鿫(118号元素) - 简单百科

鿫（Oganesson）是人工合成的最重的惰性元素，位于元素周期表的第7周期18族，元素符号为Og，原子序数为118，分子量是294，氧化数可能为−1, 0, +1,+2,+4, +6价。

2002年，俄罗斯尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）领导的杜布纳联合核子研究所和美国劳伦斯伯克利国家实验室联合小组的科学家以钙-48轰击-249标靶首次得到118号元素。2016年11月30日，IUPAC正式将118号元素命名为oganesson（Og），该名称源于俄罗斯核物理学家尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）。2017年5月9 日，中国科学院、国家语言文字工作委员会、全国科学技术名词审定委员会在北京正式发布将118号元素的中文名定为“鿫”，台湾省名也定为“鿫”。Oganesson除了基础科学研究之外，没有任何已知的其他应用。

历史

早期探索

1922年，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）预测118号元素的电子结构为 2、8、18、32、32、18、8，与现代预测相符。1965年，德国化学家格罗斯（Aristid von Grosse）根据惰性气体对应态的范德·瓦耳斯定理开始推导118号元素的各种物理性质，包括晶格参数和单晶胞尺寸、密度、固体和液体从0°K到临界点的原子体积、临界参数、固体和液体的蒸气压、热含量、升华热、蒸发热和聚变热等。1975年，美国化学家肯尼斯·皮策（Kenneth Pitzer）提出118号元素应该是气体或挥发性的液体。

1999年，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LBNL）声称用核撞击铅靶发现了118号和116号这两种超重元素，但德国、法国和日本的几个研究小组包括LBNL自身都无法重复这个试验，对原始数据进行分析后，LBNL发现这项研究是其实验室内的研究人员尼诺夫从事了“不正当科学行为”，数据造假所得，因此2001年申请撤回了这个研究结论。

合成与确认

2002年，俄罗斯尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）领导的俄国（杜布纳研究所）和美国（劳伦斯伯克利国家实验室）联合小组的科学家用钙离子束照射富集的锎靶，首次得到294Og并观察到两条α衰变链，核反应式为249Cf(48Ca,3n) 294Og。

2004年，尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）等人报道，观察到245Cm(48Ca, 3n)反应产生的290Lv同位素有一条完整的α衰变链，290Lv的α粒子能量为10.88MeV，同年Oganessian等人采用242Pu(48Ca, 3n)反应产生了四条286Fl链，平均α粒子能量为10.21MeV，第三条294Og链终止于286Fl衰变。

2006年，尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）等人在48Ca与249Cf的反应中观察294Og，发现产物在1.3ms内衰减至290Lv，α-粒子平均能量为11.7MeV，然后在14ms内衰减至286Fl，α-粒子平均能量为10.8MeV，最后因282Cn的自发裂变而终止。，与2002年对中间体的测量结果是一致性的。

2006年10月17日，第118号元素裂变时，116号元素Lv作为衰变产物被探测到，该元素先是释放一颗由两个质子和两个中子组成的α离子，衰变为116号元素，1ms之后，释放出一颗α离子衰变为第114号元素，然后又衰变成为第鎶，最后分裂成两颗大小相近的其他原子。

2012年，尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）团队观察到一条2α-衰变链，从48Ca与249Cf反应产生的294Og开始，α-粒子的能量与他们之前（2006年）中看到的衰变链非常吻合，这为新元素的发现提供了确凿的证据。

国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）/国际纯粹与应用物理联合会（IUPAP）联合工作小组（JWP）评估：2006年Oganessian等人发现了从294Og开始的三个一致的衰变链，这一结果在2012年得到了证实。

鿫的命名

2015年12月30日，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）与国际纯粹与应用物理联合会（IUPAP）组建的联合工作组确认人工合成了113号、115号、117号和118号4个新元素，并将Nh命名权授予日本，俄罗斯和美国则从其他3种元素获得荣誉及冠名权。2016年6月8日，公示了这四个新元素路虎第四代发现提出的推荐名供公众审查与查阅。2016年11月30日，IUPAC正式公布118号元素名为oganesson（Og），该名称源于俄罗斯核物理学家尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）。

