Borij

Borij je vještački hemijski element sa simbolom Bh i atomskim brojem 107. Dobio je ime po danskom fizičaru Nielsu Bohru. Budući da je vještački element, može se dobiti isključivo u laboratoriji. Radioaktivan je, a njegov najstabilniji izotop, 270Bh, ima vrijeme poluraspada približno 61 sekunde, mada postoji, još nepotvrđeno, otkriće izotopa 278Bh, koji bi mogao imati nešto duže vrijeme poluraspada (690 sekundi).

U periodnom sistemu svrstan je u d-blok transaktinoidnih elemenata. Član je 7. periode te spada među elemente 7. grupe kao peti član 6d serije prelaznih metala. Hemijski eksperimenti potvrdili su da se ponaša kao teži homolog renija, koji je također u 7. grupi elemenata. Hemijske osobine borija samo su djelomično istražene, ali se smatra da one dosta nalikuju hemiji drugih elemenata iz 7. grupe.

 Historija 
Dvije grupe naučnika tvrdile su prvu sintezu i otkriće ovog elementa. Dokaz postojanja borija prvi je pružio sovjetski istraživački tim 1976, na čelu kojeg je bio Jurij Oganesjan. Oni su obavili eksperiment bombardiranja mete sačinjene od izotopa bizmuta-209 i olova-208 jako ubrzanim jezgrima metala hroma-54 i mangana-55, respektivno. Zapažene su dvije aktivnosti, jedna sa vremenom poluraspada od jedne do dvije milisekunde, a druga sa približnim vremenom poluraspada od pet sekundi. Pošto je odnos intenziteta ove dvije aktivnosti ostao konstantan tokom cijelog eksperimenta, kasnije je donesen zaključak da prva aktivnost potječe od izotopa borija-261, dok se kod druge aktivnosti radi o njegovoj "kćerki"-izotopu elementa dubnija-257. Naredna istraživanja ispravila su pretpostavke da se zapravo radilo o izotopu dubnij-258, koji se zaista i poluraspada za pet sekundi (Db-257 ima vrijeme poluraspada od jedne sekunde). Međutim, vrijeme poluraspada koje je izmjereno za roditeljski nuklid bilo je znatno kraće od vremena poluraspada koja su kasnije izmjerena kod konačnog, nesumnjivog otkrića borija u Darmstadtu 1981. Radna grupa IUPAC/IUPAP (TWG) zaključila je da, iako je u ovom eksperimentu možda i bila riječ o dubniju-258, dokaz dobijanja njegovog roditeljskog nuklida Bh-262 nije bio dovoljno uvjerljiv.

Godine 1981. njemački tim naučnika koji su predvodili Peter Armbruster i Gottfried Münzenberg pri Centru za istraživanje teških iona GSI Helmholtz (GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung) u blizini Darmstadta bombardirali su metu sačinjenu od bizmuta-209 ubrzanim jezgrima hroma-54 čime su dobili pet atoma izotopa borija-262:
Bi + Cr → Bh + n

Ovo otkriće kasnije je potkrijepljeno njihovim detaljnim mjerenjima lanca alfa-raspada proizvedenih atoma borija do već ranije poznatih izotopa elemenata fermija i kalifornija. Transfermijska radna grupa IUPAC/IUPAP-a (TWG) prihvatila je u svom izvještaju 1992. godine grupu naučnika iz GSI instituta kao zvanične pronalazače elementa borija.

Nijemci su predložili naziv nielsbohrij, da bi nagradili Nielsa Bohra, a Rusi su htjeli da mu daju ime dubnij. Nesuglasice su dovele do toga da element privremeno dobije ime unilseptium.

Godine 1994. komitet IUPAC-a predložio je ime borij. Ipak, nesuglasice su postojale sve do 1997, kada je dobio današnji naziv.

