Ογκανέσσιο

Το ογκανέσσιο (πρώην ουνουνόκτιο, Ununoctium) είναι υπερβαρύ χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 118 και με χημικό σύμβολο Og. Είναι επίσης γνωστό ως εκαραδόνιο ή και ως στοιχείο 118, και βρίσκεται στον περιοδικό πίνακα χημικών στοιχείων στον τομέα p. Είναι το τελευταίο (γνωστό) στοιχείο της 7ης περιόδου, αλλά και το πρώτο τεχνητό μέλος της Ομάδας 18. Έχει τον υψηλότερο ατομικό αριθμό και ατομική μάζα από οποιοδήποτε από τα χημικά στοιχεία που ανακαλύφθηκαν (ή δημιουργήθηκαν τεχνητά) ως τώρα. Το ραδιενεργό άτομο του ογκανεσσίου είναι πολύ ασταθές, και από το 2002, μόνο τρία ή πιθανώς τέσσερα ισότοπά του έχουν ανιχνευθεί. Το γεγονός αυτό επέτρεψε πολύ λίγο πειραματικό χαρακτηρισμό των ιδιοτήτων του και τη δυνατότητα ύπαρξης πιθανών χημικών ενώσεών του. Ωστὀσο, θεωρητικοί υπολογισμοί κατέληξαν σε πολλές προβλέψεις, που περιλαμβάνουν και κάποιες μη αναμενόμενες. Για παράδειγμα, ενώ το ογκανέσσιο τοποθετήθηκε στην ομάδα 18, είναι πιθανό να μην είναι (τελικά) ευγενές αέριο, όπως τα υπόλοιπα χημικά στοιχεία της Ομάδας 18. Τυπικά θεωρήθηκε ότι είναι ένα αέριο, αλλά τώρα προβλέφθηκε ότι είναι στερεό, υπό κανονικές συνθήκες, εξαιτίας σχετικιστικών φαινομένων.

 Στα τέλη του 1998 ο Πολωνός φυσικός Ρόμπερτ Σμολάντσουκ (Robert Smolańczuk) δημοσίευσε υπολογισμούς σχετικά με την (πυρηνική) σύντηξη των ατομικών πυρήνων για τη σύνθεση βαρέων ατόμων, στα οποία συμπεριλαμβάνεται και το ογκανέσσιο. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του θα ήταν δυνατό να συντεθεί ογκανέσσιο μέσω πυρηνικής σύντηξης μολύβδου με κρυπτό, υπό εξαιρετικά ελεγχόμενες συνθήκες.Το 1999 ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Μπέρκλεϋ έκαναν χρήση αυτών των προβλέψεων και ανακοίνωσαν την ανακάλυψη του ουνουνεξίου (τώρα λιβερμόριου) και του τότε ουνουνοκτίου (Uuo), σε εργασία που δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters, και πολύ σύντομα τα αποτελέσματα αναφέρθηκαν στο Science. Οι ερευνητές ανέφεραν ότι είχαν πραγματοποιήσει την αντίδραση: Την επόμενη χρονιά όμως δημοσίευσαν αναίρεση της ανακοίνωσής τους, μια και ερευνητές σε άλλα εργαστήρια δεν μπόρεσαν να επαναλάβουν τα αποτελέσματα, ενώ και το ίδιο το εργαστήριο του Μπέρκλεϋ δεν μπόρεσε να τα επαναλάβει. Τον Ιούλιο του 2002 ο διευθυντής του εργαστηρίου ανακοίνωσε ότι ο αρχικός ισχυρισμός της ανακάλυψης των δύο αυτών στοιχείων βασιζόταν σε δεδομένα που είχε χαλκεύσει ο κυριότερος συγγραφέας της ανακοίνωσης Βίκτωρ Νανίν (Victor Nunin). Η πρώτη διάσπαση ατόμων ογκανεσσίου παρατηρήθηκε στο Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας από τον Γιούρι Ογκανεσσιάν και την ομάδα του στην Ντουμπνά της Ρωσίας, το 2002 . Στις 6 Οκτωβρίου του 2006, ερευνητές από το Κ.