鿔

title: 历史.
title: 发现.
content: 位于德国达姆施塔特重离子研究所(GSI),由西格·霍夫曼和维克托·尼诺夫领导的研究团队在1996年首次合成出鿔元素。他们在重离子加速器中用高速运行的锌原子束轰击铅目标体,获得一颗半衰期仅为0.24毫秒的Cn原子(另一颗被击散)。制取该元素的核反应方程序为:  formula_1  2002年重离子研究所重复相同的实验,再次得到一个鿔原子。2004年,日本一家研究机构也合成出了两个鿔原子。
title: 名称.
content: 国际纯化学与应用化学联盟(IUPAC)在经过长期验证后,于2009年6月正式承认第112号元素的合成,并随后邀请霍夫曼领导的团队为112号元素提出一个永久名称。2009年7月17日,该团队提议将112号元素命名为"Copernicium",缩写Cp,以纪念著名天文学家哥白尼(Copernicus)。他们称,将其命名为Cp的原因,是由哥白尼所提出的日心说与化学中的原子结构(卢瑟福模型)有很多相似之处。  Cp这个名称当时未获得IUPAC的正式承认。IUPAC在此后6个月的时间内进行审议,听取科学界的意见,并于2010年1月公布审议的结果。2009年9月,《自然》杂志上的一篇文章指出符号Cp曾用于镥元素(Lutetium)的旧称(Cassiopeium),现在在配位化学中亦用于指环戊二烯(茂,Cyclopentadiene)配位体。根据目前IUPAC对元素的命名规则,新元素的提议名称是不得与其他元素名称或符号重复的。考虑到上述情况,为了避免歧义,IUPAC已把提议中的符号Cp改为Cn(Copernicium)。  2010年2月19日,德国重离子研究所正式宣布,经国际纯粹与应用化学联合会确认,由该所人工合成的第112号化学元素从即日起获正式名称“Copernicium”,相应的元素符号为“Cn”。  在台湾,此元素之中文名称由国立编译馆化学名词审议委员会和中国化学会名词委员会开会讨论后决定命名为鿔。  中华人民共和国全国科学技术名词审定委员会于2012年1月确定了鿔的简体中文名称,获国家语言文字工作委员会批准后进入国家规范用字。
title: 核合成.
content: 如鿔元素等超重元素都是在粒子加速器中用离子轰击轻元素,诱导核聚变反应而产生的。大部分鿔的同位素可用这种方式直接合成,但一些较重的则只发现于更重元素的衰变产物中。  核聚变反应根据所涉及的能量被分为“热聚变”和“冷聚变”。在热核聚变反应中,高能量的轻离子加速撞向质量高的目标体(多数用锕系元素),从而产生高激发能(约40至50 MeV)的复核,并可能释放3至5个中子。在冷聚变反应中,产生的原子核激发能(约10至20 MeV)相对较低,这降低了发生裂变反应的概率。原子核冷却到基态时,只释放一个或两个中子,因此产物的中子数可较高。此处所说的冷聚变反应有别于在室温条件下发生的核聚变反应(见冷聚变)。
title: 冷聚变.
content: 1996年重离子研究所首次进行合成鿔的冷核聚变反应,并报告检测到两个Cn的衰变链。  formula_1  2000年,他们撤回了这项发现。在2000年重复进行的反应中,他们又合成了一个鿔原子。他们在2002年试图测量1n激发能时,因Zn束失败而未能取得结果。日本理化学研究所于2004年证实了Cn的发现。他们进一步发现了两个Cn原子,并确认了整个衰变链的衰变量据。  Cn合成成功后,重离子研究所在1997年使用Zn进行了反应,以研究同位旋(富含中子)对化学产量的影响。  formula_3  科学家发现,用Ni和Ni离子合成𫟼同位素时能提高产量,因此开启了这项实验。由于没有检测到Cn的衰变链,所以截面限制在1.2 pb。  1990年,一些初步迹象显示,用能量为几个GeV的质子照射钨目标体后,形成了鿔的同位素。重离子研究所和耶路撒冷大学因此合作研究了下列反应。  formula_4  他们探测到一些自发裂变活动和12.5 MeV能量的α衰变,并将两者的源头指向辐射俘获产物Cn或1n蒸发残留物Cn。要证实这些结论,需要进行更多的研究。
title: 热聚变.
content: 1998年,俄罗斯杜布纳Flerov核研究实验室(FLNR)开始了一个研究项目:使用钙-48核的热聚变反应来合成超重元素。1998年3月,他们声称已经达到以下反应:  formula_5 ("x"=3,4)  新合成的Cn自发裂变成较轻的核素,半衰期约为5分钟。  该产物的半衰期足够长,所以科学家首次开始针对鿔进行化学气态实验。2000年,杜布纳的Yuri Yukashev重复实验,但未能证实任何半衰期为5分钟的自发裂变。2001年重复的实验中,自发裂变产生的八块碎片积累于低温部分,这表明鿔具有类似氡的属性。不过,现在有些科学家高度怀疑这些结果的由来。为了确认鿔的合成,同一个团队在2003年1月成功地重复了反应,证实了衰变模式和半衰期。他们还能够计算出自发裂变活动质量的估值,约为285。这有助证实该同位素的发现。  美国劳伦斯伯克利国家实验室团队在2002年进行反应时无法检测到任何自发裂变,计算的截面限制在1.6 pb。  2003至2004年,杜布纳的团队使用了「杜布纳天然气填充反冲分离器」(DGFRS)重复进行了反应。这一次,Cn以9.53 MeV进行α衰变,半衰期约为4分钟。研究人员也在4n通道中观察到Cn(释放出4个中子)。  2003年,德国重离子研究所也参与寻找长度为5分钟的自发裂变活动。和杜布纳团队的结果相似,他们也能够在低温部分探测到七块自发裂变碎片。然而,这些自发裂变事件之间并无关联,因此不是鿔原子核直接自发裂变产生的。