Flerovium (Fl) – Supertungt grundstof nr. 114: Egenskaber & fremstilling
Få indsigt i Flerovium (Fl, Z=114): et syntetisk, radioaktivt supertungt grundstof, dets egenskaber, fremstillingsmetode via plutonium–calcium fusionsreaktion og forskningsperspektiver.
Flerovium er et syntetisk kemisk grundstof, også kendt som eka-bly. Det har symbolet Fl og atomnummeret 114. Det er et radioaktivt supertungt grundstof.
Flerovium findes ikke i naturen. Det fremstilles ved en kernereaktion mellem plutonium og calcium. Den reaktion, der sker, er en fusionsreaktion.
Opdagelse og navngivning
Flerovium blev først fremstillet i slutningen af 1990'erne af forskere ved Joint Institute for Nuclear Research (JINR) i Dubna, i samarbejde med andre laboratorier. Opgørelsen af opdagelsen og de efterfølgende bekræftelser førte til, at elementet officielt fik navnet flerovium (symbol Fl) i 2012, opkaldt efter den russiske fysiker Georgij Flerov (Flyorov), der bidrog til arbejdet med kernereaktioner og syntese af tunge elementer.
Fremstilling og detektion
Fremstillingen foregår i acceleratoreksperimenter, hvor ioner af et lettere grundstof (fx calcium) accelereres og bombarderer en tung målsammensætning (fx plutonium). Når to atomkerner fusionerer, dannes et sammensat nucleus, som ofte afkøles ved udsendelse af et eller flere neutroner og danner et supertungt atom af flerovium.
Produktionstakten er ekstremt lav: man kan ofte kun fremstille enkelte atomer ad gangen. De dannede atomer identificeres indirekte ved at måle deres radioaktive henfald (typisk alfa-henfald) og følge henfaldskæder i specielle detektorer og recoil-separatorer.
Isotoper og halveringstider
Der er observeret flere kortlivede isotoper af flerovium. Disse isotoper har meget korte halveringstider, typisk fra millisekunder til sekunder. Den mest stabile kendte isotop har en halveringstid i størrelsesordenen op til nogle få sekunder, men resultater kan variere mellem eksperimenter. På grund af den korte levetid findes der ingen stabile eller naturligt forekommende isotoper.
Fysiske og kemiske egenskaber
- Placeringsgruppe: Flerovium ligger i gruppe 14 i det periodiske system og er derfor slægtning til bly (Pb) — deraf betegnelsen eka-bly.
- Forventet tilstand: Teoretiske beregninger antyder, at flerovium bør være et metal, men på grund af stærke relativistiske effekter kan dets kemiske adfærd afvige betydeligt fra lettere congenere som bly.
- Relativistiske effekter: Elektroner i de inderste skaller af meget tunge atomer bevæger sig så hurtigt, at relativistiske effekter ændrer deres energiniveauer. For flerovium betyder det, at 7s- og 7p1/2-orbitalerne kan stabiliseres, hvilket kan gøre elementet mindre reaktivt end ventet — nogle beregninger forudsiger en ædel-lignende adfærd sammenlignet med andre gruppe 14-elementer.
- Eksperimentel kemi: Kemiske egenskaber er stadig dårligt kendt, fordi kun få atomer kan fremstilles ad gangen. Forsøg er planlagt og udført for at måle bindingsmønstre og oxidationstrin, men konklusioner er endnu foreløbige.
Anvendelser og sikkerhed
Der er ingen praktiske anvendelser af flerovium uden for grundforskning. Der fremstilles kun enkelte atomer ad gangen i specialiserede faciliteter, og materialet er stærkt radioaktivt. Arbejde med flerovium foregår i avancerede laboratorier med beskyttelsesforanstaltninger (fx fjernbetjente instrumenter og hot cells) for at beskytte forskere mod stråling.
Fremtidig forskning
Forskningen i flerovium fortsætter for at afklare dets kemiske adfærd, stabile isotoper og dets rolle i den teoretiske "island of stability" — et område i det nukleare kort, hvor enkelte supertunge kerner kan have betydeligt længere halveringstider. Eksperimentelle forbedringer i ionkilder, separatorer og detektorteknik forventes at give bedre data om fleroviums egenskaber i årene fremover.
Kort oversigt
- Symbol: Fl
- Atomnummer: 114
- Type: Syntetisk, radioaktivt, supertungt grundstof
- Fremstilling: Fusion af tunge ioner (fx plutonium + calcium)
- Anvendelse: Kun grundforskningsformål
Bruger
Den har ingen anvendelse i øjeblikket, da der forskes i den lige nu.
Historie
Opdagelsen af Flerovium i december 1998 blev rapporteret i januar 1999 af forskere fra Joint Institute for Nuclear Research i Dubna i Rusland. Det samme forskerhold lavede en anden isotop af Fl tre måneder senere og lavede den igen i 2004 og 2006.
I 2004 kontrollerede Joint Institute for Nuclear Research det ved hjælp af en anden metode. De fandt de endelige produkter af radioaktivt henfald.
Efter opdagelsen blev det "nye" grundstof kaldt ununquadium. Navnet blev ændret den 30. maj 2012 til "flerovium". Det blev opkaldt efter Flerov-laboratoriet for kernereaktioner, som blev opkaldt efter den russiske fysiker Georgy Flyorov. Den Internationale Union for Ren og Anvendt Kemi gav det dette navn.
Kemiske egenskaber
Der er ikke fremstillet tilstrækkeligt Flerovium til at måle dets fysiske eller kemiske egenskaber. Man mener, at det er et blødt, tæt metal, der skifter farve i luften. Det kan have et lavt smeltepunkt på omkring 200 °C.
Fremstilling af den
Flerovium kan fremstilles ved at bombardere et plutonium-244-mål med calcium-48 som en stråle af ioner.
298Fl - En uopdaget neutronrig kerne
I henhold til den nukleare skalmodel kan den uopdagede neutronrige kerne298 Fl være en dobbelt magisk kerne, der ligger øverst på skallukningen ved N=184. Det forudsiges, at dette atom, midt i de lukkede kernehjule, forventes at have længere halveringstider for alfaspaltning og spontan spaltning. Det er imidlertid upraktisk at anvende fusionsfordamningsmetoden til at fremstille denne nuklid, da mere neutronrige udgangsmaterialer med lavt protonantal er ustabile på grund af beta-henfald.
Halveringstiden for dette atom skønnes at svinge fra et par minutter til flere milliarder år.
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er Flerovium?
A: Flerovium er et syntetisk kemisk grundstof, også kendt som eka-bly. Det har symbolet Fl og har atomnummer 114.
Spørgsmål: Findes Flerovium i naturen?
A: Nej, Flerovium findes ikke i naturen.
Spørgsmål: Hvordan fremstilles Flerovium?
A: Flerovium fremstilles ved en atomreaktion mellem plutonium og calcium. Den reaktion, der sker, er en fusionsreaktion.
Sp: Hvilken type grundstof er det?
Svar: Flerovium er et radioaktivt supertungt grundstof.
Spørgsmål: Hvilket symbol har det?
A: Symbolet for flerovium er "Fl".
Sp: Hvilket atomnummer har det?
A: Atomnummeret for flerovium er 114.
Spørgsmål: Forekommer flerovium naturligt eller kunstigt?
A: Flervoim forekommer kunstigt, da det ikke findes i naturen.
Søge