Ι.Π.Ε. (Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας) και από το Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Λίβερμορ (Καλιφόρνια) στις Η.Π.Α. δουλεύοντας στο Κ.Ι.Π.Ε. της Ντουμπνά, ανακοίνωσαν ότι είχαν ανιχνεύσει έμμεσα συνολικά τρεις (ενδεχομένως τέσσερις) πυρήνες του ογκανεσσίου-294 (ένα ή δύο το 2002 και δύο παραπάνω το 2005) παραγόμενους μέσω σύγκρουσης ατόμων καλιφορνίου-249 και ιόντων ασβεστίου-48: Το 2011, η IUPAC αξιολόγησε τα αποτελέσματα του 2006 της συνεργασίας Ντουμπνά-Λίβερμορ και κατέληξε: «Οι τρεις ενέργειες που αναφέρθηκαν για το ισότοπο του στοιχείου με Ζ = 118 έχει πολύ καλό εσωτερικὀ πλεονασμό, αλλά χωρίς άγκυρα οι γνωστοί πυρήνες δεν πληρούν τα κριτήρια για την ανακάλυψη" . Λόγω της πολύ μικρής πιθανότητας αντίδρασης σύντηξης (η διατομή σύντηξης είναι ~ 0,3-0,6 pb = (3-6) × 10−41 m2), το πείραμα πήρε 4 μήνες και περιλάμβανε μια δόση δέσμης των 4 × 1019 ιόντων ασβεστίου που έπρεπε να να πυροβόλησουν στο στόχο από καλιφόρνιο για να παραγάγει το πρώτο καταγεγραμμένο συμβάν που πιστεύετο ότι ήταν η σύνθεση του ογκανεσσίου . Παρ' όλα αυτά, οι ερευνητές είναι πολύ σίγουροι ότι τα αποτελέσματα δεν είναι ψευδώς θετικά, δεδομένου ότι η πιθανότητα οι ανιχνεύσεις να ήταν τυχαία γεγονότα είναι λιγότερο από 0,001‰ . Στα πειράματα, παρατηρήθηκε η άλφα-διάσπαση των τριών ατόμων ογκανεσσίου παρατηρήθηκε. Μία τέταρτη αποσύνθεση με άμεση αυθόρμητη σχάση προτάθηκε επίσης. Μία διάρκεια ημιζωής 0,89 ms υπολογίστηκε: Το 294Og διασπάται σε 290Lv από την άλφα διάσπαση. Επειδή υπήρχαν μόνο τρεις πυρήνες, ο χρόνος ημισείας ζωής που προέρχεται από τις παρατηρούμενες διάρκειες ζωής έχει μία μεγάλη αβεβαιότητα: 0.89+1.07−0.31 ms Η ταυτοποίηση των πυρήνων 294Og επαληθεύθηκε με χωριστή δημιουργία των υποτιθέμενων θυγατρικών πυρήνων 290Lv άμεσα μέσω ενός βομβαρδισμού του 245Cm με ιόντα 48Ca, και με έλεγχο ότι η αποσύνθεση του 290Lv ταίριαζε με την αλυσίδα διάσπασης των πυρήνων του 294Og . Ο θυγατρικός πυρήνας 290Lv είναι πολύ ασταθής, διασπάται με ημιζωή 14 χιλιοδευτερόλεπτα σε 286Fl, το οποίο μπορεί να παρουσιάσει είτε αυθόρμητη σχάση ή άλφα διάσπαση σε 282Cn, στο οποίο θα υποβληθεί αυθόρμητη σχάση. Σε ένα μοντέλο κβαντικής σήραγγας, η α διάσπαση του 294Og προβλεπόταν να είχε χρόνο ημιζωής είναι 0.66+0.23−0.18ms με την πειραματική τιμή Q που δημοσιεύθηκε το 2004 . Ο υπολογισμός με τις θεωρητικές τιμές Q-από το μακροσκοπικό - μικροσκοπικό μοντέλο της