Ununenium - Ununennium

Ununenium,  119 Uue
Ununenium
Prononciation / ˌ û n . U n ɛ n i ə m / ( écouter )A propos de ce son ( OON -oon- EN -ee-əm )
Noms alternatifs élément 119, eka-francium
Ununennium dans le tableau périodique
Hydrogène Hélium
Lithium Béryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon
Sodium Magnésium Aluminium Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon
Potassium Calcium Scandium Titane Vanadium Chrome Manganèse Le fer Cobalt Nickel Le cuivre Zinc Gallium Germanium Arsenic Sélénium Brome Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdène Technétium Ruthénium Rhodié Palladium Argent Cadmium Indium Étain Antimoine Tellure Iode Xénon
Césium Baryum Lanthane Cérium Praséodyme Néodyme Prométhium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutécium Hafnium Tantale Tungstène Rhénium Osmium Iridium Platine Or Mercure (élément) Thallium Mener Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Américium Curium Berkélium Californie Einsteinium Fermium Mendélévie nobélium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flérovium Moscou Livermorium Tennessine Oganesson
Ununenium Unbinilium
Unquadtrium Quadruple Unquadpentium Unquadhexium Unquadseptium Unquadoctium Unquadennium Unpentnilium Unpentunium Unpentbium Unpenttrium Unpentquadium Unpentium Unpenthexium Unpentseptium Unpentoctium Unpentennium Unhexnilium Unhexunium Unhexbium Unhextrium Unhexquadium Unhexpentium Unhexhexium Unhexseptium Unhexoctium Unhexennium Unseptnilium Unseptunium Unseptbium
Unbiunium Unbibium Unbitrium Unbiquadium Unbipentium Unbihexium Unbiseptium Unbioctium Hors biennium Untrinilium Untriunium Untribium Untritrium Untriquadium Untripentium Untrihexium Untriseptium Untrioctium Untriennium Unquadnilium Unquadunium Unquadbium
Fr

Uue

(Ust)
oganessonununenniumunbinilium
Numéro atomique ( Z ) 119
Grouper groupe 1 : hydrogène et métaux alcalins
Période période 8
Bloquer   bloc-s
Configuration électronique [ Og ] 8s 1 (prédit)
Électrons par coquille 2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 1 (prédit)
Propriétés physiques
Phase à  STP inconnu (peut être solide ou liquide)
Point de fusion 273–303  K ​(0–30 °C, ​32–86 °F) (prévu)
Point d'ébullition 903 K ​(630 °C, ​1166 °F) (prévu)
Densité (près de  rt ) 3 g/cm 3 (prévu)
Température de fusion 2,01 à 2,05  kJ/mol (extrapolé)
Propriétés atomiques
États d'oxydation ( +1 ), (+3) (prévu)
Électronégativité Échelle de Pauling : 0,86 (prédit)
Énergies d'ionisation
Rayon atomique empirique: 240  pm (prédit)
Rayon covalent 263-281 pm (extrapolé)
Autres propriétés
Structure en cristal corps cubique centrée (bcc)
Structure cristalline cubique centrée sur le corps pour ununennium

(extrapolé)
Numero CAS 54846-86-5
Histoire
Appellation Nom de l'élément systématique IUPAC
| les références

Ununennium , également connu sous le nom d' eka-francium ou d' élément 119 , est l' élément chimique hypothétique avec le symbole Uue et le numéro atomique 119. Ununenium et Uue sont respectivement le nom et le symbole systématiques temporaires de l'IUPAC , qui sont utilisés jusqu'à ce que l'élément soit découvert, confirmé et un nom permanent est décidé. Dans le tableau périodique des éléments, il devrait s'agir d'un élément s-bloc , d'un métal alcalin et du premier élément de la huitième période . C'est l'élément le plus léger qui n'a pas encore été synthétisé.

Des tentatives infructueuses de synthèse de l'élément sont en cours à RIKEN (Japon) et à l' Institut commun de recherche nucléaire ( Dubna , Russie). Des preuves théoriques et expérimentales ont montré que la synthèse de l'ununennium sera probablement beaucoup plus difficile que celle des éléments précédents, et qu'il pourrait même être l'avant-dernier élément pouvant être synthétisé avec la technologie actuelle.

