Seaborgium

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Seabórgio,  106 Sg
Seaborgium
Pronúncia/ s ˈ b ɔːr ɡ i ə m / ( ouvir )ícone de alto-falante de áudio ​( ver- BOR -ghee-əm )
Número de massa[269]
Seaborgium na tabela periódica
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Európio Gadolínio Térbio Disprósio Hólmio Érbio Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Irídio Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radônio
Frâncio Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Amerício Curium Berquélio Californium Einsteinium Férmio Mendelévio Nobélio Lourenço Rutherfordium Dúbnio Seaborgium Bohrium Hássio Meitnério Darmstádio Roentgenium Copérnico Nihonium Fleróvio Moscovium Livermório Tennessee Oganesson
W

Sg

(Uhn)
dubniumseaborgiumbohrium
Número atômico ( Z )106
Grupogrupo 6
Períodoperíodo 7
Quadra  d-bloco
Configuração eletrônica[ Rn ] 5f 14 6d 4 7s 2 [1]
Elétrons por camada2, 8, 18, 32, 32, 12, 2
Propriedades físicas
Fase em  STPsólido (previsto) [2]
Densidade (perto  da rt )23–24 g/cm 3 (previsto) [3] [4]
Propriedades atômicas
Estados de oxidação0, (+3), ( +4 ), (+5), +6 [1] [5] (entre parênteses: previsão )
Energias de ionização
  • 1º: 757 kJ/mol
  • 2º: 1733 kJ/mol
  • 3º: 2484 kJ/mol
  • ( mais ) (todos, exceto o primeiro estimado) [1]
Raio atômicoempírico: 132h  ( previsto) [1]
Raio covalente143h (estimado) [6]
Outras propriedades
Ocorrência naturalsintético
Estrutura de cristalcúbica de corpo (bcc)
Estrutura cristalina cúbica de corpo centrado para seaborgium

(previsto) [2]
Número CAS54038-81-2
História
Nomeaçãodepois de Glenn T. Seaborg
DescobertaLaboratório Nacional Lawrence Berkeley (1974)
Principais isótopos de seaborgium
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) Modo de decaimento produtos
265 Sg sin 8,9 segundos α 261 Rf
265m Sg sin 16,2 segundos α 261m Rf
267 Sg sin 1,4 min 17% α 263 Rf
83% FS
269 Sg sin 14 minutos [7] α 265 Rf
271 Sg sin 1,6 min 67% α 267 Rf
33% FS
 Categoria: Seaborgium
| referências

Seaborgium é um elemento químico sintético com o símbolo Sg e número atômico 106. É nomeado após o químico nuclear americano Glenn T. Seaborg . Como elemento sintético , pode ser criado em laboratório, mas não é encontrado na natureza. Também é radioativo ; o isótopo conhecido mais estável , 269 Sg, tem uma meia-vida de aproximadamente 14 minutos. [7]

Na tabela periódica dos elementos, é um elemento transactinídeo do bloco d . É um membro do 7º período e pertence ao grupo 6 elementos como o quarto membro da série 6d de metais de transição . Experimentos químicos confirmaram que o seaborgium se comporta como o homólogo mais pesado do tungstênio no grupo 6. As propriedades químicas do seaborgium são caracterizadas apenas parcialmente, mas elas se comparam bem com a química dos outros elementos do grupo 6.

Em 1974, alguns átomos de seaborgium foram produzidos em laboratórios na União Soviética e nos Estados Unidos. A prioridade da descoberta e, portanto, a nomenclatura do elemento foi disputada entre cientistas soviéticos e americanos, e não foi até 1997 que a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) estabeleceu o seaborgium como o nome oficial do elemento. É um dos dois únicos elementos nomeados em homenagem a uma pessoa viva no momento da nomeação, sendo o outro oganesson , elemento 118.

Introdução

Uma representação gráfica de uma reação de fusão nuclear
Uma representação gráfica de uma reação de fusão nuclear . Dois núcleos se fundem em um, emitindo um nêutron . Até agora, as reações que criavam novos elementos eram semelhantes, com a única diferença possível de que vários nêutrons singulares às vezes eram liberados, ou nenhum.
Vídeo externo
ícone de vídeo Visualização de fusão nuclear mal sucedida, com base em cálculos da Universidade Nacional Australiana [8]

