Moscovium (Mc) — pierwiastek 115: synteza, izotopy i stabilność

Synteza i odkrycie

Pierwiastek został po raz pierwszy wytworzony przez międzynarodowy zespół pracujący w ośrodku badawczym w Dubnej (Rosja) przy współpracy międzyinstytucjonalnej. Reakcje rodzaju 243Am + 48Ca pozwoliły na wytworzenie kilku atomów izotopów tego pierwiastka. Produkcja moscowium przebiega bardzo wolno — obserwuje się pojedyncze atomy, a efektywne przekroje czynne reakcji są bardzo małe, dlatego eksperymenty wymagają długotrwałych bombardowań i czułych detektorów.

Izotopy i stabilność

Do tej pory nie stwierdzono izotopów trwałych moscovium. Wyprodukowane izotopy mają bardzo krótkie czasy półtrwania — zazwyczaj rzędu milisekund do sekund — i rozpadają się głównie przez rozpad alfa oraz czasami przez spontaniczny rozszczep jądrowy. Początkowo otrzymane izotopy miały mniej neutronów niż przewidywana "wyspa stabilności": wiele eksperymentów raportowało izotopy o liczbie neutronów bliższej ~173 (np. ^288Uup), podczas gdy modele jądrowe prognozują, że najbardziej stabilne izotopy superciężkich powinny mieć około 184 neutronów.

Teoretyczna wyspa stabilności to region w układzie nuklidów, gdzie dzięki efektom powłokowym jądra mogą mieć znacznie dłuższe czasy półtrwania. Modele przewidują, że dla Z = 115 stabilny (lub względnie dłużej żyjący) izotop miałby masę około 299 (czyli 184 neutrony), co w literaturze bywa zapisywane jako ^299Uup (od dawnej tymczasowej nazwy ununpentium). Jednak uzyskanie tak neutronowo bogatych izotopów w laboratorium jest obecnie bardzo trudne.

Właściwości chemiczne i fizyczne (przewidywane)

Ponieważ znane próbki ograniczają się do pojedynczych atomów, właściwości chemiczne moscovium są w dużej mierze przewidywane teoretycznie. Moscovium powinno należeć do grupy 15 układu okresowego (pniktogeny), leżeć poniżej bizmutu i wykazywać podobieństwa do niego, choć silne efekty relatywistyczne modyfikują oczekiwane zachowanie. Przewidywana konfiguracja elektronowa to z grubsza [Rn]5f14 6d10 7s2 7p3, a typowe stopnie utlenienia mogą obejmować +1 i +3; wyższe stopnie (+5) będą trudniejsze do zaobserwowania ze względu na stabilizację niższych stanów w ciężkich pierwiastkach.

Nomenklatura i historia nazwy

Pierwiastek nazwano na cześć regionu Moskiewskiego i miasta Moskwa (stąd nazwa moscovium). Nazwa i symbol Moscovium, Mc zostały oficjalnie zatwierdzone przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) po okresie stosowania tymczasowej nazwy ununpentium (Uup).

Zastosowania, bezpieczeństwo i perspektywy badań

• Obecnie moscovium nie ma praktycznych zastosowań — ilości uzyskiwane w laboratoriach są ekstremalnie małe, a izotopy bardzo nietrwałe.
• Ze względu na krótkie czasy życia i bardzo małe ilości, zagrożenie biologiczne czy chemiczne dla ludzi jest praktycznie zerowe w warunkach laboratoryjnych, pod warunkiem przestrzegania standardowych procedur radiacyjnych. Jednak każdy eksperyment wymaga ścisłych środków ochrony radiacyjnej.
• Przyszłe badania koncentrują się na otrzymaniu bardziej neutronowo bogatych izotopów zbliżonych do N = 184 (aby zbadać przewidywaną wyspę stabilności), na lepszym pomiarze własności jądrowych i na eksperymentach chemicznych z pojedynczymi atomami, które pozwolą potwierdzić przewidywane zachowanie chemiczne.

Podsumowanie: Moscovium (Mc, Z = 115) to syntetyczny pierwiastek superciężki, odkryty w reakcjach 243Am + 48Ca. Dotychczas poznane izotopy są bardzo nietrwałe, ale teoretyczne modele jądrowe umieszczają ten pierwiastek w centrum interesującej wyspy stabilności, co czyni go przedmiotem intensywnych badań podstawowych w fizyce jądrowej i chemii atomów ciężkich.