Rendgenij

Rendgenij je hemijski element sa simbolom Rg i atomskim brojem 111. To je ekstremno radioaktivni vještački element koji se ne nalazi u prirodi i može se sintetizirati samo u laboratoriji. Njegov najstabilniji, do danas poznati, izotop je Rg-282, sa vremenom poluraspada od 2,1 minute, mada se pretpostavlja da bi izotop Rg-286 mogao imati nešto duže vrijeme poluraspada od 10,7 minuta. Ovaj element prvi put je sintetiziran 1994. godine u Centru za istraživanje teških iona GSI Helmholtz sa sjedištem u blizini njemačkog grada Darmstadta. Dobio je naziv po imenu njemačkog fizičara Wilhelma Conrada Röntgena.

U periodnom sistemu elemenata nalazi se u d bloku transaktinoidnih elemenata. Član je 7. periode i 11. grupe hemijskih elemenata, iako izvedeni hemijski eksperimenti potvrđuju da se on ponaša kao teži homolog zlata u 11. grupi, odnosno deveti član 6d serije prelaznih metala. Prema proračunima, rendgenij bi mogao imati slične osobine kao njegovi lakši homolozi: bakar, srebro i zlato, mada bi mogle postojati i znatne razlike između njih.

 Historija 
Rendgenij je prvi put sintetiziran u laboratoriji Društva za istraživanje teških iona (GSI, ) u njemačkom Darmstadtu gdje je međunarodni tim pod vodstvom Sigurda Hofmanna 8. decembra 1994. izvršio sintezu elementa 111. Naučnici su bombardirali metu sačinjenu iz izotopa bizmuta-209 jako ubrzanim jezgrima atoma nikla-64 i pri tome su detektirali jedan atom izotopa rendgenija-272:

Bi + Ni → Rg + n

Međutim, ista reakcija je već bila izvedena na Zajedničkom institutu za nuklearna istraživanja (JINR) u ruskom (u to vrijeme SSSR) gradu Dubna 1986. godine, ali tokom tog eksperimenta nije zapažen niti jedan atom 272Rg. Godine 2001, zajednička komisija IUPAC/IUPAP (JWP) zaključila je da ne postoji dovoljno dokaza da je otkriće bilo u to vrijeme u Dubni. Tim GSI je ponovio iste eksperimente 2002. godine te je dobio još tri atoma. U svom izvještaju 2003. JWP komisija je odlučila da GSI timu treba pripasti čast za otkriće ovog elementa.

 Etimologija 
150px|lijevo|thumb|Element je dobio ime po Wilhelmu Röntgenu.
Po Mendeljejevoj nomenklaturi za neotkrivene i neimenovane elemente, rendgenij bi trebao biti nazvan eka-zlato. Godine 1979. IUPAC je objavio preporuke prema kojima bi se ovaj element trebao nazivan unununij (prema čemu bi simbol trebao biti Uuu), što predstavlja sistematsko ime za element koji bi služio kao privremena oznaka dok se element ne otkrije (i otkriće bude nedvosmisleno potvrđeno), nakon čega bi se izabralo novo, stalno ime elementa. Iako je naziv rendgenij široko korišten u okvirima zajednica hemičara na svim nivoima, počev od školskih učionica, naprednih priručnika i drugdje, preporuke IUPAC-a naučnici su vrlo često zanemarivali u praksi, nazivajući element jednostavno element 111, sa simbolom E111, zatim (111) ili čak 111.

Naziv rendgenij (Rg) predložio je 2004. godine tim naučnika sa GSI instituta u čast njemačkog fizičara Wilhelma Röntgena, naučnika koji je otkrio x-zrake. Taj naziv prihvatio je IUPAC 1. novembra 2004. godine.

 Osobine 
 Izotopi 
Rendgenij nema ni jedan stabilni niti prirodno rasprostranjeni izotop. Do danas je sintetizirano nekoliko radioaktivnih izotopa u laboratorijama, bilo fuzijom jezgara lakših elemenata ili u vidu međuproizvoda lanca raspada težih elemenata. Poznato je devet različitih izotopa rendgenija sa atomskim masama 272, 274, 278–283 i 286 (mada su 283 i 286 još nepotvrđeni), od kojih dva izotopa, Rg-272 i Rg-274 imaju poznata metastabilna stanja, iako su i ona također još uvijek nepotvrđena. Svi ovi izotopi raspadaju se alfa-raspadom ili spontanom fisijom.

 Stabilnost i vrijeme poluraspada 
+Spisak izotopa rendgenija Izotop  Vrijemepoluraspada  Vrstaraspada  Godinaotkrića  Reakcija272Rg   α 1994209Bi(64Ni,n)273Rg   α ?  neotkriven  —274Rg   α 2004278Nh(—,α)275Rg    α ?  neotkriven  —276Rg    α, SF ?  neotkriven  —277Rg    α, SF ?  neotkriven  —278Rg   α 2006282Nh(—,α)279Rg   α 2003287Mc(—,2α)280Rg   α 2003288Mc(—,2α)281Rg   α, SF 2009293Ts(—,3α)282Rg   α 2009294Ts(—,3α)283Rg    SF  1998?  283Cn(e−,νe)?284Rg  —  –  neotkriven  —285Rg  —  –  neotkriven  —286Rg    α  1998?  290Fl(e−,νeα)?