 Osobine 
 Izotopi 
Borij nema stabilnih niti prirodnih izotopa. Sintetizirano je nekoliko radioaktivnih izotopa u laboratoriji, bilo putem fusije dva atoma ili detekcijom izotopa tokom raspada nekog težeg elementa. Do danas poznato je 12 različitih izotopa borija sa atomskim masama 260–262, 264–267, 270–272, 274 i 278, među kojim se za borij-262 zna da ima još jedno metastabilno stanje. Postojanje svih navedenih izotopa je potvrđeno eksperimentima, osim izotopa 278Bh. Svi izotopi se raspadaju isključivo alfa raspadom, mada se za neke, još neotkrivene, izotope predviđa da bi se mogli raspadati spontanom fisijom.

Lakši izotopi borija uglavnom imaju kraća vremena poluraspada, a koja se kreću od manje od 100 ms kod izotopa 260Bh, 261Bh, 262Bh i 262mBh. Izotopi 264Bh, 265Bh, 266Bh i 271Bh su stabilni oko jedne sekunde, dok izotopi 267Bh i 272Bh imaju vremena poluraspada od oko deset sekundi. Najteži izotopi su ujedno i najstabilniji, jer su za izotope 270Bh i 274Bh izmjerena vremena poluraspada od 61 s i 40 s, respektivno, dok se za još teži, ali još uvijek nepotvrđeni, izotop 278Bh pretpostavlja da bi mogao imati još duže vrijeme poluraspada od oko 690 s. Do sad još neotkriveni izotopi 273Bh i 275Bh mogli bi imati čak i duže vrijeme poluraspada od oko 90 odnosno 40 minuta, respektivno. Prije nego što je otkriven, za izotop 274Bh se pretpostavljalo da bi mogao imati dosta dugo vrijeme poluraspada od oko 90 minuta, ali je nakon otkrića izmjereno vrijeme od samo 40 sekundi.

Izotopi "bogati" protonima sa masama 260, 261 i 262 direktno su dobijeni metodom hladne fuzije, a izotopi sa masama 262 i 264 otkriveni su i u lancu raspada elemenata majtnerija i rendgenija. Izotopi "bogati" neutronima sa masama 265, 266 i 267 dobijeni su zračenjem uzoraka nekih aktinoida. Pet izotopa najbogatijih neutronima sa masama 270, 271, 272, 274 i 278 (nepotvrđen) "pojavili" su se u lancu raspada izotopa 282Nh, 287Mc, 288Mc, 294Ts i 290Fl, respektivno. Tih 11 izotopa imaju vremena poluraspada u rasponu od 10 milisekundi kod 262mBh do jedne minute kod 270Bh i 274Bh, a koja se produžavaju na oko 12 minuta kod nepotvrđenog izotopa 278Bh, za koji se smatra da bi mogao biti jedan od najduže živućih superteških nuklida.

 Hemijske 
Borij je peti član 6d serije prelaznih metala i najteži član 7. grupe elemenata u periodnom sistemu, ispod mangana, tehnecija i renija. Svi članovi 7. grupe iskazuju oksidacijsko stanje +7 svojstveno toj grupi, a ono postaje sve stabilnije kako se "silazi" niz grupu (posmatrajući u standardnom PSE). Stoga se za borij očekuje da gradi stabilno stanje +7. Osim toga, tehnecij također iskazuje i stabilno +4 stanje dok renij pokazuje i stabilna stanja +4 i +3. Idući tim trendom, za borij se očekuje da bi također mogao imati slična niža stanja. Više oksidacijsko stanje +7 bi sa većom vjerovatnoćom moglo postojati u oksianionima kao što su perborijati , analogno lakšim permanganatima, pertehnecijatima i perrenatima. Ipak, za borij(VII) se pretpostavlja da bi vrlo vjerovatno mogao biti nestabilan u vodenim rastvorima, te bi se vjerovatno mogao lahko reducirati do nešto stabilnijeg borija(IV). Za tehnecij i renij je poznato da grade isparljive heptokside opće formule M2O7 (M = Tc, Re), pa bi i borij također mogao graditi isparljivi oksid Bh2O7. Takav oksid bi trebao biti rastvorljiv u vodi, gradeći perboričnu kiselinu, HBhO4.