Os núcleos atômicos [a] mais pesados são criados em reações nucleares que combinam dois outros núcleos de tamanho desigual [b] em um; grosso modo, quanto mais desiguais os dois núcleos em termos de massa, maior a possibilidade de que os dois reajam. [14] O material feito dos núcleos mais pesados ​​é transformado em um alvo, que é então bombardeado pelo feixe de núcleos mais leves. Dois núcleos só podem se fundir em um se se aproximarem o suficiente; normalmente, os núcleos (todos carregados positivamente) se repelem devido à repulsão eletrostática . A forte interaçãopode superar essa repulsão, mas apenas a uma distância muito curta de um núcleo; os núcleos do feixe são assim muito acelerados para tornar essa repulsão insignificante em comparação com a velocidade do núcleo do feixe. [15] Aproximar-se sozinho não é suficiente para dois núcleos se fundirem: quando dois núcleos se aproximam, eles geralmente permanecem juntos por aproximadamente 10 a 20  segundos e depois se separam (não necessariamente na mesma composição de antes da reação) em vez de formam um único núcleo. [15] [16] Se a fusão ocorrer, a fusão temporária - denominada núcleo composto - é um estado excitado. Para perder sua energia de excitação e atingir um estado mais estável, um núcleo composto se divide ou ejeta um ou vários nêutrons , [c] que carregam a energia. Isso ocorre em aproximadamente 10 a 16  segundos após a colisão inicial. [17] [d]

O feixe passa pelo alvo e atinge a próxima câmara, o separador; se um novo núcleo é produzido, ele é carregado com este feixe. [20] No separador, o núcleo recém-produzido é separado de outros nuclídeos (o do feixe original e quaisquer outros produtos da reação) [e] e transferido para um detector de barreira de superfície , que pára o núcleo. A localização exata do próximo impacto no detector é marcada; também marcadas são a sua energia e a hora da chegada. [20] A transferência leva cerca de 10 −6  segundos; para ser detectado, o núcleo deve sobreviver por tanto tempo. [23] O núcleo é registrado novamente assim que seu decaimento é registrado, e a localização, a energia, e o tempo de decaimento são medidos. [20]

A estabilidade de um núcleo é fornecida pela interação forte. No entanto, seu alcance é muito curto; à medida que os núcleos se tornam maiores, sua influência nos núcleons mais externos ( prótons e nêutrons) enfraquece. Ao mesmo tempo, o núcleo é dilacerado pela repulsão eletrostática entre os prótons, pois tem alcance ilimitado. [24] Os núcleos dos elementos mais pesados ​​são, portanto, teoricamente previstos [25] e até agora foram observados [26] decaindo principalmente através de modos de decaimento que são causados ​​por tal repulsão: decaimento alfa e fissão espontânea ; [f] esses modos são predominantes para núcleos de elementos superpesados. Os decaimentos alfa são registrados pelas partículas alfa emitidas e os produtos de decaimento são fáceis de determinar antes do decaimento real; se tal decaimento ou uma série de decaimentos consecutivos produz um núcleo conhecido, o produto original de uma reação pode ser determinado aritmeticamente. [g] A fissão espontânea, no entanto, produz vários núcleos como produtos, de modo que o nuclídeo original não pode ser determinado a partir de suas filhas. [h]

A informação disponível para os físicos que pretendem sintetizar um dos elementos mais pesados ​​é, portanto, a informação recolhida nos detectores: localização, energia e tempo de chegada de uma partícula ao detector e do seu decaimento. Os físicos analisam esses dados e procuram concluir que de fato foi causado por um novo elemento e não poderia ter sido causado por um nuclídeo diferente do alegado. Muitas vezes, os dados fornecidos são insuficientes para concluir que um novo elemento foi definitivamente criado e não há outra explicação para os efeitos observados; foram cometidos erros na interpretação dos dados. [eu]

História

Seguindo as reivindicações da observação dos elementos 104 e 105 em 1970 por Albert Ghiorso et al. no Lawrence Livermore National Laboratory , foi realizada uma busca pelo elemento 106 usando projéteis de oxigênio-18 e o alvo califórnio-249 usado anteriormente. [38] Vários decaimentos alfa de 9,1 MeV foram relatados e agora acredita-se que se originam do elemento 106, embora isso não tenha sido confirmado na época. Em 1972, o acelerador HILAC recebeu atualizações de equipamentos, impedindo a equipe de repetir o experimento, e a análise dos dados não foi feita durante o desligamento. [38]Essa reação foi tentada novamente vários anos depois, em 1974, e a equipe de Berkeley percebeu que seus novos dados concordavam com os dados de 1971, para espanto de Ghiorso. Assim, o elemento 106 poderia ter sido descoberto em 1971 se os dados originais fossem analisados ​​com mais cuidado. [38]

