Unbiunium (Ubu): Hypotetisk element, atomnummer 121 og superaktinid

Unbiunium (Ubu) — hypotetisk element, atomnummer 121; mulig superaktinid i F-blokken. Få fakta om forsøg, egenskaber og forskning.

Unbiunium er et hypotetisk (teoretisk eller tænkt) grundstof i det periodiske system. Det er også kendt som eka-actinium. Atomnummeret for dette grundstof er 121. Det har symbolet Ubu. Navnet Unbiunium og symbolet Ubu er midlertidige IUPAC-navne, der anvendes indtil et permanent navn og symbol bliver foreslået og godkendt efter en officiel opdagelse. Ifølge mange teoretiske beregninger forventes unbiunium at høre til de såkaldte superaktinider og placeres i den ottende periode som det tredje grundstof i denne periode. Der er dog betydelig usikkerhed omkring den præcise elektronkonfiguration og blokplacering, fordi stærke relativistiske effekter kan ændre de forventede orbitalenergier.

Forsøg på syntese

Den første dokumenterede forsøg på at fremstille atomer af unbiunium blev udført i 1977 ved GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research i Darmstadt, Tyskland. I dette forsøg blev et mål af uran-238 bombarderet med kobber-65-ioner i et forsøg på at skabe et kernen med summatommassen omkring 303:

• ²³⁸U +⁶⁵ Cu →³⁰³ Ubu

Der blev ikke identificeret nogen atomer i dette eksperiment. Siden da har der endnu ikke været nogen verificerede rapporter om fremstilling af element 121. Produktion af så tunge grundstoffer er ekstremt vanskelig: forventede tværsnit er meget små (ofte lavere end 1 picobarn), og dannede nuklider henfalder typisk meget hurtigt via alfa-udsendelse eller spontan fission.

Mulige syntesemetoder og tekniske udfordringer

Fremstilling af grundstoffer med Z≥119 kræver normalt tunge-ion-acceleratorer og avancerede separatorer til at skille få skabte atomer fra baggrundsreaktioner. To generelle tilgange er blevet anvendt ved syntese af supertunge grundstoffer:

• “Hot fusion” – brug af tunge actinidmål (fx curium, californium) og mellemtunge ioner som projektiller. Dette giver højere excitation men ofte flere neutrontab og bredere produktfordeling.
• “Cold fusion” – brug af bly- eller vismutmål og lettere projektiller, med lavere excitation og ofte færre neutrontab; denne metode har dog begrænsninger ved fremskaffelsen af passende målelementer til så høje Z-værdier.

For element 121 er mange mulige kombinationer af mål og projektiller teoretisk mulige (f.eks. medium-masse projektiller på tunge actinidmål), men eksperimentel realisering er vanskelig på grund af tilgængeligheden af målmaterialer, meget lave forventede produktionsrater og hurtige henfald.

Forventede nukleare og kemiske egenskaber

Da unbiunium er uopdaget, bygger viden om det udelukkende på teoretiske modeller og kvantemekaniske beregninger. Nogle af de forventede egenskaber:

• Relativt kortlivede isotoper: beregninger forudsiger typisk halveringstider fra mikrose­kunder til måske sekunder eller længere for særligt neutronrige isotoper, men værdierne er usikre.
• Henfaldsmodi: alfa-henfald og spontan fission forventes at dominere, eventuelt også beta-udsendelse for nogle neutronrige varianter.
• Elektronisk struktur: der er uenighed mellem modeller om, hvilke orbitaler der fyldes. Enkelte beregninger forudsiger, at nye orbitaltyper (f.eks. g-orbitaler) kan blive relevante, mens andre peger på stærke relativistiske forskydninger, som kan ændre kemiske egenskaber markant i forhold til lavere Z-grundstoffer.
• Kemisk opførsel: hvis unbiunium opfører sig som en superaktinid, kan det vise sig at have kompleks kemi med mange mulige oxidationstilstande, men det er også muligt, at relativistiske effekter giver uventede kemiske ligheder med kendte grupper.

Betydning og fremtidige forsøg

Studiet af meget tunge grundstoffer som element 121 bidrager til forståelsen af atomkerner langt fra stabilitet og af hvordan relativistiske effekter påvirker elektronstrukturen. Forskere ved faciliteter som GSI (Darmstadt), JINR (Dubna), RIKEN og andre tunge-ion-laboratorier fortsætter med at planlægge og udføre forsøg for at nå denne del af det periodiske system. En bekræftet syntese vil kræve gentagne, uafhængige eksperimenter, høj følsomhed i detektion og ofte nye teknologiske forbedringer i måle- og separationsudstyr.

Navngivning

Indtil et element er opdaget og fundet ved flere uafhængige målinger, anvendes IUPACs systematiske midlertidige navne og symboler. Derfor benævnes element 121 i dag som unbiunium med symbolet Ubu. Når der foreligger en verificeret opdagelse, kan opdagelsesgruppen foreslå et permanent navn, som så vurderes af IUPAC.

Samlet set er unbiunium et interessant, men stadig hypotetisk medlem af det periodiske system. Fremtidige eksperimenter kan på et tidspunkt bekræfte eller afkræfte teoretiske forudsigelser og give konkret viden om dette tunge grundstof.

Søg efter bogstav