Renij i tehnecij grade spektar oksihalida putem halogenacije oksida. Hlorinacijom oksida dobijaju se oksihloridi MO3Cl, pa bi se tako ovom reakcijom trebao formirati i BhO3Cl. Fluorinacijom se dobijaju još i MO3F i MO2F3 kod težih elemenata pored spojeva renija kao što su ReOF5 i ReF7. Prema tome, nastanak oksifluorida borija bi moglo pomoći u analitičkom dokazivanju osobina eka-renija. Pošto su oksihloridi asimetrični, oni bi trebali imati znatno povećane dipolne momente, kako se ide dolje niz 7. grupu, a trebali bi postajati sve manje isparljivi redoslijedom TcO3Cl > ReO3Cl > BhO3Cl: ovo je i eksperimentalno potvrđeno 2000. godine mjerenjem entalpija adsorpcije za ova tri spoja. Vrijednosti za TcO3Cl i ReO3Cl su −51 kJ/mol i −61 kJ/mol, respektivno; dok je eksperimentalna vrijednost za BhO3Cl −77,8 kJ/mol, što je veoma blisko teoretski očekivanoj vrijednosti od −78,5 kJ/mol.

 Fizičke 
Za borij se očekuje da bude u čvrstom agregatnom stanju pri standardnim uslovima temperature i pritiska te da zauzima heksagonalnu gusto pakovanu kristalnu strukturu (c/a = 1,62), slično kao i njegov lakši kongener renij. To bi trebao biti veoma teški metal gustoće od oko 37,1 g/cm3, čime bi trebao biti treći najgušći element od svih, do danas poznatih, 118 elemenata, manje samo od majtnerija  (37,4 g/cm3) i hasija (41 g/cm3), dva elementa koji ga slijede u periodnom sistemu. Usporedbe radi, najgušći poznati element čiju gustoću je moguće precizno izmjeriti, osmij, ima gustoću od samo 22,61 g/cm3. Ovo je rezultat velike atomske težine borija, kontrakcija lantanoida i aktinoida te relativističkih efekata, mada je proizvodnja dovoljno velikih količina borija, kako bi se ova vrijednost izmjerila, veoma nepraktična, a uzorak bi se vrlo brzo raspao.

Za atomski radijus borija očekuje se da iznosi oko 128 pm. Zbog relativističke stabilizacije 7s orbitale i destabilizacije 6d orbitale, predviđa se da bi ion Bh+ mogao imati elektronsku konfiguraciju [Rn] 5f14 6d4 7s2, otpuštajući 6d elektron umjesto 7s elektrona, što je u suprotnosti od ponašanja njegovih lakših homologa mangana i tehnecija. S druge strane, renij slijedi obrazac borija, otpuštajući 5d elektron prije 6s elektrona, jer se relativistički efekti pojačavaju u šestoj periodi, gdje su oni, između ostalog, "odgovorni" za žutu boju zlata i nisku tačku topljenja žive. Za ion Bh2+ se očekuje da ima elektronsku konfiguraciju [Rn] 5f14 6d3 7s2. Za razliku od njega, za ion renija Re2+ se očekuje da bi trebao imati konfiguraciju [Xe] 4f14 5d5, ovog puta analogno manganu i tehneciju. Za ionski radijus heksaordiniranog sedmovalentnog borija pretpostavlja se da bi bio oko 58 pm (sedmovalentni mangan, tehnecij i renij imaju vrijednosti 46, 57 i 53 pm, respektivno). Petovalentni borij mogao bi imati još veći ionski radijus od 83 pm.

 Napomene 

 Reference 


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