La position d'Ununenium en tant que septième métal alcalin suggère qu'il aurait des propriétés similaires à celles de ses congénères plus légers . Cependant, des effets relativistes peuvent faire en sorte que certaines de ses propriétés diffèrent de celles attendues d'une application directe de tendances périodiques . Par exemple, ununennium devrait être moins réactif que le césium et le francium et avoir un comportement plus proche du potassium ou du rubidium , et bien qu'il devrait montrer l' état d'oxydation +1 caractéristique des métaux alcalins, il devrait également montrer le +3 état d'oxydation, qui est inconnu dans tout autre métal alcalin.

introduction

Une représentation graphique d'une réaction de fusion nucléaire
Une représentation graphique d'une réaction de fusion nucléaire . Deux noyaux fusionnent en un seul, émettant un neutron . Les réactions qui ont créé de nouveaux éléments à ce moment étaient similaires, avec la seule différence possible que plusieurs neutrons singuliers étaient parfois libérés, voire aucun.
Vidéo externe
icône vidéo Visualisation d'une fusion nucléaire infructueuse, basée sur des calculs de l' Australian National University

Les noyaux atomiques les plus lourds sont créés dans des réactions nucléaires qui combinent deux autres noyaux de taille inégale en un seul ; grosso modo, plus les deux noyaux sont inégaux en termes de masse, plus grande est la possibilité que les deux réagissent. Le matériau constitué des noyaux les plus lourds est transformé en une cible, qui est ensuite bombardée par le faisceau de noyaux plus légers. Deux noyaux ne peuvent fusionner en un seul que s'ils se rapprochent suffisamment l'un de l'autre ; normalement, les noyaux (tous chargés positivement) se repoussent en raison de la répulsion électrostatique . L' interaction forte peut vaincre cette répulsion mais seulement à très faible distance d'un noyau ; les noyaux du faisceau sont ainsi fortement accélérés afin de rendre une telle répulsion insignifiante par rapport à la vitesse du noyau du faisceau. Se rapprocher seul ne suffit pas pour que deux noyaux fusionnent : lorsque deux noyaux se rapprochent, ils restent généralement ensemble pendant environ 10 à 20  secondes puis se séparent (pas nécessairement dans la même composition qu'avant la réaction) plutôt que de former un seul noyau. Si la fusion se produit, la fusion temporaire - appelée noyau composé - est un état excité . Pour perdre son énergie d'excitation et atteindre un état plus stable, un noyau composé se fissonne ou éjecte un ou plusieurs neutrons , qui emportent l'énergie. Cela se produit environ 10 à 16  secondes après la collision initiale.

Le faisceau traverse la cible et atteint la chambre suivante, le séparateur ; si un nouveau noyau est produit, il est transporté avec ce faisceau. Dans le séparateur, le noyau nouvellement produit est séparé des autres nucléides (celui du faisceau d'origine et de tout autre produit de réaction) et transféré vers un détecteur à barrière de surface , qui arrête le noyau. L'emplacement exact de l'impact à venir sur le détecteur est marqué ; également marqués sont son énergie et l'heure de l'arrivée. Le transfert prend environ 10 -6  secondes ; pour être détecté, le noyau doit survivre aussi longtemps. Le noyau est enregistré à nouveau une fois sa désintégration enregistrée, et l'emplacement, l' énergie et le temps de désintégration sont mesurés.

La stabilité du noyau est assurée par l'interaction forte. Cependant, sa portée est très courte ; à mesure que les noyaux deviennent plus gros, son influence sur les nucléons les plus externes ( protons et neutrons) s'affaiblit. Dans le même temps, le noyau est déchiré par la répulsion électrostatique entre les protons, car il a une portée illimitée. Les noyaux des éléments les plus lourds sont donc théoriquement prédits et on a jusqu'à présent observé qu'ils se désintègrent principalement via des modes de désintégration provoqués par une telle répulsion : désintégration alpha et fission spontanée ; ces modes sont prédominants pour les noyaux d' éléments superlourds . Les désintégrations alpha sont enregistrées par les particules alpha émises et les produits de désintégration sont faciles à déterminer avant la désintégration réelle ; si une telle désintégration ou une série de désintégrations consécutives produit un noyau connu, le produit original d'une réaction peut être déterminé arithmétiquement. La fission spontanée, cependant, produit divers noyaux en tant que produits, de sorte que le nucléide d'origine ne peut pas être déterminé à partir de ses filles.

