Σιμπόργκιο

Ανακάλυψη

Οι επιστήμονες που εργάζονται στο Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικών Ερευνών στην Ντουμπνά της ΕΣΣΔ ανέφεραν την ανακάλυψη του στοιχείου 106 τον Ιούνιο του 1974 ^[3]. Η σύνθεση αναφέρθηκε επίσης τον Σεπτέμβριο του 1974 στον υπερεπιταχυντή HILAC στο Εργαστήριο Λώρενς του Μπέρκλεϋ από κοινή συνεργασία των εργαστηρίων Λώρενς της Μπέρκλεϋ/Λώρενς της Λίβερμορ με επικεφαλής τον Άλμπέρτ Γκιόρσο και τον Ε. Κέννεθ Ουλέτ ^[4]. Παρήγαγαν το νέο νουκλεΐδιο ²⁶³Sg με το βομβαρδισμό ενός στόχου από ²⁴⁹Cf με ιόντα ¹⁸Ο. ²⁴⁹Cf + ¹⁸Ο → ²⁶³Sg Αυτό το νουκλεΐδιο διασπάται με εκπομπή α σωματιδίων με χρόνο ημιζωής 0,9 ± 0,2 sec.

Κύριο Άρθρο: Διαμάχη ονοματολογίας στοιχείων

Τα εργαστήρια Μπέρκλεϋ - Λίβερμορ πρότειναν το όνομα Σιμπόργκιο (Sg) προς τιμήν του Γκλεν Θ. Σίμποργκ, πιστωμένου ως μέλους της Αμερικανικής Ομάδας προς αναγνώριση της συνεισφοράς του στην ανακάλυψη πολλών ακτινιδών. Το όνομα που είχε επιλεχθεί από την ομάδα έγινε αμφιλεγόμενο. Η IUPAC υιοθέτησε το ουννιλέξιο (σύμβολο Unh) ως προσωρινό, συστηματικό όνομα στοιχείου. Το 1994 μια επιτροπή της IUPAC συνέστησε το στοιχείο 106 να ονομαστεί ραδερφόρντιο και υιοθέτησε έναν κανόνα ότι κανένα στοιχείο δεν μπορεί να έχει το όνομά του από ένα ζωντανό πρόσωπο ^[5]. Η απόφαση αυτή επικρίθηκε έντονα από τον Αμερικανικό Χημικό Σύλλογο. Οι επικριτές επεσήμαναν ότι ένα προηγούμενο παρόμοιο γεγονός είχε τεθεί για την ονοματοδοσία του αϊνσταϊνίου κατά τη διάρκεια της ζωής του Άλμπερτ Αϊνστάϊν και μια έρευνα έδειξε ότι οι χημικοί δεν ασχολούνται με το γεγονός ότι ο Σίμποργκ ήταν ακόμα ζωντανός. Το 1997, στο πλαίσιο ενός συμβιβασμού που αφορούσε τα στοιχεία από το 104 έως το 108, το όνομα σιμπόργκιο για το στοιχείο 106 αναγνωρίστηκε διεθνώς ^[6].

Παρεκτειμένες ιδιότητες

Αριθμοί οξείδωσης

Το Σιμπόργκιο αναμένεται να είναι το τρίτο μέλος της 6d σειράς των στοιχείων μετάπτωσης και το βαρύτερο μέλος της ομάδας 6 του Περιοδικού Πίνακα, κάτω από το χρώμιο, το μολυβδαίνιο και το βολφράμιο. Όλα τα μέλη της ομάδας απεικονίζουν εύκολα την κατάσταση οξείδωσης της ομάδας τους, το +6 και η κατάσταση γίνεται όλο και πιο σταθερή, όπως η ομάδα κατάγεται. Έτσι το σιμπόργκιο αναμένεται να σχηματίσει μια σταθερή κατάσταση οξείδωσης +6. Για αυτή την ομάδα, οι σταθερές καταστάσεις +5 και +4 εκπροσωπούνται επαρκώς από τα βαρύτερα μέλη και η κατάσταση +3 είναι γνωστή, αλλά μειωμένη, εκτός από την περίπτωση του χρωμίου(ΙΙΙ).

Χημεία

Πολλές χημικές συμπεριφορές του σιμποργκίου προβλέπονται από τα ελαφρύτερα ομοειδή του, το μολυβδαίνιο και το βολφράμιο. Το μολυβδαίνιο και το βολφράμιο εύκολα σχηματίζουν σταθερά τριοξείδια MO₃, οπότε το σιμπόργκιο θα μπορούσε να παραγάγει SgO₃. Τα οξείδια MO₃ είναι διαλυτά στα αλκάλια με το σχηματισμό οξυανιόντων, έτσι το σιμπόργκιο πρέπει να αποτελέσει ένα σιμποργκιούχο ιόν, SgO₄ ^2-. Επιπλέον, το WO₃ αντιδρά με τα οξέα, γεγονός που υποδηλώνει παρόμοια αμφοτερικότητα για το SgO₃. Το οξείδιο του μολυβδαινίου, MoO₃, επίσης, αντιδρά με την υγρασία για να σχηματίσει ένα υδροξείδιο ΜοΟ₂(OH)₂, οπότε το SgO₂(OH)₂ είναι επίσης εφικτό. Τα βαρύτερα ομόλογα παράγουν άμεσα τα πτητικά, αντιδραστικά εξαλογονίδια, MX₆ (Χ = Cl, F). Μόνο το βολφράμιο αποτελεί το ασταθές εξαβρωμίδιο, WBr₆. Ως εκ τούτου, οι ενώσεις SgF₆ και SgCl₆ έχουν προβλεφθεί, και ο χαρακτήρας του "ΕΚΑ-βολφραμίου" μπορεί να εμφανιστεί με αυξημένη σταθερότητα στο εξαβρωμίδιο, SgBr₆. Αυτά τα αλογονίδια είναι ασταθή στο οξυγόνο και την υγρασία και εύκολα σχηματίζουν πτητικά οξυαλογονούχα MOX₄ και MO₂X₂. Επομένως to SgOX₄ (Χ = F, Cl) και το SgO₂X₂ (Χ = F, Cl) πρέπει να είναι εφικτά. Σε υδατικό διάλυμα, μια ποικιλία των ανιονικών συμπλοκών οξυφθοριδίων σχηματίζονται με ιόντα φθορίου, τα παραδείγματα είναι MOF₅^- και MO₃F₃^3-. Αναμένονται παρόμοια σύμπλοκα σιμποργκίου.