Dois grupos reivindicaram a descoberta do elemento . A evidência inequívoca do elemento 106 foi relatada pela primeira vez em 1974 por uma equipe de pesquisa russa em Dubna liderada por Yuri Oganessian , na qual alvos de chumbo-208 e chumbo-207 foram bombardeados com íons acelerados de cromo-54 . No total, cinqüenta e um eventos de fissão espontânea foram observados com meia-vida entre quatro e dez milissegundos . Depois de descartar reações de transferência de nucleoncomo causa para essas atividades, a equipe concluiu que a causa mais provável das atividades era a fissão espontânea de isótopos do elemento 106. O isótopo em questão foi sugerido pela primeira vez como sendo o seaborgium-259, mas posteriormente foi corrigido para o seaborgium-260. [39]

208
82
Pb
+54
24
Cr
260
106
Sg
+ 2
n
207
82
Pb
+54
24
Cr
260
106
Sg
+
n

Alguns meses depois, em 1974, pesquisadores como Glenn T. Seaborg, Carol Alonso e Albert Ghiorso da Universidade da Califórnia, Berkeley , e E. Kenneth Hulet do Lawrence Livermore National Laboratory, também sintetizaram o elemento [40] bombardeando um califórnio . -249 com íons de oxigênio-18 , usando equipamento semelhante ao que havia sido usado para a síntese do elemento 104 cinco anos antes, observando pelo menos setenta decaimentos alfa , aparentemente do isótopo seaborgium-263m com meia-vida de0,9 ± 0,2 segundos. A filha alfa rutherfordium-259 e a neta nobelium-255 haviam sido sintetizadas anteriormente e as propriedades observadas aqui correspondiam às conhecidas anteriormente, assim como a intensidade de sua produção. A seção transversal da reação observada, 0,3  nanobarns , também concordou bem com as previsões teóricas. Estes reforçaram a atribuição dos eventos de decaimento alfa para o seaborgium-263m. [39]

249
98
Cf
+18
8
O
263m
106
Sg
+ 41
0
n
259
104
Rf
+
α
255
102
Não
+
α

Uma disputa surgiu assim das reivindicações concorrentes iniciais de descoberta, embora, diferentemente do caso dos elementos sintéticos até o elemento 105 , nenhuma equipe de descobridores escolheu anunciar nomes propostos para os novos elementos, evitando assim uma controvérsia de nomeação de elementos temporariamente. A disputa sobre a descoberta, no entanto, se arrastou até 1992, quando o IUPAC/IUPAP Transfermium Working Group (TWG), formado para acabar com a controvérsia, tirando conclusões sobre as reivindicações de descoberta para os elementos 101 a 112, concluiu que a síntese soviética de seabórgio-260 não foi suficientemente convincente, "faltando como está em curvas de rendimento e resultados de seleção angular", enquanto a síntese americana de seabórgio-263 foi convincente devido ao fato de estar firmemente ancorada a núcleos filhos conhecidos. Como tal, o TWG reconheceu a equipe de Berkeley como descobridores oficiais em seu relatório de 1993. [39]

O elemento 106 recebeu o nome de Glenn T. Seaborg , pioneiro na descoberta de elementos sintéticos , com o nome de seaborgium (Sg).
Um Seaborg envelhecido apontando para o elemento com o seu nome na tabela periódica

Seaborg havia sugerido anteriormente ao TWG que se Berkeley fosse reconhecido como o descobridor oficial dos elementos 104 e 105, eles poderiam propor o nome kurchatovium (símbolo Kt) para o elemento 106 para homenagear a equipe Dubna, que havia proposto esse nome para o elemento 104 após Igor Kurchatov , ex-chefe do programa de pesquisa nuclear soviético . No entanto, devido ao agravamento das relações entre as equipes concorrentes após a publicação do relatório do TWG (porque a equipe de Berkeley discordou veementemente das conclusões do TWG, especialmente em relação ao elemento 104), esta proposta foi retirada da consideração da equipe de Berkeley. [41] Depois de serem reconhecidos como descobridores oficiais, a equipe de Berkeley começou a decidir um nome a sério:

...nos foi dado o crédito pela descoberta e o direito de dar nome ao novo elemento. Os oito membros do grupo Ghiorso sugeriram uma ampla gama de nomes em homenagem a Isaac Newton, Thomas Edison, Leonardo da Vinci, Fernão de Magalhães, o mítico Ulisses, George Washington e Finlândia, terra natal de um membro da equipe. Não houve foco e nenhum favorito por um longo período.
Então, um dia, Al [Ghiorso] entrou no meu escritório e perguntou o que eu achava de nomear o elemento 106 "seaborgium". Eu estava sem chão. [42]

—  Glenn Seaborg

O filho de Seaborg, Eric, lembrou-se do processo de nomenclatura da seguinte forma: [43]