Les informations dont disposent les physiciens désireux de synthétiser l'un des éléments les plus lourds sont donc les informations recueillies au niveau des détecteurs : localisation, énergie et heure d'arrivée d'une particule au détecteur, et celles de sa désintégration. Les physiciens analysent ces données et cherchent à conclure qu'elles ont bien été causées par un nouvel élément et ne pouvaient pas avoir été causées par un nucléide différent de celui revendiqué. Souvent, les données fournies sont insuffisantes pour conclure qu'un nouvel élément a été définitivement créé et il n'y a pas d'autre explication pour les effets observés ; des erreurs d'interprétation des données ont été commises.

Histoire

Les éléments superlourds sont produits par fusion nucléaire . Ces réactions de fusion peuvent être divisées en fusion "chaude" et "froide", en fonction de l'énergie d'excitation du noyau composé produit. Dans les réactions de fusion à chaud, des projectiles très légers et à haute énergie sont accélérés vers des cibles très lourdes ( actinides ), donnant naissance à des noyaux composés à haute énergie d'excitation (~40–50  MeV ) qui peuvent fissionner ou évaporer plusieurs (3 à 5 ) neutrons. Dans les réactions de fusion froide (qui utilisent des projectiles plus lourds, généralement de la quatrième période , et des cibles plus légères, généralement du plomb et du bismuth ), les noyaux fusionnés produits ont une énergie d'excitation relativement faible (~10-20 MeV), ce qui diminue la probabilité que ces les produits subiront des réactions de fission. Lorsque les noyaux fusionnés se refroidissent jusqu'à l' état fondamental , ils ne nécessitent l'émission que d'un ou deux neutrons. Cependant, les réactions de fusion à chaud ont tendance à produire des produits plus riches en neutrons car les actinides ont les rapports neutrons/protons les plus élevés de tous les éléments pouvant actuellement être fabriqués en quantités macroscopiques.

Ununennium et unbinilium (éléments 119 et 120) sont les éléments avec les numéros atomiques les plus bas qui n'ont pas encore été synthétisés. Les tentatives pour les synthétiser repousseraient les limites de la technologie actuelle, en raison des sections efficaces décroissantes des réactions de production et de leurs demi-vies probablement courtes , attendues de l'ordre de la microseconde. Les éléments au-delà de l' unbiunium (élément 121) auraient probablement une durée de vie trop courte pour être détectés avec la technologie actuelle : ils se désintégreraient en une microseconde, avant d'atteindre les détecteurs. La possibilité de détection des éléments 121 à 124 dépend fortement du modèle théorique utilisé, car leurs demi-vies sont prédites pour être très proches de la frontière d'une microseconde. Auparavant, une aide importante (qualifiée de « balles d'argent ») dans la synthèse d'éléments superlourds provenait des enveloppes nucléaires déformées autour du hassium -270 qui augmentaient la stabilité des noyaux environnants et de l'existence de l'isotope calcium -riche en neutrons quasi-stable. 48 qui pourrait être utilisé comme projectile pour produire plus d'isotopes riches en neutrons d'éléments superlourds. Plus un nucléide superlourd est riche en neutrons , plus il devrait être proche de l' îlot de stabilité recherché . Même ainsi, les isotopes synthétisés contiennent encore moins de neutrons que ceux attendus dans l'îlot de stabilité. De plus, l'utilisation du calcium-48 pour synthétiser l'ununennium nécessiterait une cible d' einsteinium -253 ou -254, qui sont très difficiles à produire en quantité suffisamment importante (seuls des microgrammes sont actuellement disponibles ; en comparaison, des milligrammes de berkelium et de californium sont disponibles). La production plus pratique d'autres éléments superlourds nécessiterait des projectiles plus lourds que 48 Ca.

Tentatives de synthèse

Passé

La synthèse d'ununennium a été tentée pour la première fois en 1985 en bombardant une cible d'einsteinium-254 avec des ions calcium-48 à l'accélérateur superHILAC de Berkeley, en Californie :

254
99
Es
+ 48
20
Californie
302
119
Uue
* → pas d'atomes

Aucun atome n'a été identifié, conduisant à une section efficace limite de 300 nb . Des calculs ultérieurs suggèrent que la section efficace de la réaction 3n (qui donnerait 299 Uue et trois neutrons comme produits) serait en fait six cent mille fois inférieure à cette limite supérieure, à 0,5 pb.