Μάντιαν-Χόφμαν-Πατύκ-Σομπιτσέφσκι δίνει κάπως χαμηλά, αλλά συγκρίσιμα αποτελέσματα . Μετά την επιτυχία της απόκτησης ογκανεσσίου, οι ερευνητές έχουν αρχίσει παρόμοια πειράματα με την ελπίδα της δημιουργίας ουνμπινιλίου (στοιχείο 120) από 58Fe και 244Pu . Τα ισότοπα του ουνμπινιλίου αναμένεται να έχουν άλφα διάσπαση με ημίσεια ζωή της τάξης των μικροδευτερολέπτων . Από τη δεκαετία του 1960 το ογκανέσσιο ήταν γνωστό ως εκα-emanation (emanation είναι το παλαιό όνομα για το ραδόνιο. Το 1979 η IUPAC δημοσίευσε προτάσεις σύμφωνα με τις οποίες το στοιχείο θα ονομαζόταν ογκανέσσιο, που θα ήταν μία συστηματική όνομασία του στοιχείου, ως σύμβολο κράτησης θέσης έως ότου η ανακάλυψη του στοιχείου επιβεβαιωθεί και η IUPAC αποφασίσει ένα όνομα. Πριν από την ανάκληση, το 2002, οι ερευνητές από το Μπέρκλεϋ είχε την πρόθεση να αναφέρει το στοιχείο γκιόρσιο, ghiorsium (Gh), μετά από Albert Ghiorso (ηγετικό μέλος της ερευνητικής ομάδας). Οι Ρώσοι ερευνητές ανέφεραν τη σύνθεση τους το 2006. Το 2007, ο επικεφαλής του Ρωσικού Ινστιτούτου δήλωσε ότι η ομάδα εξέταζε δύο ονόματα για το νέο στοιχείο: φλυόριο, flyorium (Fy), προς τιμήν του Γκεόργκι Φλέροβ, ιδρυτή του ερευνητικού εργαστηρίου στην Ντουμπνά• και μοσκόβιο, moskovium (Mk), σε αναγνώριση της περιφέρειας της Μόσχας, όπου βρίσκεται η Ντουμπνά. Ανέφερε επίσης ότι, αν και το στοιχείο ανακαλύφθηκε με αμερικανική συνεργασία, η οποία παρείχε το στόχο καλιφορνίου, το στοιχείο θα πρέπει δικαίως να ονομαστεί προς τιμήν της Ρωσίας από το Εργαστήριο Flerov των πυρηνικών αντιδράσεων στο Κ.Ι.Π.Ε. ήταν η μόνη εγκατάσταση στον κόσμο που θα μπορούσε να επιτευχθεί αυτό το αποτέλεσμα. Αυτά τα ονόματα πρότεινε αργότερα για το στοιχείο 114 (φλερόβιο) και για το στοιχείο 116 (μοσκόβιο). Ωστόσο, η τελική ονομασία που προτάθηκε για το στοιχείο 116 ήταν αντί αυτού το λιβερμόριο. Καμία ονομασία δεν έχει προταθεί ακόμα για το στοιχείο αφού καμία από τις απαιτήσεις για την ανακάλυψή του δεν έχουν γίνει ακόμα δεκτές από την IUPAC. Σύμφωνα με τις ισχύουσες κατευθυντήριες γραμμές της IUPAC, το απόλυτο όνομα για όλα τα νέα στοιχεία θα πρέπει να τελειώνει σε «-ιο», όχι «-ον», ακόμη κι αν αποδειχτεί ότι το ογκανέσσιο είναι ένα ευγενές αέριο, που παραδοσιακά έχουν ονόματα που τελειώνουν σε «-ον» (με την εξαίρεση του ηλίου, το οποίο όταν ανακαλύφθηκε δεν ήταν γνωστό ότι είναι ένα ευγενές αέριο). Δείτε Επίσης: Νησί της σταθερότηταςΗ σταθερότητα των πυρήνων μειώνεται σημαντικά με την αύξηση του ατομικού αριθμού μετά το πλουτώνιο, το βαρύτερο αρχέγονο χημικό στοιχείο, έτσι ώστε όλα τα ισότοπα με ατομικό αριθμό πάνω από 101 να