Com oito cientistas envolvidos na descoberta sugerindo tantas boas possibilidades, Ghiorso se desesperou em chegar a um consenso, até que acordou uma noite com uma ideia. Ele abordou os membros da equipe um por um, até que sete deles concordaram. Ele então disse ao seu amigo e colega de 50 anos: "Nós temos sete votos a favor de nomear o elemento 106 seaborgium. Você dará seu consentimento?" Meu pai ficou pasmo e, depois de consultar minha mãe, concordou. [43]

—  Eric Seaborg

O nome seaborgium e o símbolo Sg foram anunciados na 207ª reunião nacional da American Chemical Society em março de 1994 por Kenneth Hulet, um dos co-descobridores. [42] No entanto, a IUPAC decidiu em agosto de 1994 que um elemento não poderia ter o nome de uma pessoa viva, e Seaborg ainda estava vivo na época. Assim, em setembro de 1994, a IUPAC recomendou um conjunto de nomes em que os nomes propostos pelos três laboratórios (o terceiro é o GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research em Darmstadt , Alemanha ) com reivindicações concorrentes à descoberta dos elementos 104 a 109foram deslocados para vários outros elementos, nos quais rutherfordium (Rf), a proposta de Berkeley para o elemento 104, foi deslocado para o elemento 106, com o seaborgium sendo descartado inteiramente como um nome. [41]

Resumo das propostas de nomenclatura de elementos e decisões finais para os elementos 101–112 (aqueles cobertos no relatório TWG) [41]
Número atômico Sistemático americano russo alemão Compromisso 92 IUPAC 94 ACS 94 IUPAC 95 IUPAC 97 Presente
101 unnilunium mendelévio mendelévio mendelévio mendelévio mendelévio mendelévio mendelévio
102 unnilbium nobélio joliotium joliotium nobélio nobélio fleróvio nobélio nobélio
103 unnitrio lawrencium Rutherfordium lawrencium lawrencium lawrencium lawrencium lawrencium lawrencium
104 unnilquadium Rutherfordium kurchatovium meitnério dúbnio Rutherfordium dúbnio Rutherfordium Rutherfordium
105 unnilpentium hánio nielsbohrium kurchatovium joliotium hánio joliotium dúbnio dúbnio
106 unnihexium seaborgium Rutherfordium Rutherfordium seaborgium seaborgium seaborgium seaborgium
107 unnilseptium nielsbohrium nielsbohrium bohrium nielsbohrium nielsbohrium bohrium bohrium
108 unnilócio hássio hássio hánio hássio hánio hássio hássio
109 unnilennium meitnério hánio meitnério meitnério meitnério meitnério meitnério
110 ununnilium hánio becquerelium darmstádio darmstádio
111 ununúnio roentgenium roentgenium
112 unúnbio copernicium copernicium

Essa decisão desencadeou uma tempestade de protestos em todo o mundo por desconsiderar o direito do descobridor histórico de nomear novos elementos e contra a nova regra retroativa contra nomear elementos com nomes de pessoas vivas; a American Chemical Society apoiou firmemente o nome seaborgium para o elemento 106, juntamente com todas as outras propostas americanas e alemãs de nomenclatura para os elementos 104 a 109, aprovando esses nomes para seus periódicos em desafio à IUPAC. [41] No início, a IUPAC se defendeu, com um membro americano de seu comitê escrevendo: "Os descobridores não têm o direito de nomear um elemento. Eles têm o direito de sugerir um nome. E, claro, nós não infringir isso em tudo." No entanto, Seaborg respondeu:

Esta seria a primeira vez na história que aos descobridores reconhecidos e incontestados de um elemento é negado o privilégio de nomeá-lo. [42]

—  Glenn Seaborg

Cedendo à pressão pública, a IUPAC propôs um compromisso diferente em agosto de 1995, no qual o nome seaborgium foi restabelecido para o elemento 106 em troca da remoção de todas, exceto uma das outras propostas americanas, que tiveram uma resposta ainda pior. Finalmente, a IUPAC rescindiu esses compromissos anteriores e fez uma nova recomendação final em agosto de 1997, na qual as propostas americanas e alemãs para os elementos 104 a 109 foram todas adotadas, incluindo o seaborgium para o elemento 106, com a única exceção do elemento 105, denominado dubnium reconhecer as contribuições da equipe Dubna para os procedimentos experimentais de síntese de transactinídeos. Esta lista foi finalmente aceita pela American Chemical Society, que escreveu: [41]

No interesse da harmonia internacional, o Comitê aceitou relutantemente o nome 'dubnium' para o elemento 105 no lugar de 'hahnium' [a proposta americana], que tem sido usada há muito tempo na literatura. Temos o prazer de notar que 'seaborgium' é agora o nome internacionalmente aprovado para o elemento 106. [41]

—  Sociedade Americana de Química

Seaborg comentou sobre a nomenclatura:

