䥑
概论
超重元素的合成
| 外部视频链接 | |
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 基于澳大利亚国立大学的计算，核聚变未成功的可视化[11] |
超重元素[a]的原子核是在两个不同大小的原子核[b]的聚变中产生的。粗略地说，两个原子核的质量之差越大，两者就越有可能发生反应。[17]由较重原子核组成的物质会作為靶子，被较轻原子核的粒子束轰击。两个原子核只能在距离足够近的时候，才能聚变成一个原子核。原子核都带正电荷，会因为静电排斥力而相互排斥，所以只有两个原子核的距离足够短时，强核力才能克服这个排斥力并发生聚变。粒子束因此被粒子加速器大大加速，以使这种排斥力与粒子束的速度相比变得微不足道。[18]施加到粒子束上以加速它们的能量可以使它们的速度达到光速的十分之一。但是，如果施加太多能量，粒子束可能会分崩离析。[18]
不过，只是靠得足够近不足以使两个原子核聚变：当两个原子核逼近彼此时，它们通常会融為一體约10−20秒，之後再分開（分開後的原子核不需要和先前相撞的原子核相同），而非形成单一的原子核。[18][19]这是因为在尝试形成单个原子核的过程中，静电排斥力会撕开正在形成的原子核。[18]每一对目标和粒子束的特征在于其截面，即两个原子核彼此接近时发生聚变的概率。[c]这种聚变是量子效应的结果，其中原子核可通过量子穿隧效應克服静电排斥力。如果两个原子核可以在该阶段之后保持靠近，则多个核相互作用会导致能量的重新分配和平衡。[18]
两个原子核聚变产生的原子核处于非常不稳定，[18]被称为复合原子核的激发态。[21]复合原子核为了达到更稳定的状态，可能会直接裂变，[22]或是放出一些中子来带走激发能量。如果激发能量太小，无法放出中子，复合原子核就会放出γ射线来带走激发能量。这个过程会在原子核碰撞后的10−16秒发生，并创造出更稳定的原子核。[22]原子核只有在10−14秒内不衰变，IUPAC/IUPAP联合工作小组才会认为它是化学元素。这个值大约是原子核得到它的外层电子，显示其化学性质所需的时间。[23][d]
衰变和探测
粒子束穿过目标后，会到达下一个腔室——分离室。如果反应产生了新的原子核，它就会存在于这个粒子束中。[25]在分离室中，新的原子核会从其它核素（原本的粒子束和其它反应产物）中分离，[e]到达半导体探测器后停止。这时标记撞击探测器的确切位置、能量和到达时间。[25]这个转移需要10−6秒的时间，因此原子核需要存在这么长的时间才能被检测到。[28]若衰变發生，衰變的原子核被再次记录，并测量位置、衰变能量和衰变时间。[25]
原子核的稳定性源自于强核力，但强核力的作用距离很短，随着原子核越来越大，强核力对最外层的核子（质子和中子）的影响减弱。同时，原子核会被质子之间，范围不受限制的静电排斥力撕裂。[29]强核力提供的核结合能以线性增长，而静电排斥力则以原子序数的平方增长。后者增长更快，对重元素和超重元素而言变得越来越重要。[30][31]超重元素理论预测[32]及实际观测到[33]的主要衰变方式，即α衰变和自发裂变都是这种排斥引起的。[f]几乎所有会α衰变的核素都有超过210个核子，[35]而主要通过自发裂变衰变的最轻核素有238个核子。[33]有限位势垒在这两种衰变方式中抑制了原子核衰变，但原子核可以隧穿这个势垒，发生衰变。[30][31]
放射性衰变中常产生α粒子是因为α粒子中的核子平均质量足够小，足以使α粒子有多余能量离开原子核。[37]自发裂变则是由静电排斥力将原子核撕裂而致，会产生各种不同的产物。[31]随着原子序数增加，自发裂变迅速变得重要：自发裂变的部分半衰期从92号元素铀到102号元素锘下降了23个数量级，[38]从90号元素钍到100号元素镄下降了30个数量级。[39]早期的液滴模型因此表明有约280个核子的原子核的裂变势垒会消失，因此自发裂变会立即发生。[31][40]之后的核壳层模型表明有大约300个核子的原子核将形成一个稳定岛，其中的原子核不易发生自发裂变，而是会发生半衰期更长的α衰变。[31][40]随后的发现表明预测存在的稳定岛可能比原先预期的更远，还发现长寿命锕系元素和稳定岛之间的原子核发生变形，获得额外的稳定性。[41]对较轻的超重核素[42]以及那些更接近稳定岛的核素[38]的实验发现它们比先前预期的更难发生自发裂变，表明核壳层效应变得重要。[g]
α衰变由发射出去的α粒子记录，在原子核衰变之前就能确定衰变产物。如果α衰变或连续的α衰变产生了已知的原子核，则可以很容易地确定反应的原始产物。[h]因为连续的α衰变都会在同一个地方发生，所以通过确定衰变发生的位置，可以确定衰变彼此相关。[25]已知的原子核可以通过它经历的衰变的特定特征来识别，例如衰变能量（或更具体地说，发射粒子的动能）。[i]然而，自发裂变会产生各种分裂产物，因此无法从其分裂产物确定原始核素。[j]
嘗試合成超重元素的物理学家可以获得的信息是探测器收集到的信息，即原子核到达探测器的位置、能量、时间以及它衰变的信息。他们分析这些数据并试图得出结论，確認它确实是由新元素引起的。如果提供的数据不足以得出创造出来的核素确实是新元素的结论，且对观察到的现象没有其它解释，就可能在解释数据时出现错误。[k]歷史
發現