αποσυντίθονται ραδιενεργώς με ημιζωή κάτω από μία ημέρα, με εξαίρεση το ντούμπνιο-268. Δεν υπάρχουν στοιχεία με ατομικό αριθμό πάνω από 82 (μετά από τον μόλυβδο) που να έχουν σταθερά ισότοπα . Παρ 'όλα αυτά, για τον λόγο ότι δεν είναι πολύ καλά κατανοητό ακόμα, υπάρχει μια ελαφρά αύξηση της πυρηνικής σταθερότητας γύρω από ατομικούς αριθμούς 110-114, η οποία οδηγεί στην εμφάνιση του τι είναι γνωστό στην πυρηνική φυσική ως το «νησί της σταθερότητας». Αυτή η ιδέα, που προτάθηκε στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια από τον καθηγητής Glenn Seaborg, εξηγεί γιατί τα βαρέα στοιχεία διαρκούν περισσότερο απ´ ότι είχε προβλεφθεί . Το ογκανέσσιο είναι ραδιενεργό και έχει ημιζωή που φαίνεται ότι είναι λιγότερη από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου. Παρ' όλα αυτά, εξακολουθεί να είναι μεγαλύτερη απ´ ότι κάποιες προβλεπόμενες τιμές , δίνοντας έτσι περαιτέρω υποστήριξη στην ιδέα της «νησίδας της σταθερότητας» . Οι υπολογισμοί που χρησιμοποιούν μοντέλου κβαντικής διάνοιξης σηράγγων προβλέπει την ύπαρξη των διαφόρων ισοτόπων ογκανεσσίου πλουσίων σε νετρόνια με άλφα-διάσπαση και ημιζωή κοντά στο 1 ms. Οι θεωρητικοί υπολογισμοί που έγιναν για τις συνθετικές οδούς, και ο χρόνος ημιζωής άλλων ισοτόπων έχουν δείξει ότι κάποια θα μπορούσαν να είναι λίγο πιο σταθερά από το συντεθιμένο ισότοπο 294Og, πιθανότατα τα ισότοπα 293Og, 295Og, 296Og, 297Og, 298Og, 300Og και 302Og . Από αυτά, το 297Og μπορεί να παρέχει τις καλύτερες πιθανότητες για την απόκτηση μακροβιότερων πυρήνων , και έτσι το επίκεντρο των μελλοντικών εργασιών θα μπορούσε να γίνει με αυτό το ισότοπο. Μερικά ισότοπα με πολλά περισσότερα νετρόνια, όπως ορισμένα που βρίσκονται γύρω από το 313Og θα μπορούσαν επίσης να παράσχουν μακροβιότερους πυρήνες . Το Ογκανέσσιο είναι μέλος της ομάδας 18, των στοιχείων μηδενικού σθένους. Τα μέλη της ομάδας αυτής είναι συνήθως αδρανή στις πιο κοινές χημικές αντιδράσεις (για παράδειγμα, η καύση), επειδή το εξωτερικό κέλυφος είναι εντελώς γεμάτο με οκτώ ηλεκτρόνια. Αυτό παράγει μια σταθερή, ελάχιστη ενεργειακή διαμόρφωση στην οποία τα εξωτερικά ηλεκτρόνια δεσμεύονται σφικτά . Θεωρείται ότι ομοίως, το ογκανέσσιο έχει κλειστά εξωτερικό κέλυφος στο οποίο το ηλεκτρονικό σθένος είναι τοποθετημένο σε 7s2 7p6 . Κατά συνέπεια, ορισμένοι αναμένουν το ογκανέσσιο να έχει παρόμοιες φυσικές και χημικές ιδιότητες με τα άλλα μέλη της ομάδας του, πιο στενή ομοιότητα με το ευγενές αέριο από πάνω του στον περιοδικό πίνακα, το ραδόνιο . Ακολουθώντας την περιοδική τάση, το ογκανέσσιο αναμένεται να είναι ελαφρώς πιο δραστικό από