Estou, desnecessário dizer, orgulhoso de que os químicos americanos tenham recomendado que o elemento 106, que é colocado sob o tungstênio (74), seja chamado de 'seaborgium'. Eu estava ansioso pelo dia em que os investigadores químicos se refeririam a compostos como cloreto seaborguístico, nitrato seaborguístico e, talvez, seaborgate de sódio.
Esta é a maior honra que já me foi concedida — melhor ainda, creio, do que ganhar o Prêmio Nobel. [j] Futuros estudantes de química, ao aprenderem sobre a tabela periódica, podem ter motivos para perguntar por que o elemento foi nomeado para mim e, assim, aprender mais sobre meu trabalho. [42]

—  Glenn Seaborg

Seaborg morreu um ano e meio depois, em 25 de fevereiro de 1999, aos 86 anos. [42]

Isótopos

Lista de isótopos de seaborgium
Isótopo
Meia-vida
[45] [46]

Modo de decaimento [45] [46]

Ano da descoberta
Reação
258 Sg 3 ms SF 1994 209 Bi( 51 V,2n)
259 Sg 600 ms α 1985 207 Pb( 54 Cr,2n)
260 Sg 4 ms SF, α 1985 208 Pb( 54 Cr,2n)
261 Sg 200 ms α, EC, SF 1985 208 Pb( 54 Cr,n)
261m Sg 92 µs ISTO 2009 208 Pb( 54 Cr,n)
262 Sg 7 ms SF, α 2001 270 Ds(—,2α)
263 Sg 1 segundo α 1994 271 Ds(—,2α)
263m Sg 120 ms α, SF 1974 249 Cf( 18O ,4n)
264 Sg 37 ms SF 2006 238 U( 34Si ,4n)
265 Sg 8 segundos α 1993 248 Cm( 22 Ne,5n)
265m Sg 16,2 segundos α 1993 248 Cm( 22 Ne,5n)
266 Sg 360ms SF 2004 270 Hs(—,α)
267 Sg 1,4 min SF, α 2004 271 Hs(—,α)
269 Sg 14 minutos α 2010 285 Fl(—,4α)
271 Sg 2,4 minutos α 2003 287 Fl(—,4α)

Elementos superpesados , como o seaborgium, são produzidos bombardeando elementos mais leves em aceleradores de partículas que induzem reações de fusão . Enquanto a maioria dos isótopos de seaborgium podem ser sintetizados diretamente desta forma, alguns mais pesados ​​só foram observados como produtos de decaimento de elementos com números atômicos mais altos . [47]

Dependendo das energias envolvidas, as reações de fusão que geram elementos superpesados ​​são separadas em "quentes" e "frias". Nas reações de fusão a quente, projéteis muito leves e de alta energia são acelerados em direção a alvos muito pesados ​​( actinídeos ), dando origem a núcleos compostos em alta energia de excitação (~40-50  MeV ) que podem fissão ou evaporar vários (3 a 5) nêutrons. [47] Em reações de fusão a frio, os núcleos fundidos produzidos têm uma energia de excitação relativamente baixa (~10-20 MeV), o que diminui a probabilidade de que esses produtos sofram reações de fissão. À medida que os núcleos fundidos esfriam até o estado fundamental , eles exigem a emissão de apenas um ou dois nêutrons e, portanto, permite a geração de produtos mais ricos em nêutrons.[48] Este último é um conceito distinto daquele de onde a fusão nuclear alegou ser alcançada em condições de temperatura ambiente (ver fusão a frio ). [49]

Seaborgium não tem isótopos estáveis ​​ou naturais. Vários isótopos radioativos foram sintetizados em laboratório, seja pela fusão de dois átomos ou pela observação do decaimento de elementos mais pesados. Doze isótopos diferentes de seaborgium foram relatados com massas atômicas 258-267, 269 e 271, três dos quais, seaborgium-261, 263 e 265, têm estados metaestáveis conhecidos . Todos estes decaem apenas através de decaimento alfa e fissão espontânea, com a única exceção de seaborgium-261 que também pode sofrer captura de elétrons para dubnium-261. [45]

Há uma tendência de aumento da meia-vida para os isótopos mais pesados; assim, os três isótopos mais pesados ​​conhecidos, 267 Sg, 269 Sg e 271 Sg, também são os mais longevos, tendo meias-vidas em minutos. Prevê-se que alguns outros isótopos nesta região tenham meias-vidas comparáveis ​​ou até mais longas. Além disso, 263 Sg, 265 Sg e 265m Sg têm meias-vidas medidas em segundos. Todos os isótopos restantes têm meias-vidas medidas em milissegundos, com exceção do isótopo de vida mais curta, 261m Sg, com meia-vida de apenas 92 microssegundos. [45]