L'ununennium étant l'élément non découvert le plus léger, il a été la cible d'expériences de synthèse par des équipes allemandes, russes et japonaises ces dernières années. L'équipe russe de l' Institut commun de recherche nucléaire de Doubna, en Russie, prévoyait de mener une expérience avant 2012, et aucun résultat n'a été publié, ce qui implique fortement que l'expérience n'a pas été réalisée ou qu'aucun atome d'ununennium n'a été identifié. D'avril à septembre 2012, une tentative de synthèse des isotopes 295 Uue et 296 Uue a été effectuée en bombardant une cible de berkelium -249 avec du titane -50 au GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research à Darmstadt , en Allemagne. Sur la base de la section efficace théoriquement prédite, il était prévu qu'un atome d'ununennium serait synthétisé dans les cinq mois suivant le début de l'expérience.

249
97
Noir
+ 50
22
Ti
299
119
Uue
* → 296
119
Uue
+ 3 1
0

m
249
97
Noir
+ 50
22
Ti
299
119
Uue
* → 295
119
Uue
+ 4 1
0

m

L'expérience devait initialement se poursuivre jusqu'en novembre 2012, mais a été interrompue prématurément pour utiliser la cible 249 Bk pour confirmer la synthèse de la tennessine (changeant ainsi les projectiles en 48 Ca). Cette réaction entre 249 Bk et 50 Ti a été prédite comme étant la réaction pratique la plus favorable pour la formation d'ununenium, car elle est plutôt asymétrique, bien qu'également quelque peu froide. (La réaction entre 254 Es et 48 Ca serait supérieure, mais la préparation des quantités de milligramme de 254 Es pour une cible est difficile.) Néanmoins, le changement nécessaire de la « balle d'argent » 48 Ca à 50 Ti divise le rendement attendu de Ununennium par une vingtaine, car le rendement dépend fortement de l'asymétrie de la réaction de fusion.

En raison des courtes demi-vies prévues, l'équipe GSI a utilisé une nouvelle électronique "rapide" capable d'enregistrer les événements de désintégration en quelques microsecondes. Aucun atome d'ununennium n'a été identifié, ce qui implique une section efficace limite de 65 fb. La section effective prévue est d'environ 40 fb, ce qui est aux limites de la technologie actuelle. (La section efficace la plus basse record d'une réaction expérimentalement réussie est de 30 fb pour la réaction entre 209 Bi et 70 Zn produisant du nihonium .)

Présent

L'équipe de RIKEN à Wakō , au Japon, a commencé à bombarder des cibles de curium -248 avec un faisceau de vanadium -51 en juin 2018 pour rechercher l'élément 119. Le curium a été choisi comme cible, plutôt que du berkelium ou du californium plus lourds, car ces cibles plus lourdes sont difficiles à atteindre. préparer. L'asymétrie réduite de la réaction devrait réduire de moitié environ la section transversale, nécessitant une sensibilité "de l'ordre d'au moins 30 fb". Les cibles de 248 cm ont été fournies par le laboratoire national d' Oak Ridge , qui avait fourni la cible de 249 Bk nécessaire à partir de la synthèse de la tennessine (élément 117) à Dubna. L'expérience RIKEN a commencé par être menée dans un cyclotron pendant qu'elle modernisait ses accélérateurs linéaires ; la mise à niveau a été achevée en 2020. Le bombardement peut être poursuivi avec les deux machines jusqu'à ce que le premier événement soit observé ; l'expérience se déroule actuellement par intermittence pendant au moins 100 jours par an. Hideto En'yo , directeur du Centre RIKEN Nishina, a prédit que les éléments 119 et 120 seraient probablement découverts d'ici 2022. Les efforts de l'équipe RIKEN sont financés par l' empereur du Japon .

248
96
Cm
+ 51
23
V
299
119
Uue
* → 296
119
Uue
+ 3 1
0

m
248
96
Cm
+ 51
23
V
299
119
Uue
* → 295
119
Uue
+ 4 1
0

m

Les isotopes produits de l'ununenium devraient subir deux désintégrations alpha en isotopes connus du moscovium (respectivement 288 Mc et 287 Mc), ce qui les ancrerait dans une séquence connue de cinq autres désintégrations alpha et corroborerait leur production. La section efficace prévue pour ces réactions est d'environ 10 fb.

