Ντούμπνιο

Το χημικό στοιχείο ντούμπνιο (dubnium) είναι τεχνητό ραδιενεργό μέταλλο που ανήκει στα στοιχεία μετάπτωσης και έχει ατομικό αριθμό 105. Το χημικό του σύμβολο είναι Db, ανήκει στην ομάδα 5 (παλιότερος συμβολισμός VB), στην περίοδο 7 και στον τομέα d (d-block) του περιοδικού πίνακα. Το Db κατατάσσεται και στα υπερουράνια στοιχεία αφού έχει ατομικό αριθμό Ζ > 92, ενώ ταξινομείται επίσης και στις υπερακτινίδες αφού ο ατομικός του αριθμός είναι μεγαλύτερος του λωρέντσιου (Ζ=103) που είναι το βαρύτερο στοιχείο των ακτινιδών. Το πιο σταθερό του ισότοπο είναι το 268Db με σχετική ατομική μάζα 268,125 και χρόνο ημιζωής 1,2 ημέρες (περίπου 29 ώρες). Οι χημικές ιδιότητες του ντούμπνιου δεν έχουν διευκρινιστεί πλήρως. Είναι πάντως παρόμοιες με εκείνες των άλλων στοιχείων της ομάδας 5 του περιοδικού πίνακα. Στη δεκαετία του 1960, παρήχθησαν στα εργαστήρια της πρώην Σοβιετικής Ένωσης και της Καλιφόρνιας μικροποσότητες ντούμπνιου. Η προτεραιότητα της ανακάλυψης και η ονομασία του στοιχείου υπήρξαν αντικείμενα διαμάχης μεταξύ Σοβιετικών και Αμερικανών επιστημόνων μέχρι το 1997 οπότε η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) κατοχύρωσε την ανακάλυψη στη Σοβιετική ομάδα και καθόρισε το όνομα ντούμπνιο ως επίσημο όνομα για το στοιχείο.

 Η πρώτη αναφορά για την ανακάλυψη του ντούμπνιου έγινε το 1968 από ομάδα επιστημόνων του Ινστιτούτου Πυρηνικών Ερευνών της πόλης Ντουμπνά της πρώην Σοβιετικής Ένωσης με επικεφαλής τον φυσικό Γκεόργκι Νικολάεβιτς Φλιόροφ (Georgy Nikolayevich Flyorov, 1913-1990)). Οι ερευνητές όταν βομβάρδισαν το ισότοπο αμερίκιο-243 με ιόντα νέου-22, παρατήρησαν δραστηριότητα ακτίνων-α ενέργειας 9,40 MeV και 9,70 MeV και κατέγραψαν διάσπαση προς το ισότοπο ντούμπνιο-260 ή προς το ντούμπνιο-261 : 95 243 A m + 10 22 N e → 105 260 D b + 5 0 1 n {\displaystyle \mathrm {{}_{\ 95}^{243}Am+{}_{10}^{22}Ne\rightarrow \,{}_{105}^{260}Db} +5\ {}_{0}^{1}n} 95 243 A m + 10 22 N e → 105 261 D b + 4 0 1 n {\displaystyle \mathrm {{}_{\ 95}^{243}Am+{}_{10}^{22}Ne\rightarrow \,{}_{105}^{261}Db} +4\ {}_{0}^{1}n} Δύο χρόνια αργότερα, η ομάδα της Ντουμπνά διεχώρισε τα προϊόντα των αντιδράσεων εφαρμόζοντας τεχνικές χρωματογραφίας μετά τη μετατροπή τους σε χλωριούχα άλατα με επίδραση χλωριούχου νιοβίου(V) (NbCl5). Η ερευνητική ομάδα ταυτοποίησε αυθόρμητη σχάση διάρκειας 2,2 δευτερολέπτων προερχόμενη από ασταθές χλωριούχο άλας πιθανόν του τύπου 261DbCl5. Την ίδια χρονιά, μια επιστημονική ομάδα του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ με επικεφαλής