Os isótopos ricos em prótons de 258 Sg a 261 Sg foram produzidos diretamente por fusão a frio; todos os isótopos mais pesados ​​foram produzidos a partir do decaimento alfa repetido dos elementos mais pesados hassium , darmstadtium e fleróvio , com exceção dos isótopos 263m Sg, 264 Sg, 265 Sg e 265m Sg, que foram produzidos diretamente por fusão a quente através da irradiação de alvos de actinídeos. Os doze isótopos de seaborgium têm meias-vidas que variam de 92 microssegundos para 261m Sg a 14 minutos para 269 Sg. [7] [45]

Propriedades

Muito poucas propriedades do seaborgium ou de seus compostos foram medidas; isso se deve à sua produção extremamente limitada e cara [14] e ao fato de que o seaborgium (e seus pais) decai muito rapidamente. Algumas propriedades singulares relacionadas à química foram medidas, mas as propriedades do metal seaborgium permanecem desconhecidas e apenas previsões estão disponíveis.

Físico

Espera-se que o Seaborgium seja um sólido sob condições normais e assuma uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado , semelhante ao seu congênere mais leve, o tungstênio. [2] As primeiras previsões estimavam que deveria ser um metal muito pesado com densidade em torno de 35,0 g/cm 3 , [1] mas cálculos em 2011 e 2013 previam um valor um pouco menor de 23–24 g/cm 3 . [3] [4]

Química

Seaborgium é o quarto membro da série 6d de metais de transição e o membro mais pesado do grupo 6 na tabela periódica, abaixo do cromo , molibdênio e tungstênio . Todos os membros do grupo formam uma diversidade de oxoânions. Eles prontamente retratam seu estado de oxidação de grupo de +6, embora isso seja altamente oxidante no caso do cromo, e esse estado se torna cada vez mais estável à redução à medida que o grupo desce: de fato, o tungstênio é o último dos metais de transição 5d onde todos os quatro elétrons 5d participam da ligação metálica . [50]Como tal, o marabórgio deve ter +6 como seu estado de oxidação mais estável, tanto na fase gasosa quanto em solução aquosa, sendo este o único estado de oxidação que se conhece experimentalmente; os estados +5 e +4 deveriam ser menos estáveis, e o estado +3, o mais comum para o cromo, seria o menos estável para o seaborgium. [1]

Essa estabilização do estado de oxidação mais alto ocorre nos primeiros elementos 6d devido à similaridade entre as energias dos orbitais 6d e 7s, uma vez que os orbitais 7s são relativisticamente estabilizados e os 6d são relativisticamente desestabilizados. Este efeito é tão grande no sétimo período que se espera que o seabórgio perca seus elétrons 6d antes de seus elétrons 7s (Sg, [Rn]5f 14 6d 4 7s 2 ; Sg + , [Rn]5f 14 6d 3 7s 2 ; Sg 2 + , [Rn]5f 14 6d 3 7s 1 ; Sg 4+ , [Rn]5f 14 6d 2 ; Sg6+ , [Rn]5f 14 ). Devido à grande desestabilização do orbital 7s, o Sg IV deve ser ainda mais instável do que o W IV e deve ser facilmente oxidado a Sg VI . O raio iônico previsto do íon hexacoordenado Sg 6+ é 65 pm, enquanto o raio atômico previsto do seaborgium é 128 pm. No entanto, espera-se que a estabilidade do estado de oxidação mais alto ainda diminua à medida que Lr III > Rf IV > Db V > Sg VI . Alguns potenciais de redução padrão previstos para íons de seaborgium em solução aquosa ácida são os seguintes: [1]

2 SgO 3 + 2 H + + 2 e ⇌ Sg 2 O 5 + H 2 O E 0 = -0,046 V
Sg 2 O 5 + 2 H + + 2 e ⇌ 2 SgO 2 + H 2 O E 0 = +0,11 V
SgO 2 + 4 H + + e ⇌ Sg 3+ + 2 H 2 O E 0 = −1,34 V
Sg 3+ + e ⇌ Sg 2+ E 0 = −0,11 V
Sg 3+ + 3 e ⇌ Sg E 0 = +0,27 V

Seaborgium deve formar um hexafluoreto muito volátil (SgF 6 ), bem como um hexacloreto moderadamente volátil (SgCl 6 ), pentacloreto (SgCl 5 ) e oxicloretos SgO 2 Cl 2 e SgOCl 4 . [5] Espera-se que SgO 2 Cl 2 seja o mais estável dos oxicloretos de seaborgium e o menos volátil dos oxicloretos do grupo 6, com a sequência MoO 2 Cl 2 > WO 2 Cl 2 > SgO 2 Cl 2 . [1] Os compostos voláteis de seaborgiu(VI) SgClEspera-se que 6 e SgOCl 4 sejam instáveis ​​à decomposição em compostos de seaborgium(V) em altas temperaturas, análogos a MoCl 6 e MoOCl 4 ; isso não deveria acontecer para SgO 2 Cl 2 devido à diferença de energia muito maior entre os orbitais moleculares mais altos ocupados e os mais baixos desocupados , apesar das forças de ligação Sg-Cl semelhantes (semelhante ao molibdênio e tungstênio). [51]