Prévu

Suite à la synthèse revendiquée de 293 Og en 1999 au Lawrence Berkeley National Laboratory à partir de 208 Pb et 86 Kr, les réactions analogues 209 Bi + 86 Kr et 208 Pb + 87 Rb ont été proposées pour la synthèse de l'élément 119 et de son alpha alors inconnu. filles de désintégration , éléments 117 , 115 et 113 . Le retrait de ces résultats en 2001 et des calculs plus récents sur les sections efficaces des réactions de fusion « froides » remettent en cause cette possibilité ; par exemple, un rendement maximum de 2 fb est prévu pour la production de 294 Uue dans la première réaction. Les faisceaux d'ions radioactifs peuvent fournir une méthode alternative utilisant une cible de plomb ou de bismuth et peuvent permettre la production d'isotopes plus riches en neutrons s'ils deviennent disponibles aux intensités requises.

L'équipe de l' Institut commun de recherche nucléaire de Doubna , en Russie, prévoyait de commencer de nouvelles expériences sur la synthèse de l'ununenium à l'aide de la réaction 249 Bk + 50 Ti à l'aide d'un nouveau complexe expérimental. En novembre 2019, les résultats étaient attendus mi-2021 au plus tôt.

Les laboratoires du RIKEN au Japon et du JINR en Russie sont les mieux adaptés à ces expériences car ils sont les seuls au monde où des temps de faisceau longs sont accessibles pour des réactions avec de faibles sections efficaces prédites.

Appellation

En utilisant la nomenclature de Mendeleïev pour les éléments sans nom et non découvertes , Ununennium doit être connu sous le nom eka- francium . En utilisant les recommandations de l' IUPAC de 1979 , l'élément doit être temporairement appelé ununennium (symbole Uue ) jusqu'à ce qu'il soit découvert, la découverte soit confirmée et un nom permanent choisi. Bien que largement utilisées dans la communauté chimique à tous les niveaux, des classes de chimie aux manuels avancés, les recommandations sont pour la plupart ignorées parmi les scientifiques qui travaillent théoriquement ou expérimentalement sur des éléments superlourds, qui l'appellent "élément 119", avec le symbole E119 , (119) ou 119 .

Propriétés prévues

Stabilité nucléaire et isotopes

Un graphique 2D avec des cellules rectangulaires colorées en noir et blanc, allant de la llc à l'urc, avec des cellules devenant pour la plupart plus claires plus près de cette dernière
Une carte de stabilité des nucléides telle qu'utilisée par l'équipe de Dubna en 2010. Les isotopes caractérisés sont indiqués avec des bordures. Au-delà de l'élément 118 (oganesson, le dernier élément connu), la ligne de nucléides connus devrait entrer rapidement dans une région d'instabilité, sans demi-vie supérieure à une microseconde après l'élément 121. La région elliptique enferme l'emplacement prévu de l'île de stabilité.
Les orbitales avec un nombre quantique azimutal élevé sont augmentées en énergie, éliminant ce qui serait autrement un écart d'énergie orbitale correspondant à une couche de protons fermée à l' élément 114 , comme le montre le diagramme de gauche qui ne prend pas en compte cet effet. Cela soulève la prochaine coquille de protons dans la région autour de l' élément 120 , comme le montre le diagramme de droite, augmentant potentiellement les demi-vies des isotopes des éléments 119 et 120.

La stabilité des noyaux diminue considérablement avec l'augmentation du numéro atomique après le curium , élément 96, dont la demi-vie est de quatre ordres de grandeur plus longue que celle de tout élément actuellement connu de numéro supérieur. Tous les isotopes dont le numéro atomique est supérieur à 101 subissent une désintégration radioactive avec des demi-vies inférieures à 30 heures. Aucun élément dont le numéro atomique est supérieur à 82 (après le plomb ) n'a d'isotope stable. Néanmoins, pour des raisons encore mal comprises, il y a une légère augmentation de la stabilité nucléaire autour des numéros atomiques 110114 , ce qui conduit à l'apparition de ce que l'on appelle en physique nucléaire « l' îlot de stabilité ». Ce concept, proposé par le professeur Glenn Seaborg de l'Université de Californie , explique pourquoi les éléments superlourds durent plus longtemps que prévu.

