Tennessin (Ts) – Supertungt radioaktivt grundstof, atomnummer 117 (gruppe 17)

Før opdagelsen

I 2004 planlagde JINR-holdet (Joint Institute for Nuclear Research) i Dubna, Moskva Oblast, Rusland, et eksperiment med henblik på at skabe grundstof 117. For at gøre dette skulle de fusionere elementerne berkelium (grundstof 97) og calcium (grundstof 20). Det amerikanske hold på Oak Ridge National Laboratory, som er den eneste producent af berkelium i verden, var imidlertid holdt op med at fremstille berkelium i et stykke tid. Derfor skabte de først grundstof 118 ved hjælp af californium (grundstof 98) og calcium.

Det russiske hold ønskede at bruge berkelium, fordi den isotop af calcium, der blev brugt i forsøget, calcium-48, har 20 protoner og 28 neutroner. Det er den letteste stabile eller næsten stabile kerne (centrum af et atom) med langt flere neutroner end protoner. Zink-68 er den næst-leteste kerne af denne art, men den er tungere end calcium-48. Da tennessin har 117 protoner, skal de have et andet atom med 97 protoner til at blive kombineret med calciumatomet, og berkelium har 97 protoner.

I forsøget gøres berkelium til et mål, og kalciumet affyres i form af en stråle mod berkelium-målet. Kalciumstrålen skabes i Rusland ved at fjerne den lille mængde calcium-48 fra naturligt calcium ved hjælp af kemiske midler. Den kerne, der fremstilles efter forsøget, vil være tungere og er tættere på stabilitetsøen. Dette er idéen om, at nogle meget tunge atomer kan være ret stabile.

Opdagelse af Tennessine

I 2008 begyndte det amerikanske hold igen at skabe berkelium, og de fortalte det russiske hold om det. Programmet fremstillede 22 milligram berkelium, og det er nok til forsøget. Kort efter blev berkeliumet afkølet i 90 dage og blev gjort mere rent ved hjælp af kemiske midler i yderligere 90 dage. Berkeliummålet skulle hurtigt bringes til Rusland, fordi halveringstiden for den isotop af berkelium, der anvendes, berkelium-249, kun er 330 dage. Med andre ord vil halvdelen af berkeliumet efter 330 dage ikke længere være berkelium. Hvis forsøget ikke var startet seks måneder efter, at målet var blevet fremstillet, ville det faktisk være blevet aflyst, fordi de ikke havde berkelium nok til forsøget. I sommeren 2009 blev målet pakket i fem blycontainere og sendt med et kommercielt fly fra New York til Moskva.

Begge hold måtte overvinde den bureaukratiske hindring mellem USA og Rusland, før de sendte berkelium-målet, så det kunne nå frem til Rusland til tiden. Der var dog stadig problemer: Det russiske toldvæsen lod ikke berkeliummålet komme ind i landet to gange på grund af manglende eller ufuldstændige papirer. Selv om målet gik over Atlanterhavet fem gange, tog hele rejsen kun et par dage. Da målet endelig kom ind i Moskva, blev det sendt til Dimitrovgrad i Ulyanovsk Oblask. Her blev målet placeret på en tynd titaniumfilm (lag). Denne film blev derefter sendt til Dubna, hvor den blev anbragt i JINR-partikelacceleratoren. Denne partikelaccelerator er den kraftigste partikelaccelerator i verden til fremstilling af supertunge grundstoffer.

Forsøget begyndte i juni 2009. I januar 2010 meddelte forskerne på Flerov Laboratory of Nuclear Reactions, at de havde fundet et nyt grundstof med atomnummer 117 gennem to henfaldskæder. Den ulige isotop laver 6 alfafald, før den laver en spontan (pludselig) spaltning. Den ulige-jævne isotop foretager 3 alfafald før fission. Den 9. april 2010 blev der offentliggjort en officiel rapport i tidsskriftet Physical Review Letters. Den viste, at de isotoper, der blev nævnt i henfaldskæderne, var²⁹⁴ Ts og²⁹³ Ts. Isotoperne blev fremstillet på følgende måde:

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹⁴ Ts + 3 n (1 begivenhed)

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹³ Ts + 4 n (5 begivenheder)

 

Kemien i Tennessine er i øjeblikket ukendt. Kemikere kan dog forudsige, hvordan grundstoffet vil være ved hjælp af kemien fra de andre halogener. Tennessin formodes højst sandsynligt at være et medlem af gruppe 17 i det periodiske system, under de fem halogener: fluor, klor, brom, jod og astatin. Hver af dem har syv valenselektroner. For tennessin, der befinder sig i den syvende periode (række) i det periodiske system, ville det, hvis man går nedad i halogengruppen, forudsige en valenselektronkonfiguration på 7s 7p²⁵ , og det ville derfor forventes at opføre sig på mange måder som halogenerne.

Tennessin kan ikke anvendes, fordi det er kortvarigt og radioaktivt.