Darmštatij

Darmštatij je vještački hemijski element sa simbolom Ds i atomskim brojem 110. To je ekstremno radioaktivni sintetički element. Najstabilniji poznati izotop mu je darmštatij-281, čije vrijeme poluraspada iznosi desetak sekundi. U periodnom sistemu smješten je u d-bloku transaktinoidnih elemenata. Član je sedme periode i 10. grupe iako nisu provedeni hemijski eksperimenti kojima bi se dokazalo da se ponaša kao teži homolog platine u grupi 10, odnosno kao osmi član 6d serije prelaznih metala. Izračuni pokazuju da bi darmštatij trebao imati slične osobine kao njegovi lakši homolozi: nikl, paladij i platina.

 Historija 
 Otkriće 
Prvi je put dobijen 9. novembra 1994. na Institutu za istraživanje teških iona (njem. Gesellschaft für Schwerionenforschung, GSI) u njemačkom gradu Darmstadtu, po kojem je i nazvan. Sintetizirali su ga naučnici Peter Armbruster i Gottfried Münzenberg, a Sigurd Hofmann bio je vođa tima. Tim naučnika bombardirao je metu sačinjenu od izotopa olova-208 s ubrzanim jezgrima izotopa nikla-62 u ubrzivaču teških iona te su uspjeli otkriti jedan atom izotopa darmštatija-269:
Pb + Ni → Ds + n

Tokom iste serije eksperimenata isti tim također je izveo reakciju, ali pomoću težih iona nikla, odnosno izotopa Ni-64. U dva pokušaja dokazan je nastanak devet atoma izotopa 271Ds, posredstvom korelacije osobina poznatih izotopa na koje se ovaj izotop dalje raspao:
Pb + Ni → Ds + n

Prije ovih eksperimenata pokušaji sinteze ovog elementa 1986. i 1987. na Zajedničkom institutu za nuklearna istraživanja u Dubni (tada u SSSR-u) nisu uspjeli, a ponovljeni su na GSI-ju 1990. Osim toga, izvedeni su pokušaji 1995. na Nacionalnoj laboratoriji "Lawrence" u Berkeleyju, gdje su zapaženi znakovi koji su sugerirali, ali ne i nedvosmisleno dokazivali, da postoji novi izotop 267Ds nastao bombardiranjem bizmuta 209Bi ionima kobalta 59Co, dok su slični nedokazani pokušaji 1994. izvedeni na JINR-u pokazali znakove da je nastao izotop 273Ds u nuklearnoj reakciji plutonija 244Pu i sumpora 34S. Svaki tim naučnika predložio je vlastito ime za element 110: američki tim predložio je hanij po Ottu Hahnu, pokušavši riješiti situaciju s elementom 105 (dubnij, za koji su dugo tražili da bude tako nazvan), dok je ruski tim predložio ime bekerelij po Henriju Becquerelu, a njemački tim darmštatij po gradu u kojem je njihov istraživački institut. Zajednička komisija IUPAC/IUPAP (JWP) iskazala je čast njemačkom timu pri GSI-ju kao otkrivačima novog elementa u izvještaju iz 2001, čime su njima dali prvenstvo za davanje imena elementu.

 Imenovanje 
Koristeći Mendeljejevu nomenklaturu za neimenovane i neotkrivene elemente, darmštatij je bio poznat pod nazivom eka-platina. Godine 1979. IUPAC je objavio svoje preporuke prema kojim se element trebao zvati ununnilij (zajedno sa odgovarajućim simblom Uun), što predstavlja privremeno, sistematsko ime za element do njegovog zvaničnog otkrića (i potvrde tog otkrića), nakon čega se pristupa odlučivanju o stalnom imenu. Iako se dosta koristilo u naučnoj zajednici na svim nivoima, od katedri za hemiju do naprednih knjiga i priručnika, preporuke IUPAC su vrlo često ignorirane među naučnicima iz ove oblasti, koji su ga zvali "element 110", sa simbolom E110, (110) ili često samo 110.