τον πυρηνικό φυσικό Άλμπερτ Γκιόρσο (Albert Ghiorso, 1915– 2010), συνέθεσε το ισότοπο 260Db βομβαρδίζοντας το νουκλίδιο καλιφόρνιο-249 με ιόντα αζώτου-15. Οι Αμερικανοί επιστήμονες μέτρησαν τη διάσπαση-α του 260Db με ημιζωή 1,6 δευτερόλεπτα και ενέργεια διάσπασης 9,10 MeV, συσχετιζόμενη με τη θυγατρική διάσπαση του λωρέντσιου-256 : 98 249 C f + 7 15 N → 105 260 D b + 4 0 1 n {\displaystyle \mathrm {{}_{\ 98}^{249}Cf+{}_{\ 7}^{15}N\rightarrow \,{}_{105}^{260}Db} +4\ {}_{0}^{1}n} Τα αποτελέσματα των επιστημόνων από το Berkeley δεν επιβεβαίωσαν αυτά των Σοβιετικών σχετικά με την α-διάσπαση του ντούμπνιο-260 ενέργειας 9,40 MeV ή 9,70 MeV, επιβεβαιώνοντας μόνο το ντούμπνιο-261 ως πιθανό παραγόμενο ισότοπο. Το 1971, η ομάδα της Ντουμπνά επανέλαβε τα πειράματα με βελτιωμένες πειραματικές διατάξεις, επιβεβαιώνοντας τα ευρήματα για το 260Db χρησιμοποιώντας την αντίδραση μεταστοιχείωσης του αμερίκιου-243. Το 1976, η Σοβιετική ομάδα συνέχισε τη μελέτη της αντίδρασης με θερμική χρωματογραφία και είχε τη δυνατότητα να προσδιορίσει το προϊόν ως βρωμιούχο ντούμπνιο-260, 260DbBr5. Το 1992, ομάδες εργασίας της Διεθνούς Ένωσης Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) και της Διεθνούς Ένωσης Καθαρής και Εφαρμοσμένης Φυσικής (IUPAP) αξιολόγησαν τους ισχυρισμούς των δύο ερευνητικών ομάδων και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα δύο εργαστήρια θα πρέπει να μοιραστούν την πατρότητα της ανακάλυψης του ντούμπνιου. Η Σοβιετική ομάδα πρότεινε το όνομα νιλσμπόριο (nielsbohrium, Ns) προς τιμή του Δανού νομπελίστα φυσικού Νιλς Μπορ (Niels Henrik David Bohr,1885–1962). Η Αμερικανική ομάδα πρότεινε το όνομα χάνιο (hahnium, Ha), προς τιμή του Γερμανού νομπελίστα χημικού Όττο Χαν (Otto Hahn, 1879–1968). Κατά συνέπεια, το όνομα χάνιο χρησιμοποιήθηκε περισσότερο στην Αμερική και στη Δυτική Ευρώπη, ενώ το όνομα νιλσμπόριο χρησιμοποιήθηκε περισσότερο στις χώρες της Σοβιετικής Ένωσης και γενικότερα στο (πρώην) ανατολικό μπλόκ. Η IUPAC, προσπαθώντας να σταματήσει τη διαμάχη για το όνομα του νέου χημικού στοιχείου, ενέκρινε ως προσωρινό συστηματικό όνομα το ουννιλπέντιο (unnilpentium, Unp) και το 1994 πρότεινε το όνομα ζολιότιο (joliotium, Jl), προς τιμή του Γάλλου νομπελίστα φυσικού Φρεντερίκ Ζολιό-Κιουρί (Jean Frédéric Joliot-Curie, 1900–1958), που είχε προταθεί αρχικά από τη Σοβιετική ομάδα για το στοιχείο 102 το οποίο αργότερα ονομάστηκε νομπέλιο. Οι δύο επιστημονικές ομάδες διαφωνούσαν επίσης και για τα ονόματα των στοιχείων 104 και 106. Τελικά, το 1997, η