这使科学家质疑鿔的化学特性是否真的和氡相似。在杜布纳团队公布Cn的不同衰变属性后,重离子研究所团队在2004年9月重复进行实验。他们无法检测到任何自发裂变事件,并计算出检测一个事件的截面限制,约为1.6 pb。  2005年5月,重离子研究所进行了物理实验,探测到单个Cn原子进行了短半衰期的自发裂变,这意味着存在未知的自发裂变分支。然而,杜布纳一开始已观察到数次直接的自发裂变事件,但他们假定没有探测到母核的α衰变。这些结果表明实际并不存在这个母核的α衰变事件。  2006年,保罗谢尔研究所和Flerov核研究实验室联合进行实验,以研究鿔的化学性质。实验证实了Cn的新衰变量据。他们在Fl的衰变产物中观测到两个Cn原子。实验表明,鿔具有12族典型的属性,是化学性质不稳定的金属。  重离子研究所的小组在2007年1月成功地重现了他们的物理实验,并检测到三个Cn原子,终于确认了Cn的确是经α衰变和自发裂变的。  长度为5分钟的自发裂变活动至今尚待证实。它可能源自一种同核异构体:Cn。其产量收到了具体生产方式的影响。  formula_6  Flerov核研究实验室小组于2004年研究了这个反应。他们无法检测到任何鿔原子,计算的截面限制为0.6 pb。该小组认为,这表明中子质量数会影响复核的蒸发残渣的产量。
title: 衰变产物.
content: 科学家也曾在Fl的衰变产物中观察到鿔。𫓧目前有五种已知的同位素,全都会经α衰变成为鿔原子,质量数介乎281至285。其中质量数281、284和285的鿔同位素迄今只出现在Fl的衰变产物中。Fl本身也是𫟷或Og的衰变产物。至今已知的其他元素都不会衰变成鿔。  例如,2006年5月,杜布纳小组(联合核研究所)确定Cn是Og的α衰变链的最终产物。该产物经过自发裂变成为较轻的核素。  formula_7  formula_8  formula_9  于1999年科学家声称合成了Og,报告指出Cn以10.68MeV能量进行α衰变,半衰期为0.9毫秒。报告在2001年遭撤回。Og终于在2010年被合成,其衰变特性不符合此前的数据。
title: 化学属性.
title: 推算的化学属性.
title: 氧化态.
content: 鿔是6d系的最后一个过渡金属,是元素周期表中12族最重的元素,位于锌、镉和汞下面。科学家预测,鿔与其他较轻的12族元素在属性上有显著差异。由于7s电子轨域的稳定加上相对论效应,6d轨域较不稳定性,因此Cn离子的电子排布很可能是[Rn]5f6d7s,这和同族元素是不同的。在水溶液中,鿔很可能形成+2和+4氧化态,后者更稳定。在较轻的12族元素里,+2氧化态是最常见的,而只有汞能呈+4氧化态,但极少见。唯一一个已知的四价汞化合物(四氟化汞,HgF)也只能在极端条件下存在。 类似的鿔化合物CnF、CnO预计将更加稳定。双原子离子中汞具有+1态,但是离子预计将不稳定,甚至不存在。
title: 实验化学.
title: 原子气态.
content: 鿔有基态电子排布为[Rn]5f6d7s,所以根据构造原理,鿔应该属于周期表的12族。因此,它的属性应表现为汞的较重同系物,可与金等贵金属形成二元化合物。鿔的化学实验主要研究鿔在不同温度下在金箔表面的吸附作用,从而计算出吸附焓值。由于7s轨域电子相对稳定,鿔表现出类似氡的属性。实验同时形成了汞和氡的放射性同位素,这使科学家能够比较这些元素的吸附特性。  最初的化学实验使用了U(Ca,3n)Cn反应。实验检测到目标同位素的自发裂变,半衰期为5分钟。分析数据表明,鿔的挥发性比汞高,并似乎具有惰性气体的属性。然而,由于未能确定Cn同位素的发现,因此科学家对这些化学实验结果是持着疑问的。2006年4月至5月,Flerov核研究实验室和保罗谢尔研究所的联合团队在联合核研究所进行了𫓧的合成实验:Pu(Ca,3n)Fl,并在衰变产物中对Cn进行研究。该实验明确探测到两个Cn原子,并发现鿔和金会产生弱金属-金属键。这意味着鿔是具高挥发性的汞同系物,明确属于12族。  2007年4月,科学家重复进行了这条反应,又合成了三个Cn原子。该实验证实了鿔的吸附特性,结果表示鿔完全具有12族中的最重元素的应有属性。

Summary: 鿔(Copernicium)是一种人工合成的超重元素,化学符号是Cn,原子序是112。鿔的放射性极强,会通过α衰变成为Ds,半衰期最长的鿔同位素为Cn,有29秒。位于德国达姆施塔特重离子研究所(GSI),由西格・霍夫曼和维克托・尼诺夫领导的研究团队在1996年首次合成出鿔。

Copernicium: Copernicium is a synthetic chemical element with the symbol Cn and atomic number 112. Its known isotopes are extremely radioactive, and have only been created in a laboratory. The most stable known isotope, copernicium-285, has a half-life of approximately 28 seconds. Copernicium was first created in 1996 by the GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research near Darmstadt, Germany. It is named after the astronomer Nicolaus Copernicus.