Naziv darmštatij (Ds) predložio je tim GSI u čast grada Darmstadta, gdje je element zvanično otkriven. Prvobitno je njemački tim razmatrao i naziv vikshausij za ovaj element, prema nazivu predgrađa Darmstadta poznatog kao Wixhausen, u kojem je smješten GSI, ali je ipak prihvaćen današnji naziv darmštatij. Novo ime za element zvanično je odobrio IUPAC 16. augusta 2003. Postojali su i neki smiješni i neobični prijedlozi, poput naziva policij, s obzirom na to da je u Njemačkoj 110 broj telefona za hitne policijske slučajeve.

 Osobine 
 Hemijske 
Darmštatij je osmi član 6d serije prelaznih metala. Otkad je dokazano da je kopernicij (element 112) prelazni metal, naučnici su očekivali da će svi elementi počev od atomskog broja 104 do 111 nastaviti četvrtu seriju prelaznih metala, sa darmštatijem kao dijelom platinske grupe metala, i mogućim plemenitim metalom. Izračuni njegovih potencijala ionizacije te atomskog i ionskog radijusa pokazali su da su oni slični kao i kod njegovog homologa platine, što je ukazivalo da bi osnovne osobine darmštatija mogle biti dosta slične onima kod drugih elemenata 10. grupe: nikla, paladija i platine.

Međutim, predviđanja o mogućim hemijskim osobinama darmštatija nisu privukla značajniju pažnju među naučnicima. Za darmštatij se očekuje da bi mogao biti plemeniti metal. Na osnovu najstabilnijih oksidacijskih stanja lakših elemenata iz 10. grupe, predviđena oksidacijska stanja darmštatija mogla bi biti +6, +4 i +2, mada se predviđa da bi najstabilnije stanje u vodenim rastvorima moglo biti neutralno stanje. Za usporebu, poznato je da samo paladij i platina mogu imati najviše oksidacijsko stanje u grupi, +6, dok su najstabilnija stanja za nikl i paladij +4 i +2. Dalje, očekuje se da bi maksimalna oksidacijska stanja elemenata od borija (element 107) do darmštatija (110) mogla biti stabilna u gasovitom stanju ali ne i u vodenom rastvoru. Za spoj darmštatij-heksafluorid (DsF6) predviđa se da bi mogao imati slične osobine kao i njegov lakši homolog platina-heksafluorid (PtF6), sa veoma sličnim elektronskim strukturama i ionizacijskim potencijalima. Također, očekuje se da bi imao i sličnu oktaedarsku geometriju molekule kao i PtF6. Ostali pretpostavljeni spojevi darmštatija su darmštatij-karbid (DsC) i darmštatij-tetrahlorid , za koje se očekuje da bi se mogli ponašati kao njihovi lakši homolozi. Za razliku od platine, koja preferencijalno gradi cijanidne komplekse sa oksidacijskim stanjem +2, Pt(CN)2, za darmštatij se očekuje da preferencijalno ostane u svom neutralnom stanju i gradi , sa veoma snažnom Ds–C vezom i karakterom nekih višestrukih veza.

 Fizičke i atomske 
Za darmštatij se očekuje da je u čvrstom agregatnom stanju u normalnim uslovima temperature i pritiska te da se kristalizira u kubičnoj prostorno-centriranoj strukturi, za razliku od svojih lakših kongenera koji se kristaliziraju u kubičnoj plošno-centriranoj strukturi, iz razloga što se očekuje da darmštatij ima različite gustoće elektronskog naboja od svojih lakših kongenera. Očekuje se da bi darmštatij mogao biti veoma teški metal, gustoće od oko 34,8 g/cm3. Za usporedbu, najgušći poznati element čija je gustoća precizno izmjerena je osmij sa "samo" 22,61 g/cm3. Ove procjene za darmštatij polaze od njegove velike atomske težine, efekta kontrakcije lantanoida i aktinoida i relativističkih efekata kvantne hemije, ali problem leži u činjenici da bi proizvodnja dovoljnih količina darmštatija kako bi se izmjerila njegova gustoća bila veoma nepraktična a uzorak bi se vrlo brzo raspao na druge elemente.