Πειραματική χημεία

Αέρια φάση

Αρχικά πειράματα που αποσκοπούν στην ανίχνευση της χημείας του σιμποργκίου επικεντρώθηκαν στη θερμοχρωματογραφία ενός αερίου πτητικού οξυχλωριούχου. Τα άτομα του σιμποργκίου παρήχθησαν στην αντίδραση ²⁴⁸Cm (²²Ne, 4n) για να δώσουν ²⁶⁶Sg, θερμαινόμενο, και αντιδραστικό με ένα μείιγμα O2/HCl. Οι ιδιότητες προσρόφησης του προκύπτοντος οξυχλωριούχου μετρήθηκαν και συγκρίθηκαν με τις ίδιες ενώσεις του μολυβδαινίου και του βολφραμίου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το σιμπόργκιο σχηματίζει πτητικό οξυχλωριούχο παρόμοιο με εκείνα των άλλων στοιχείων της ομάδας 6:

Sg + O₂ + 2 HCl → SgO₂Cl₂ + H₂

Το 2001, μια ομάδα συνέχισε τη μελέτη της χημείας αέριας φάσης του σιμποργκίου με την αντίδραση του στοιχείου με το O₂ σε περιβάλλον με H₂O. Με τρόπο παρόμοιο με το σχηματισμό του οξυχλωριούχου, τα αποτελέσματα του πειράματος έδειξαν τον σχηματισμό του υδροξειδίου οξειδίου του σιμποργκίου, μια αντίδραση γνωστή μεταξύ των ελαφρύτερων ομολόγων της ομάδας 6 ^[7].

2 Sg + 3 O₂ → 2 SgO₃

SgO₃ + H₂O → SgO₂(OH)₂

Υγρή φάση

Στην υγρή του χημεία, έχει αποδειχθεί ότι το σιμπόργκιο μοιάζει πολύ με τα ελαφρύτερα ομόλογά του μολυβδαίνιο και βολφράμιο, δημιουργώντας μία σταθερή κατάσταση οξείδωσης +6. Το σιμπόργκιο εκλύθηκε από τη ρητίνη ανταλλαγής κατιόντων χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα HNO₃/HF, πιθανότατα ως ουδέτερο SgO₂F₂ ή ως ιόν ανιονικού συμπλόκου [SgO2F3]^-. Αντίθετα, σε 0,1 Μ HNO₃, το σιμπόργκιο δεν εκλύεται, αντίθετα με το Mo και το W, υποδεικνύοντας ότι η υδρόλυση του [Sg(H₂O)₆]⁶⁺ προχωρεί μόνο όσο το κατιοντικό σύμπλοκο [Sg(OH)₅(H₂O)]⁺.

Σύνοψη των διερευνωμένων ενώσεων και ιοντικών συμπλόκων

Πειράματα ψυχρής σύντηξης

Αυτή η ενότητα ασχολείται με τη σύνθεση των πυρήνων του σιμποργκίου με τη λεγόμενη «αντιδράσεις ψυχρής σύντηξης». Αυτές είναι διαδικασίες που δημιουργούν πυρήνες ένωσης με χαμηλή ενέργεια διέγερσης (~10-20 MeV, επομένως, «ψυχρούς»), που οδηγεί σε μεγαλύτερη πιθανότητα επιβίωσης από σχάση. Ο διεγερμένος πυρήνας διασπάται στη συνέχεια στην κατάσταση του εδάφους μέσω της εκπομπής ενός ή δύο μόνο νετρονίων.

²⁰⁸Pb(⁵⁴Cr,xn)^262-xSg (x=1,2,3)

Η πρώτη προσπάθεια για να συνθεθεί σιμπόργκιο με αντιδράσεις ψυχρής σύντηξης διεξήχθη τον Σεπτέμβριο του 1974 από μια σοβιετική ομάδα με επικεφαλής τον Γ.Ν. Φλίεροφ στο Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικών Ερευνών στην Ντουμπνά. Ανέφεραν παράγωγή 0,48 s αυθόρμητης σχάσης (ΑΣ), δραστηριότητα την οποία θα ανατεθεί στο ισότοπο ²⁵⁹Sg. Βάσει στοιχείων που αργότερα προτάθηκαν ότι η ομάδα πιθανότατα μετράται η διάσπαση του ²⁶⁰Sg και του θυγατρικού του ²⁵⁶Rf. Η TWG κατέληξε στο συμπέρασμα ότι, κατά τον χρόνο, τα αποτελέσματα ήταν αρκετά πειστικά ^[8].

Η ομάδα της Ντουμπνά επανεξέτασε το πρόβλημα αυτό κατά την περίοδο 1983-1984 και ήταν σε θέση να εντοπίσει δραστηριότητα 5 <ms SF που έχουν ανατεθεί απευθείας για το ²⁶⁰Sg ^[8].