uzyskać znacznie trwalsze nuklidy superciężkie.
Synteza i metody wykrywania
Darmstadtium produkuje się tylko w akceleratorach jonów ciężkich w reakcjach fuzji jąder lekkich z ciężkimi tarczami. W typowej metodzie detekcji pojedynczych atomów wykorzystuje się identyfikację łańcuchów rozpadu alfa oraz reakcje spontanicznego rozszczepienia — każdy zsyntezowany atom daje charakterystyczny ciąg emisji cząstek i energii, co pozwala na potwierdzenie jego powstania. Ze względu na bardzo małą ilość wytwarzanych atomów (zwykle kilka lub kilkanaście) nie można prowadzić standardowych badań materiałowych ani zastosowań praktycznych.
Zastosowania i bezpieczeństwo
Nie istnieją praktyczne zastosowania darmstadtium poza badaniami naukowymi dotyczącymi fizyki jąder i chemii elementów superciężkich. Ponieważ wszystkie znane izotopy są radioaktywne i mają bardzo krótkie okresy półtrwania, ich wykorzystanie poza ściśle kontrolowanymi warunkami laboratoryjnymi jest niemożliwe. Ze względów bezpieczeństwa obiekty badające te pierwiastki stosują specjalistyczne zabezpieczenia radiacyjne, jednak ryzyko dla szerokiej populacji jest praktycznie zerowe z uwagi na minimalne ilości produkowanych atomów.
Perspektywy badań
Naukowcy kontynuują próby syntezy nowych izotopów oraz badania właściwości chemicznych darmstadtium w pojedynczych-atomowych eksperymentach. Celem jest lepsze zrozumienie wpływu efektów relatywistycznych na zachowanie pierwiastków superciężkich, potwierdzenie przewidywań dotyczących wykresów energii i stanów utlenienia oraz poszukiwanie bardziej trwałych izotopów w pobliżu hipotetycznej wyspy stabilności.
Darmstadt
Historia
Darmstadtium zostało po raz pierwszy wyprodukowane 9 listopada 1994 roku. Wykonano go w Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) w Darmstadt, w Niemczech. Wyprodukowano tylko kilka atomów tego pierwiastka. Powstał on w wyniku bombardowania niklem ołowianej tarczy. Doszło do reakcji syntezy jądrowej, w wyniku której powstał pierwiastek.
Pokazuje to poniższe równanie, które przedstawia przebieg reakcji. Pb to symbol ołowiu, Ni to symbol niklu, a n to symbol neutronu.
208 82 P b + 62 28 N i → 269 110 D s + 1 0 n {displaystyle {208 ™ 82} ™mathrm {Pb} +{62 ™atop 28} ™mathrm {Ni} \quad \rightarrow \quad {269 \atop 110}mathrm {Ds} +{1 \atop 0} \mathrm {n} \; } 
Pierwiastek ten został nazwany na cześć Darmstadt, które było miejscem jego odkrycia. GSI znajduje się w Wixhausen, w północnej części miasta Darmstadt. Nowa nazwa (darmstadtium) została nadana pierwiastkowi chemicznemu przez IUPAC w sierpniu 2003 roku.
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest darmstadtium?
A: Darmstadtium to pierwiastek chemiczny o symbolu Ds i liczbie atomowej 110.
P: Jakie są inne nazwy darmstadtium?
O: Darmstadtium był wcześniej nazywany ununnilium (Uun) lub eka-platyna.
P: Jak nazwano darmstadtium?
A: Darmstadtium zostało nazwane na cześć niemieckiego miasta Darmstadt.
P: Czy darmstadtium jest pierwiastkiem naturalnym?
O: Nie, darmstadtium jest pierwiastkiem radioaktywnym, który nie występuje w przyrodzie. Trzeba go wyprodukować.
P: Jaka jest masa atomowa izotopów darmstadtu o krótkim okresie półtrwania?
O: Izotopy darmstadtu o masie atomowej od 267 do 273 mają bardzo krótkie czasy połowicznego rozpadu, mierzone w milisekundach.
P: Jakie są czasy połowicznego rozpadu Ds-279 i Ds-281?
O: Czas połowicznego rozpadu Ds-279 wynosi 180 milisekund, a Ds-281 - 11,1 sekundy.
P: Czy znane są jakieś zastosowania darmstadtium?
O: Nie ma znanych zastosowań darmstadtium.
Przeszukaj encyklopedię