Les demi-vies de désintégration alpha prédites pour 291 à 307 Uue sont de l'ordre de la microseconde. La demi-vie de désintégration alpha la plus longue prévue est d'environ 485 microsecondes pour l'isotope 294 Uue. En prenant en compte tous les modes de décroissance, les demi-vies prédites chutent encore à quelques dizaines de microsecondes seulement. Certains isotopes plus lourds peuvent être plus stables; Fricke et Waber ont prédit que 315 Uue serait l'isotope ununennium le plus stable en 1971. Cela a des conséquences sur la synthèse de l'ununennium, car les isotopes avec des demi-vies inférieures à une microseconde se désintégreraient avant d'atteindre le détecteur, et les isotopes les plus lourds ne peuvent pas être synthétisés par le collision de toute cible et noyau de projectile utilisables connus. Néanmoins, de nouveaux modèles théoriques montrent que l'écart d'énergie attendu entre les orbitales protoniques 2f 7/2 (remplies à l'élément 114) et 2f 5/2 (remplies à l'élément 120) est plus petit que prévu, de sorte que l'élément 114 ne semble plus être une coquille nucléaire fermée sphérique stable, et cet écart d'énergie peut augmenter la stabilité des éléments 119 et 120. Le prochain noyau doublement magique devrait maintenant être autour du 306 Ubb sphérique ( élément 122 ), mais la faible demi-vie et la faible section efficace de production de ce nucléide rend sa synthèse difficile.

Atomique et physique

Étant le premier élément de la période 8 , l'ununennium devrait être un métal alcalin, prenant sa place dans le tableau périodique ci-dessous lithium , sodium , potassium , rubidium , césium et francium . Chacun de ces éléments a un électron de valence dans l'orbitale s la plus externe (configuration électronique de valence n s 1 ), qui se perd facilement dans les réactions chimiques pour former l' état d'oxydation +1 : ainsi, les métaux alcalins sont des éléments très réactifs . Ununennium devrait continuer la tendance et avoir une configuration électronique de valence de 8s 1 . On s'attend donc à ce qu'il se comporte comme ses congénères plus légers ; cependant, il est également prévu qu'il diffère des métaux alcalins plus légers dans certaines propriétés.

La principale raison des différences prédites entre l'ununennium et les autres métaux alcalins est l' interaction spin-orbite (SO) — l'interaction mutuelle entre le mouvement et le spin des électrons . L'interaction SO est particulièrement forte pour les éléments superlourds parce que leurs électrons se déplacent plus rapidement - à des vitesses comparables à la vitesse de la lumière - que ceux des atomes plus légers. Dans les atomes d'ununennium, il abaisse les niveaux d'énergie des électrons 7p et 8s, stabilisant les électrons correspondants, mais deux des niveaux d'énergie des électrons 7p sont plus stabilisés que les quatre autres. L'effet est appelé division de sous-shell, car il divise le sous-shell 7p en parties plus stabilisées et moins stabilisées. Les chimistes informaticiens comprennent la scission comme un changement du deuxième nombre quantique ( azimutal ) l de 1 à 1/2 et 3/2 pour les parties plus et moins stabilisées de la sous-couche 7p, respectivement. Ainsi, l'électron externe 8s de l'ununennium est stabilisé et devient plus difficile à éliminer que prévu, tandis que les électrons 7p 3/2 sont déstabilisés en conséquence, leur permettant peut-être de participer à des réactions chimiques. Cette stabilisation de l'orbitale s la plus externe (déjà significative dans le francium) est le facteur clé affectant la chimie de l'ununennium, et provoque l'inversion de toutes les tendances des propriétés atomiques et moléculaires des métaux alcalins après le césium.

Rayons atomiques empiriques (Na–Cs, Mg–Ra) et prédits (Fr–Uhp, Ubn–Uhh) des métaux alcalins et alcalino-terreux de la troisième à la neuvième période , mesurés en angströms
Affinités électroniques empiriques (Na–Cs), semi-empiriques (Fr) et prédites (Uue) des métaux alcalins de la troisième à la huitième période , mesurées en électron-volts . Ils décroissent de Li à Cs, mais la valeur Fr,492 ± 10 meV , est 20 meV plus élevé que celui de Cs, et celui de Uue est encore beaucoup plus élevé à 662 meV.
Énergie d'ionisation empirique (Na–Fr, Mg–Ra) et prédite (Uue–Uhp, Ubn–Uhh) des métaux alcalins et alcalino-terreux de la troisième à la neuvième période, mesurée en électron-volt