2017年5月9 日，中国科学院、国家语言文字工作委员会、全国科学技术名词审定委员会在北京联合召开发布会，正式向社会发布113号、115号、117号、118号元素中文名称，其中属于第18族的元素，命名以“-on”结尾，非金属元素的单质在常温下为固、液、气态的，分别以石字旁、三点水和气字头为偏旁，并采用左右结构左形右声的形声字，从已有的汉字中找出发音靠近国际命名的汉字，因此将118号元素中文名定为“鿫”，台湾省名也定为“鿫”。

截至到2016年元素周期表已经从92号元素扩展至118号，“鿫”元素所在的第七周期所有元素均已被发现。

结构

Og元素的原子核包含118个质子和176个中子，是元素周期表VIII A族中的元素，同一族的还有氦（He）、（Ne）、（Ar）、氪（Kr）、（Xe）和（Rn），预测其外层电子排布为[Rn] 7s2 7p6 5f14 6d10，晶体为面心立方结构。

理化性质

物理性质

推测Og在环境条件下为固体，在室温下会是液体或气体，或许还是一种半导体。298K的温度下气态Og可能是无色的，预计与同族的其他成员有相似的物理性质，最接近于氡，还可能有极宽的极化率（52.43a.u.），几乎是Rn的两倍（28.61a.u.），其二聚体显示出与Hg2大致相等的键相互作用。Og2的解离能大约是Rn2的4倍，前者为0.062eV，后者为0.016eV。Og的质子亲和力和MH+键长都大于Rn。由于原子序数大，其密度会比其他惰性气体大得多，Og的轨道中没有未占据的电子，因此电导率较低。存在弱电子相互作用，所以预计熔点和低沸点较低，推测熔点为258K，沸点为~263K，第一电离势能为8.7ev。

化学性质

Og的化学性质将主要由7p3/2轨道参与成键来决定，惰性气体族元素的惰性随原子核质子数的增加而降低，Og是稀有气体中电正性最强的，Og的性质可由该族内较轻的同系物外推得出，Og的电离能应该小于氙的实验值，并且Og有化合物，其第一电离势（IP）为8.7eV，与IP(Fl)=8.54eV的电离势大致相同，小于IP(Rn)=10.74eV和IP(Cn)=11.97eV。Og的外层8s轨道相对稳定，使原子的电子亲和能（EA）为0.056eV，Og的极化率预计是第18组中最大的。其最大的极化率，加上最小的电离势，意味着它在本族中具有最高的反应活性。Og相对于Rn的化学活性明显增强的原因是其占据的7p3/2轨道的能量不稳定和径向膨胀。Og的化学行为更像普通元素，有很多可能的氧化数，如+2价和+4价，+6价不那么重要，因为p1/2电子的强结合，它将延续最初在氙中观察到的化学反应趋势。

Og在+4氧化态下应该是稳定的，并且可形成稳定的四氟化物和四氯化物。根据反应M+F2 →MF2和MF2 + F2→MF4反应自由能的计算，当M=Xe、Rn和Og时，证实18族中+2和+4氧化态的稳定性增加。自旋轨道效应对OgF4的稳定作用显著，XeF4和RnF4的D4h几何构型在OgF4中变得稍微不稳定，Td结构则比D4h稳定约0.20eV，因为只有立体化学活性的7p3/2电子可以成键，Og的化物很可能是离子的，可形成惰性气体-氯键，而不是像Xe那样是共价的，因此，预测它们是非易失性的。

同位素

Og已发现的同位素有三种，为293-295Og，其中293Og的半衰期为1ms，294Og的半衰期为0.7ms±0.3，295Og的半衰期为680ms±540。根据Og其他同位素的合成途径和半衰期进行的理论计算表明，293Og、295Og、296Og、297Og、298Og、300Og和302Og可能比同位素294Og更稳定一些。同位素的放射性衰变特性如下：

化合物

Og元素存在+2和+4价，可能会形成化合物OgF2和OgF4，因Oganesson的高电正性，预计OgF2会部分离子化。

Ts（鿬）与Og反应可生成OgTs4，反应式为，该分子有两种晶体结构，一种是平面正四方形结构（D4h），键长3.23Å；另一种是正四方体结构（Td），Og-Ts键长3.43Å。OgTs4(Td)的原子化能（解离成1个Og原子和4个Ts原子）分别为7.45和-11.21eV，OgTs4(D4h)的原子化能分别为6.34和-8.56eV。相对论效应约为18.65eV(Td)和14.90eV(D4h)，对原子化能的影响很大。