O molibdênio e o tungstênio são muito parecidos entre si e apresentam diferenças importantes em relação ao cromo menor, e espera-se que o seabórgio siga a química do tungstênio e do molibdênio bem de perto, formando uma variedade ainda maior de oxoânions, sendo o mais simples deles o seaborgate, SgO2-4
_
, que se formaria a partir da rápida hidrólise de Sg(H
2
O)6+
6
, embora isso ocorra menos prontamente do que com molibdênio e tungstênio, como esperado do tamanho maior do seaborgium. Seaborgium deve hidrolisar menos prontamente que o tungstênio em ácido fluorídrico em baixas concentrações, mas mais prontamente em altas concentrações, também formando complexos como SgO 3 F e SgOF-
5
: a formação do complexo compete com a hidrólise em ácido fluorídrico. [1]

Química Experimental

A investigação química experimental do seaborgium foi dificultada devido à necessidade de produzi-lo um átomo de cada vez, sua curta meia-vida e a resultante dureza necessária das condições experimentais. [52] O isótopo 265 Sg e seu isômero 265m Sg são vantajosos para a radioquímica: são produzidos na reação de 248 Cm( 22 Ne,5n). [53]

Nos primeiros estudos químicos experimentais de seaborgium em 1995 e 1996, átomos de seaborgium foram produzidos na reação 248 Cm( 22 Ne,4n) 266 Sg, termalizados e reagidos com uma mistura de O 2 /HCl. As propriedades de adsorção do oxicloreto resultante foram medidas e comparadas com as dos compostos de molibdênio e tungstênio. Os resultados indicaram que o seaborgium formou um oxicloreto volátil semelhante aos dos outros elementos do grupo 6 e confirmou a tendência decrescente da volatilidade do oxicloreto no grupo 6:

Sg + O
2
+ 2 HCl → SgO
2
Cl
2
+ H
2

Em 2001, uma equipe continuou o estudo da química da fase gasosa do seaborgiu reagindo o elemento com O 2 em um ambiente de H 2 O. De maneira semelhante à formação do oxicloreto, os resultados do experimento indicaram a formação de hidróxido de óxido de seaborgium, reação bem conhecida entre os homólogos mais leves do grupo 6, bem como o urânio pseudohomólogo . [54]

2 Sg + 3 O
2
→ 2 SgO
3
SgO
3
+ H
2
O
SgO
2
(OH)
2

As previsões sobre a química aquosa do seaborgium foram amplamente confirmadas. Em experimentos conduzidos em 1997 e 1998, o seabórgio foi eluído a partir de resina de troca catiônica usando uma solução de HNO 3 /HF, provavelmente como SgO 2 F 2 neutro ou o íon complexo aniônico [SgO 2 F 3 ] em vez de SgO2-4
_
. Em contraste, no ácido nítrico 0,1 M , o marabórgio não elui, ao contrário do molibdênio e do tungstênio, indicando que a hidrólise de [Sg(H 2 O) 6 ] 6+ só ocorre até o complexo catiônico [Sg(OH) 4 ( H 2 O)] 2+ ou [Sg(OH) 3 (H 2 O) 2 ] + , enquanto o de molibdênio e tungstênio prossegue para neutro [MO 2 (OH) 2 )]. [1]

O único outro estado de oxidação conhecido para o seaborgium além do estado de oxidação do grupo de +6 é o estado de oxidação zero. Da mesma forma que seus três congêneres mais leves, formando hexacarbonil de cromo, hexacarbonil de molibdênio e hexacarbonil de tungstênio , o seabórgio demonstrou em 2014 também formar hexacarbonil de seabórgio , Sg(CO) 6 . Assim como seus homólogos de molibdênio e tungstênio, o hexacarbonil de seabórgio é um composto volátil que reage prontamente com o dióxido de silício . [52]