En raison de la stabilisation de son électron externe 8s, la première énergie d'ionisation d' ununennium - l'énergie nécessaire pour retirer un électron d'un atome neutre - devrait être de 4,53 eV, supérieure à celle des métaux alcalins connus à partir du potassium. Cet effet est si important que l'unbiunium (élément 121) devrait avoir une énergie d'ionisation inférieure de 4,45 eV, de sorte que le métal alcalin de la période 8 n'aurait pas l'énergie d'ionisation la plus faible de la période, comme c'est le cas pour toutes les périodes précédentes. L' affinité électronique de l'Ununenium devrait être bien supérieure à celle du césium et du francium ; en effet, l'ununennium devrait avoir une affinité électronique supérieure à tous les métaux alcalins plus légers que lui à environ 0,662 eV, proche de celle du cobalt (0,662 eV) et du chrome (0,676 eV). Effets relativistes également provoquer une très forte chute de la polarisabilité de Ununennium à 169,7  au fait, la polarisabilité dipolaire statique (α D ) du Ununennium, une quantité pour laquelle les effets de la relativité sont proportionnelles au carré du nombre atomique de l'élément, a été calculé pour être petit et similaire à celui du sodium.

L'électron de l' atome d' ununennium semblable à l' hydrogène - oxydé de sorte qu'il n'a qu'un seul électron, Uue 118+ - devrait se déplacer si rapidement que sa masse est 1,99 fois celle d'un électron immobile, une caractéristique provenant des effets relativistes . À titre de comparaison, le chiffre pour le francium de type hydrogène est de 1,29 et le chiffre pour le césium de type hydrogène est de 1,091. D'après de simples extrapolations des lois de la relativité, cela indique indirectement la contraction du rayon atomique vers 240  pm , très proche de celle du rubidium (247 pm) ; le rayon métallique est également abaissé en conséquence à 260 pm. Le rayon ionique de Uue + devrait être de 180 pm.

Ununennium devrait avoir un point de fusion compris entre 0 °C et 30 °C : il peut donc s'agir d'un liquide à température ambiante. On ne sait pas si cela poursuit la tendance à la baisse des points de fusion dans le groupe, car le point de fusion du césium est de 28,5 °C et celui du francium est estimé à environ 8,0 °C. Le point d'ébullition de l'ununennium devrait se situer autour de 630 °C, similaire à celui du francium, estimé à environ 620 °C ; ce point est inférieur au point d'ébullition du césium de 671 °C. La densité de l'ununennium a été diversement prédite entre 3 et 4 g/cm 3 , poursuivant la tendance à l'augmentation de la densité dans le groupe : la densité du francium est estimée à 2,48 g/cm 3 , et celle du césium est connue pour être 1,93 g / cm 3 .

Chimique

Longueurs de liaison et énergies de dissociation des liaisons des dimères de métaux alcalins. Les données pour Fr 2 et Uue 2 sont prévues.
Composé Longueur de liaison (Å) Énergie de dissociation de liaison (kJ/mol)
Li 2 2.673 101,9
Na 2 3.079 72.04
K 2 3.924 53,25
Rb 2 4.210 47,77
CS 2 4.648 43,66
Fr 2 ~ 4,61 ~ 42,1
Uue 2 ~ 4,27 ~ 53,4

La chimie de l'ununennium devrait être similaire à celle des métaux alcalins, mais il se comporterait probablement plus comme du potassium ou du rubidium que du césium ou du francium. Cela est dû à des effets relativistes, car en leur absence, les tendances périodiques prédisent que l'ununennium est encore plus réactif que le césium et le francium. Cette baisse de réactivité est due à la stabilisation relativiste de l'électron de valence de l'ununenium, augmentant la première énergie d'ionisation de l'ununenium et diminuant les rayons métalliques et ioniques ; cet effet est déjà observé pour le francium.