此元素在1982年8月29日由彼得·安布鲁斯特和哥特佛萊德·明岑貝格領導的研究團隊所合成出來，此團隊位於德國黑森邦達姆施塔特的重離子研究所。[53] 他們利用鐵-58離子轟擊鉍-209合成了266Mt的單一原子：
命名
根据IUPAC元素系统命名法，䥑的舊稱是Unnilennium，來自1、0、9的拉丁語寫法。
1997年8月27日IUPAC正式對國際上分歧較大的101至109號元素的重新英文定名中，Meitnerium正式作為109號元素的命名，以紀念奧地利、瑞典原子物理學家莉澤·邁特納（Lise Meitner）。[54]
全國科學技術名詞化學名詞審定委員會據此於1998年7月8日重新审定、公佈101至109號元素的中文命名，其中首次給出109號元素中文名：「䥑」（mài，音同「麥」）[55][56][57]。
未來實驗
日本理化學研究所的一個團隊已表示有計劃研究以下反應：
同位素與核特性
| 同位素 | 半衰期[l] | 衰变方式 | 发现年份 | 发现方法 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 数值 | 来源 | ||||
| 266Mt | 2.0 ms | [33] | α, SF | 1982年 | 209Bi(58Fe,n) |
| 268Mt | 23 ms | [33] | α | 1994年 | 272Rg(—,α) |
| 270Mt | 800 ms | [33] | α | 2004年 | 278Nh(—,2α) |
| 274Mt | 640 ms | [9] | α | 2006年 | 282Nh(—,2α) |
| 275Mt | 20 ms | [9] | α | 2003年 | 287Mc(—,3α) |
| 276Mt | 620 ms | [9] | α | 2003年 | 288Mc(—,3α) |
| 277Mt | 5 ms | [58] | SF | 2012年 | 293Ts(—,4α) |
| 278Mt | 4.5 s | [58] | α | 2010年 | 294Ts(—,4α) |
| 282Mt[m] | 1.1 min | [59] | α | 1998年 | 290Fl(e−,νe2α) |
目前已知的䥑同位素共有8個，質量數分別為266、268、270和274-278，全部都具有極高的放射性，半衰期極短，非常不穩定，且質量數越大的同位素穩定性越高，其中最長壽的同位素為䥑-278，半衰期約4.5秒，也是目前發現最重的䥑同位素。未經確認的同位素䥑-282可能具有更長的半衰期，為67秒。除了䥑-278外，其他壽命較長的同位素有䥑-276和䥑-274，半衰期分別為0.45秒和0.44秒，剩下5種同位素的半衰期都在20毫秒以下。大多數䥑同位素主要發生α衰變，有些則會進行自發裂變。[60]
化學屬性
推算的化學屬性
物理特性
根據週期表的趨勢，䥑應該是一種高密度金屬，密度大約為37.4 g/cm3[1]（鈷：8.9，銠：12.5，銥：22.5），熔點也很高，約為2600至2900°C（鈷：1480，銠：1966，銥：2454）。它的耐腐蝕性可能很高，甚至比銥更高。
氧化態
䥑預計將是6d系過渡金屬的第7個元素，也是週期表中9族最重的成員，位於鈷、銠和銥的下面。較重的兩個9族元素氧化態為+6，而銥最穩定的為+4和+3態，銠則呈穩定的+3態。因此預期䥑會形成穩定的+3狀態，但也可能有穩定的+4和+6態。
化學特性
䥑應可形成六氟化物MtF6。這氟化物預計將較六氟化銥更加穩定，因為同族元素從上到下的+6氧化態越來越穩定。
在與氧發生反應時，銠主要形成Rh2O3 ，而銥會被氧化為+4態的IrO2。因此䥑可能會形成二氧化物MtO2。
9族元素的+3態常見於與鹵素直接反應所形成的三鹵化物（氟化物除外）。因此䥑應可形成MtCl3、MtBr3和MtI3。
注释
參考資料
参考书目
- Beiser, A. Concepts of modern physics 6th. McGraw-Hill. 2003. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC 48965418.
- Hoffman, D. C.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T. The Transuranium People: The Inside Story. World Scientific. 2000. ISBN 978-1-78-326244-1.
- Kragh, H. From Transuranic to Superheavy Elements: A Story of Dispute and Creation. Springer. 2018. ISBN 978-3-319-75813-8.
外部連結
- 元素䥑在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹（英文）
- EnvironmentalChemistry.com —— 䥑（英文）
- 元素䥑在The Periodic Table of Videos（諾丁漢大學）的介紹（英文）
- 元素䥑在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
- WebElements.com – 䥑（英文）