Notas

  1. Na física nuclear , um elemento é chamado de pesado se seu número atômico for alto; o chumbo (elemento 82) é um exemplo de um elemento tão pesado. O termo "elementos superpesados" normalmente se refere a elementos com número atômico maior que 103 (embora existam outras definições, como número atômico maior que 100 [9] ou 112 ; [10] às vezes, o termo é apresentado como equivalente ao termo "transactinida", que coloca um limite superior antes do início da hipotética série de superactinídeos ). [11]Os termos "isótopos pesados" (de um dado elemento) e "núcleos pesados" significam o que pode ser entendido na linguagem comum — isótopos de alta massa (para o elemento dado) e núcleos de alta massa, respectivamente.
  2. Em 2009, uma equipe do JINR liderada por Oganessian publicou resultados de sua tentativa de criar hássio em uma reaçãosimétrica de 136 Xe +  136 Xe. Eles não conseguiram observar um único átomo em tal reação, colocando o limite superior na seção de choque, a medida de probabilidade de uma reação nuclear, como 2,5  pb . [12] Em comparação, a reação que resultou na descoberta do hássio, 208 Pb + 58 Fe, teve uma seção transversal de ~20 pb (mais especificamente, 19+19
    −11
     pb), conforme estimado pelos descobridores. [13]
  3. ^ Quanto maior a energia de excitação, mais nêutrons são ejetados. Se a energia de excitação for menor que a energia que liga cada nêutron ao resto do núcleo, os nêutrons não são emitidos; em vez disso, o núcleo composto é desexcitado emitindo um raio gama . [17]
  4. A definição do Grupo de Trabalho Conjunto IUPAC/IUPAP afirma que um elemento químico só pode ser reconhecido como descoberto se um núcleo dele não decair em 10 a 14 segundos. Esse valor foi escolhido como uma estimativa de quanto tempo leva para um núcleo adquirir seus elétrons externos e, assim, exibir suas propriedades químicas. [18] Esta figura também marca o limite superior geralmente aceito para o tempo de vida de um núcleo composto. [19]
  5. ^ Esta separação é baseada no fato de que os núcleos resultantes se movem além do alvo mais lentamente do que os núcleos do feixe que não reagiram. O separador contém campos elétricos e magnéticos cujos efeitos sobre uma partícula em movimento se cancelam para uma velocidade específica de uma partícula. [21] Essa separação também pode ser auxiliada por uma medição de tempo de voo e uma medição de energia de recuo; uma combinação dos dois pode permitir estimar a massa de um núcleo. [22]
  6. ^ Nem todos os modos de decaimento são causados ​​por repulsão eletrostática. Por exemplo, o decaimento beta é causado pela interação fraca . [27]
  7. Como a massa de um núcleo não é medida diretamente, mas sim calculada a partir da massa de outro núcleo, essa medida é chamada de indireta. Medições diretas também são possíveis, mas na maioria das vezes elas permanecem indisponíveis para núcleos mais pesados. [28] A primeira medição direta da massa de um núcleo superpesado foi relatada em 2018 no LBNL. [29] A massa foi determinada a partir da localização de um núcleo após a transferência (a localização ajuda a determinar sua trajetória, que está ligada à razão massa-carga do núcleo, já que a transferência foi feita na presença de um ímã). [30]
  8. A fissão espontânea foi descoberta pelo físico soviético Georgy Flerov , [31] um dos principais cientistas do JINR e, portanto, era um "cavalo de pau" para a instalação. [32] Em contraste, os cientistas da LBL acreditavam que a informação da fissão não era suficiente para uma alegação de síntese de um elemento. Eles acreditavam que a fissão espontânea não havia sido estudada o suficiente para usá-la na identificação de um novo elemento, pois havia dificuldade em estabelecer que um núcleo composto tivesse apenas ejetado nêutrons e não partículas carregadas como prótons ou partículas alfa. [19] Eles, portanto, preferiram ligar novos isótopos aos já conhecidos por sucessivos decaimentos alfa. [31]
  9. Por exemplo, o elemento 102 foi erroneamente identificado em 1957 no Instituto Nobel de Física em Estocolmo , Condado de Estocolmo , Suécia . [33] Não houve reivindicações definitivas anteriores da criação deste elemento, e o elemento recebeu um nome por seus descobridores suecos, americanos e britânicos, nobelium . Mais tarde foi mostrado que a identificação estava incorreta. [34] No ano seguinte, o LBNL não conseguiu reproduzir os resultados suecos e anunciou sua síntese do elemento; essa afirmação também foi refutada mais tarde. [34] JINR insistiu que eles foram os primeiros a criar o elemento e sugeriu um nome próprio para o novo elemento,joliotium ; [35] o nome soviético também não foi aceito (JINR mais tarde se referiu à nomeação do elemento 102 como "apressado"). [36] O nome "nobélio" permaneceu inalterado devido ao seu uso generalizado. [37]
  10. Seaborg já havia ganho o Prêmio Nobel de Química de 1951 junto com Edwin McMillan por "suas descobertas na química dos primeiros elementos transurânicos". [44]

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Bibliografia

Links externos