διαφορά διευθετήθηκε και η IUPAC ενέκρινε το σημερινό όνομα, ντούμπνιο (Db), από τη ρωσική πόλη Ντουμπνά, στην οποία βρισκόταν το Σοβιετικό Ίδρυμα Πυρηνικών Ερευνών. Η IUPAC πρόβαλλε τον ισχυρισμό ότι το Εργαστήριο στο Μπέρκλεϊ είχε ήδη τιμηθεί αρκετές φορές με τις προτάσεις ονομάτων που είχε κάνει για στοιχείο όπως μπερκέλιο, καλιφόρνιο, αμερίκιο. Επίσης, η αποδοχή των ονομάτων ραδερφόρντιο και σιμπόργκιο για τα στοιχεία 104 και 106 έπρεπε να αντισταθμίζει την προσφορά της Σοβιετικής ομάδας που ανακάλυψε τα στοιχεία 104, 105, 106. Υπάρχουν κυρίως τρεις σειρές των μεταβατικών μετάλλων, η σειρά 3d (από το Sc μέχρι τον Zn), η σειρά 4d (από το Υ έως το Cd) και η σειρά 5d (από το La έως τον Hg, παραλείποντας το Ce μέχρι το Lu). Η τέταρτη σειρά, 6d, που αρχίζει με το Ac είναι ακόμα ελλιπής.Το ντούμπνιο αναμένεται να είναι το δεύτερο μέλος της σειράς 6d των μετάλλων μετάπτωσης και το βαρύτερο μέλος της 5ης ομάδας του περιοδικού πίνακα, κάτω από το βανάδιο, το νιόβιο και το ταντάλιο. Επειδή τοποθετείται ακριβώς κάτω από ταντάλιο, μπορεί επίσης να αναφερθεί ως eka-ταντάλιο. Όπως και τα άλλα στοιχεία της 5ης ομάδας, έτσι και το ντούμπνιο αναμένεται να έχει σταθερή βαθμίδα οξείδωσης το +5. Για τα βαρύτερα στοιχεία της ομάδας αυτής είναι γνωστοί επίσης και οι αριθμοί οξείδωσης +3 και +4, οπότε και το ντούμπνιο θα ανάγεται προς αυτές τις βαθμίδες οξείδωσης. Οι χημικές ιδιότητες του Db δεν έχουν καθοριστεί πειραματικά αλλά γίνονται υποθέσεις βασιζόμενες στα άλλα στοιχεία της 5ης ομάδας. Έτσι, το ντούμπνιο θα πρέπει να αντιδρά με το οξυγόνο σχηματίζοντας το αδρανές πεντοξείδιο Db2O5, όπως το νιόβιο και το ταντάλιο. Επίσης, σε αλκαλικά διαλύματα αναμένεται ο σχηματισμός ορθοντουμπνικού συμπλόκου, DbO43−. Από την αντίδραση με τα αλογόνα θα πρέπει να σχηματίζονται εύκολα τα πενταλογονίδια της μορφής DbX5. Επειδή τα πενταχλωρίδια του νιοβίου και του τανταλίου είναι πτητικά στερεά ή υπάρχουν στην αέρια φάση ως μονομερή με δομή τριγωνικής διπυραμίδας, αναμένεται και το DbCl5 να είναι πτητικό στερεό, ενώ και το DbF5 θα είναι ακόμα πιο πτητικό. Επειδή η υδρόλυση των αλογονιδίων οδηγεί στο σχηματισμό οξυαλογονιδίων, MOX3, το DbX5 θα πρέπει να αντιδρά με το νερό και να δίνει DbOX3. Το Db αναμένεται να δίνει επίσης σειρά ιόντων που περιέχουν φθόριο. Ειδικότερα, η αντίδραση του DbF5 με HF πρέπει να σχηματίζει εξαφθοροντουμπνικό ανιόν, DbF6–. Η παρουσία περίσσειας φθορίου θα πρέπει να οδηγεί σε ιόντα της μορφής DbF72– και DbOF52–. Theodore Gray : Elements Display Pictures of Dubnium