το ραδόνιο. Ωστόσο, θεωρητικοί υπολογισμοί έχουν δείξει ότι θα μπορούσε να είναι τόσο δραστικό, έτσι ώστε πιθανώς να μην μπορεί να θεωρηθεί ευγενές αέριο . Πέραν του ότι μπορεί να είναι πολύ πιο δραστικό από το ραδόνιο, το ογκανέσσιο μπορεί να είναι ακόμη πιο αντιδραστικό απ´ ότι τα στοιχεία φλερόβιο και κοπερνίκιο . Ο λόγος για την εμφανή αύξηση της χημικής δραστικότητας σε σχέση με το ραδόνιο είναι μία ενεργητική αποσταθεροποίηση και μία ακτινική διαστολή του τελευταίου κατεχόμενου 7b υποφλοιού. Ακριβέστερα, σημαντικές αλληλεπιδράσεις τροχιάς μεταξύ των ηλεκτρονίων 7p με τα αδρανή 7s2 ηλεκτρόνια, έχει ως αποτέλεσμα ένα δεύτερο κλείσιμο κελύφους στο φλερόβιο, και μια σημαντική μείωση στην σταθερότητα του κλειστού περιβλήματος του στοιχείου 118 . Επίσης, έχει υπολογιστεί ότι το ογκανέσσιο, σε αντίθεση με άλλα ευγενή αέρια, δεσμεύει ένα ηλεκτρόνιο με την απελευθέρωση της ενέργειας ή με άλλα λόγια, εμφανίζει θετική ηλεκτρονκή συγγένεια Το ογκανέσσιο αναμένεται να έχει κατά πολύ ευρύτατη πολωσιμότητα, πιο πολύ από όλα τα προηγούμενα στοιχεία, και σχεδόν διπλάσια από του ραδονίου . Σε παρέκταση από τα άλλα ευγενή αέρια, αναμένεται ότι το ογκανέσσιο έχει ένα σημείο βρασμού μεταξύ 320 και 380 Κ (50 - 80 °C) . Αυτό είναι πολύ διαφορετικό από τις προηγούμενες εκτιμώμενες τιμές (263 K ή 247 K ). Ακόμη και δεδομένων των μεγάλων αβεβαιοτήτων των υπολογισμών, φαίνεται εξαιρετικά απίθανο ότι το ογκανέσσιο θα είναι αέριο υπό κανονικές συνθήκες , και καθώς το υγρό φάσμα των άλλων αερίων είναι πολύ περιορισμένο, μεταξύ 2 και 9 °Kelvin, το στοιχείο αυτό πρέπει να είναι στερεό υπό κανονικές συνθήκες. Αν το ογκανέσσιο σχηματίζει αέριο κάτω από τυπικές συνθήκες, ωστόσο, θα ήταν ένα από τις πυκνότερες αέριες ουσίες υπό κανονικές συνθήκες (ακόμη και αν είναι μονοατομικό όπως και τα άλλα ευγενή αέρια). Λόγω της τεράστιας πόλωσής του, το ογκανέσσιο αναμένεται να έχει μια αφύσικα χαμηλή ενέργεια ιονισμού (παρόμοια με εκείνη του μολύβδου, η οποία είναι 70% περισσότερη από αυτήν του ραδονίου και σημαντικά μικρότερη από εκείνη του φλεροβίου ) και μια τυπική κατάσταση συμπυκνωμένης φάσης . Καμία ένωση ογκανεσσίου δεν έχει συντεθεί ακόμα, αλλά υπολογισμοί για τις θεωρητικές ενώσεις έχουν πραγματοποιηθεί από το 1964 . Αναμένεται ότι, αν η ενέργεια ιονισμού του στοιχείου είναι αρκετά υψηλή, θα είναι δύσκολο να οξειδωθεί και ως εκ τούτου, η πιο κοινή κατάσταση οξείδωσης θα είναι μηδέν (0) (όπως και για τα άλλα ευγενή αέρια) . Υπολογισμοί για το διμερές μόριο Og2 έδειξε μια αλληλεπίδραση συνδέσεως χονδρικά ισοδύναμη με εκείνη που υπολογίστηκε