Izračuni elektronske konfiguracije darmštatija pokazuju da bi ona mogla biti 6d87s2, čime se poštuje Aufbau princip a ne slijedi vanjsku elektronsku konfiguraciju platine koja glasi 5d96s1. Ovo se objašnjava relativističkom stabilizacijom elektronskog para 7s2 duž cijele sedme periode, tako da se za niti jedan element od atomskog broja 104 do 112 ne očekuje da njihove elektronske konfiguracije narušavaju Aufbau princip. Procjenjuje se da bi atomski radijus darmštatija mogao iznositi oko 132 pm.

 Izotopi 
Darmštatij nema stabilnih izotopa niti izotopa koji se javljaju u prirodi. Do danas u laboratorijama je sintetizirano nekoliko radioaktivnih izotopa, bilo fuzijom dva atoma ili ispitivanjem lanca raspada težih sintetičkih elemenata. Otkriveno je i dokazano devet različitih izotopa darmštatija sa atomskim masama 267, 269–271, 273, 277 i 279–281, iako postojanje izotopa Ds-267 i Ds-280 do danas nije potvrđeno. Za dva izotopa, Ds-270 i Ds-271, poznato je da imaju metastabilna stanja. Većina ovih izotopa raspada se pretežno alfa-raspadom, mada se neki raspadaju i spontanom fisijom.

 Stabilnost i vrijeme poluraspada 
Svi izotopi elementa su ekstremno nestabilni i radioaktivni, a općenito su teži izotopi neznatno stabilniji od lakših. Najstabilniji do danas poznati izotop darmštatija je 281Ds, ujedno je i najteži poznati izotop. Njegovo vrijeme poluraspada iznosi 11 sekundi. Izotop 279Ds ima vrijeme poluraspada od 0,18 sekundi. Ostalih šest izotopa kao i dva metastabilna stanja imaju vremena poluraspada koja se kreću od jedne mikrosekunde do 70 milisekundi. Za neke nepoznate izotope u ovom regionu tabele nuklida, poput 272Ds i 274–276Ds, predviđa se da mogli imati "relativno" duža vremena poluraspada u rasponu od nekoliko sekundi. Prije njegovog otkrića, za izotop 277Ds se predviđalo da bi mogao imati vrijeme poluraspada od oko pet sekundi, ali nakon otkrića izmjereno vrijeme poluraspada iznosilo je samo 5,7 milisekundi. Slično tome, za izotop 280Ds je također ranije pretpostavljeno da bi njegovo vrijeme poluraspada moglo iznositi oko 11 sekundi, ali je jednom studijom iz 2015. otkriveno postojanje "kćerke" izotopa 280Rg koja se raspada elektronskim zahvatom a vrijeme poluraspada iznosilo mu je kraće od sekunde. Studije iz 2014. i 2016. pronašle su isti izotop kao moguću "kćerku" izotopa 284Cn koja se raspada alfa raspadom a vrijeme poluraspada mu iznosi oko 6,7 ms.

Za neotkriveni izotop 284Ds predviđa se da bi bio najstabilniji i da bi se mogao raspadati beta raspadom; međutim, do danas nije poznat niti jedan izotop darmštatija koji se raspada ovim raspadom. Teoretski izračuni modela kvantnog tunela dali su eksperimentalne podatke vremena poluraspada alfa raspadom za, do danas, poznate izotope elementa. Također se predviđa da bi se, još neotkriveni, izotop 294Ds, koji ima magični broj neutrona (184), mogao raspadati alfa raspadom i imati vrijeme poluraspada u rasponu od oko 311 godina, a istim pristupom predviđanja pokazuju da bi se "nemagični" izotop 293Ds mogao također raspadati alfa raspadom sa vremenom poluraspada u rasponu od oko 3.500 godina.

 Reference 

 Vanjski linkovi 

 Darmštatij na The Periodic Table of Videos (Univerzitet u Nottinghamu)


Kategorija:Hemijski elementi
Kategorija:Prijelazni metali
Kategorija:Sintetički elementi
Kategorija:Darmstadt