La chimie de l'ununennium à l'état d'oxydation +1 devrait être plus proche de la chimie du rubidium que de celle du francium. D'autre part, le rayon ionique de l' ion Uue + devrait être plus grand que celui de Rb + , car les orbitales 7p sont déstabilisées et sont donc plus grandes que les orbitales p des coquilles inférieures. Ununennium peut également montrer l'état d' oxydation +3 , qui n'est observé dans aucun autre métal alcalin, en plus de l'état d'oxydation +1 qui est caractéristique des autres métaux alcalins et qui est également le principal état d'oxydation de tous les métaux alcalins connus : cela est dû à la déstabilisation et à l'expansion du spineur 7p 3/2 , ce qui fait que ses électrons les plus externes ont une énergie d'ionisation inférieure à ce qui serait normalement attendu. On s'attend à ce que de nombreux composés d'ununenium aient un caractère covalent important , en raison de l'implication des électrons 7p 3/2 dans la liaison : cet effet est également observé dans une moindre mesure dans le francium, qui montre une contribution de 6p 3/2 à la liaison. en superoxyde de francium (FrO 2 ). Ainsi, au lieu que l'ununenium soit l' élément le plus électropositif , comme une simple extrapolation semblerait l'indiquer, le césium conserve plutôt cette position, l' électronégativité de l'ununenium étant très probablement proche de celle du sodium (0,93 sur l'échelle de Pauling). Le potentiel de réduction standard du couple Uue + /Uue est estimé à -2,9 V, le même que celui du couple Fr + /Fr et légèrement supérieur à celui du couple K + /K à -2,931 V.

Longueurs de liaison et énergies de dissociation de liaison de MAu (M = un métal alcalin). Toutes les données sont prédites, à l'exception des énergies de dissociation des liaisons de KAu, RbAu et CsAu.
Composé Longueur de liaison (Å) Énergie de dissociation de liaison (kJ/mol)
KAu 2.856 2,75
RbAu 2.967 2,48
CsAu 3.050 2,53
FrAu 3.097 2,75
UueAu 3.074 2.44

En phase gazeuse, et à très basse température en phase condensée, les métaux alcalins forment des molécules diatomiques liées par covalence. Les longueurs de liaison métal-métal dans ces molécules M 2 augmentent dans le groupe de Li 2 à Cs 2 , mais diminuent ensuite jusqu'à Uue 2 , en raison des effets relativistes susmentionnés qui stabilisent l'orbitale 8s. La tendance inverse est montrée pour les énergies de dissociation des liaisons métal-métal . La liaison Uue-Uue doit être légèrement plus forte que la liaison K-K. A partir de ces énergies de dissociation M 2 , l' enthalpie de sublimationH sub ) de l'unennium est estimée à 94 kJ/mol (la valeur pour le francium devrait être d'environ 77 kJ/mol).

La molécule UueF devrait avoir un caractère covalent important en raison de la forte affinité électronique de l'ununennium. La liaison dans UueF est principalement entre une orbitale 7p sur ununennium et une orbitale 2p sur fluor, avec des contributions moindres de l'orbitale 2s du fluor et des 8s, 6d z 2 , et les deux autres orbitales 7p de ununennium. Ceci est très différent du comportement des éléments du bloc s, ainsi que de l' or et du mercure , dans lesquels les orbitales s (parfois mélangées avec des orbitales d) participent à la liaison. La liaison Uue-F est élargie de manière relativiste en raison de la division de l'orbitale 7p en spineurs 7p 1/2 et 7p 3/2 , forçant les électrons de liaison dans la plus grande orbitale mesurée par extension radiale: une expansion similaire de la longueur de la liaison est trouvée dans les hydrures At H et TsH. La liaison Uue-Au devrait être la plus faible de toutes les liaisons entre l'or et un métal alcalin, mais devrait toujours être stable. Cela donne des enthalpies d'adsorption de taille moyenne extrapolées (−Δ H ads ) de 106 kJ/mol sur l'or (la valeur du francium devrait être de 136 kJ/mol), 76 kJ/mol sur le platine et 63 kJ/mol sur l' argent , la plus petite de tous les métaux alcalins, qui démontrent qu'il serait possible d'étudier l' adsorption chromatographique de l'ununenium sur des surfaces en métaux nobles . L' enthalpie d' adsorption de l'ununenium sur une surface de téflon est estimée à 17,6 kJ/mol, ce qui serait la plus faible parmi les métaux alcalins : cette information serait très utile pour les futures expériences de chimie sur l'ununennium. Les valeurs de Δ H sub et −Δ H ads ne sont pas proportionnellement liées pour les métaux alcalins, car elles changent dans des directions opposées à mesure que le numéro atomique augmente.

Voir également

Remarques

Les références

Bibliographie

Liens externes

  • La définition du dictionnaire de ununenium sur Wiktionnaire