για το Hg2, και μια ενέργεια διάσπασης 6 kJ/mol, περίπου 4 φορές εκείνης του Rn2 . Αλλά το πιο εντυπωσιακό, υπολογίστηκε να έχει ένα μήκος δεσμού μικρότερο από ότι το Rn2, δηλαδή 0.16 Å, το οποίο θα είναι ενδεικτικό μιας σημαντικής συνδέσεως αλληλεπίδρασεως . Από την άλλη, η ένωση OgH+ εμφανίζει μια ενέργεια διάσπασης (με άλλα λόγια μια συγγένεια των πρωτονίων του Og) η οποία είναι μικρότερη από εκείνη του RnH+ . Η σύνδεση μεταξύ ογκανεσσίου και υδρογόνου στο OgH προβλέπεται να είναι πολύ χαλαρή και μπορεί να θεωρηθεί ως καθαρή αλληλεπίδραση Van der Waals μάλλον παρά ένας πραγματικός χημικός δεσμός . Από την άλλη, με ιδιαίτερα ηλεκτραρνητικά στοιχεία, το ογκανέσσιο φαίνεται να σχηματίζει πιο σταθερές ενώσεις, για παράδειγμα, το κοπερνίκιο ή το φλερόβιο . Οι σταθερές καταστάσεις οξείδωσης +2 και +4 έχουν προβλεφθεί να υπάρχουν στα φθοριούχα OgF2 και OgF4 . Αυτό είναι ένα αποτέλεσμα των ίδιων των αλληλεπιδράσεων της τροχιάς που κάνουν το ογκανέσσιο ασυνήθιστα αντιδραστικό. Για παράδειγμα, αποδείχθηκε ότι η αντίδραση του ογκανεσσίου με το F2 για να δημιουργία της ένωσης OgF2 θα απελευθερώσει ενέργεια 106 kcal/mol από την οποία περίπου 46 kcal/mol θα προέρχονται από αυτές τις αλληλεπιδράσεις . Για σύγκριση, η αλληλεπίδραση τροχιάς για το παρόμοιο μόριο RnF2 είναι περίπου 10 kcal/mol από μια ενέργεια σχηματισμού των 49 kcal/mol . Η ίδια αλληλεπίδραση σταθεροποιεί την τετραεδρική ρύθμιση Td για το OgF4, όπως διακρίνεται από το επίπεδο τετραγωνικό D4h ένα από το XeF4 που το RnF4 αναμένεται επίσης να έχει . Ο δεσμός Og-F θα είναι πιθανότατα ιοντικός και όχι ομοιοπολικός, καθιστώντας τις ενώσεις OgFn μη πτητικές . Η ένωση OgF2 προβλέπεται να είναι μερικώς ιοντική λόγω της υψηλής ηλεκτροθετικότητας του ογκανεσσίου . Σε αντίθεση με τα άλλα ευγενή αέρια, το ογκανέσσιο είχε προβλεφθεί να είναι επαρκώς ηλεκτροθετικό για να σχηματίσει έναν δεσμό Og-Cl με το χλώριο . Υπερακτινίδες Υπερουράνια στοιχεία Eric Scerri: The Periodic Table, Its Story and Its Significance, Oxford University Press, Νέα Υόρκη 2007 Στοιχείο 118: πειράματα για την ανακάλυψη, archive of discoverers' official web page Chemistry Blog: Independent analysis of 118 claim Αρχειοθετήθηκε 2015-04-09 στο Wayback Machine. Είναι στοιχειακό: Ογκανέσσιο Ογκανέσσιο στον Περιοδικό Πίνακα των μαγνητοσκοπήσεων (Πανεπιστήμιο του Νόττιγχαμ) On the Claims for Discovery of Elements 110, 111, 112, 114, 116, and 118 (IUPAC Technical Report) "Element 118, Βαρύτερο από ποτέ, αναφερόμενο για ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου", NYTimes.com. WebElements: Ογκανέσσιο