Svi izotopi rendgenija su ekstremno nestabilni i radioaktivni; općenito, što je izotop teži, ujedno je i stabilniji od lakših izotopa. Najstabilniji poznati izotop rendgenija, 282Rg, istovremeno je i najteži do danas otkriveni izotop ovog elementa; njegovo vrijeme poluraspada iznosi 2,1 minute. (Do danas ne potvrđeni 286Rg je još teži izotop te bi prema proračunima mogao imati još duže vrijeme poluraspada od oko 10,7 minuta, što bi značilo da je jedan od najdugovječnijih superteških nuklida; slično tome, nepotvrđeni izotop 283Rg bi mogao imati vrijeme poluraspada od oko 5,1 minuta.) Izotopi 280Rg i 281Rg također imaju vremena poluraspada duža od jedne sekunde. Svi ostali izotopi imaju vremena poluraspada u rasponu od nekoliko milisekundi. Za, do danas neotkriveni, izotop 287Rg predviđa se da bi mogao biti najstabilniji izotop u pogledu beta-raspada; međutim, za niti jedan izotop rendgenija nije poznato da se raspada na taj način. Zasad još nepoznati izotop 277Rg bi također mogao imati vrijeme poluraspada duže od jedne sekunde. Prije nego što su otkriveni, za izotope 278Rg, 281Rg i 282Rg bilo je predviđano da bi imali vremena poluraspada od jedne sekunde, jedne i četiri minute, respektivno; ipak, nakon otkrića njihova vremena poluraspada izmjerena su značajno kraća: 4,2 milisekunde, 17 sekundi i 2,1 minute, istim redom. Na sličan način, mjerenjem vremena poluraspada nepotvrđenog izotopa 283Rg od 5,1 minute, također su značajno smanjena prethodna predviđanja za njega, koja su se kretala do 10 minuta.

 Hemijske 
Rendgenij je deveti član 6d serije prelaznih metala. Kako je za kopernicij (element 112) dokazano da je metal 12. grupe PSE, očekivalo se da bi svi elementi počev od elementa 104 do 111 trebali nastaviti četvrtu seriju prelaznih metala. Kalkulacije njihovih potencijala ionizacije kao i atomskih i ionskih radijusa atoma pokazale su da je on sličan svom lakšem homologu zlatu, što impllicira da bi osnovne osobine rendgenija mogle biti u velikoj mjeri slične osobinama drugih elemenata iz 11. grupe: bakru, srebru i zlatu; ipak, postoje i predviđanja da bi rendgenij mogao pokazivati i brojne razlike od svojih lakših homologa.

Predviđa se da bi rendgenij mogao biti i plemeniti metal. Na osnovu najstabilnijih oksidacijskih stanja lakših elemenata iz 11. grupe periodnog sistema, za rendgenij se previđa da bi mogao imati stabilna oksidacijska stanja +5 i +3, te nešto manje stabilno stanje +1. Stanje +3 bi prema predviđanjima trebalo biti najstabilnije. Za rendgenij(III) se očekuje da ima reaktivnost sličnu onoj kod zlata(III), ali bi mogla biti dosta stabilnija i gradila širi spektar spojeva. Zlato gradi i donekle stabilno stanje −1 zbog relativističkih efekata, a postoje naznake da bi se tako mogao ponašati i rendgenij: ipak, afinitet prema elektronu kod rendgenija bi se mogao očekivati da bude oko 1,6 eV, što je značajno niže od vrijednosti kod zlata koja iznosi 2,3 eV, tako da eventualni rentgenidi ne bi mogli biti stabilni a možda i nemogući. Orbitale 6d su destabilizirane zbog relativističkih efekata i interakcija sprin–orbitala blizu kraja četvrte serije prelaznih metala, zbog čega bi visoko oksidacijsko stanje rendgenija(V) moglo biti stabilnije od njegovog lakšeg homologa zlata(V) (poznato samo u jednom spoju) jer 6d elektroni učestvuju u vezi u značajnijem obimu. Interakcije spin-orbitala stabiliziraju molekularne spojeve rendgenija sa više vezujućih 6d elektrona; naprimjer, za  se očekuje da bi mogao biti stabilniji od , a za koji se opet očekuje da bi trebao biti stabilniji od . Za rendgenij(I) se očekuje da bi se vrlo teško mogao dobiti. Zlato vrlo lahko gradi cijanidne komplekse , koji se koriste za izdvajanje zlata iz ruda putem procesa cijanidizacije zlata; a za  rendgenij se očekuje da slijedi taj obrazac i gradi .

Moguća hemija rendgenija privukla je znatno više pažnje od hemije prethodna dva sintetička elementa, majtnerija i darmštatija, jer se za valentnu s- podljusku kod elemenata 11. grupe očekuje da će biti znatno relativistički koncentrirana naročito snažno kod rendgenija. Izračuni za molekularni spoj RgH pokazuju relativističke efekte dvostruke snage veze rendgenij-vodik, čak iako je oslabljena zbog interakcije spin-orbitala za 0,7 eV. Spojevi AuX i RgX, gdje je X = F, Cl, Br, O, Au ili Rg, su također proučavani. Za ion Rg+ se predviđa da bi mogao biti najmekši metali ion, čak mekši i od Au+, mada ne postoje slaganja među naučnicima o tome da li se on ponaša kao kiselina ili baza. U vodenim rastvorima, ion Rg+ bi mogao graditi vodeni ion [Rg(H2O)2]+, gdje dužina veze Rg-O iznosi 207,1 pm. Očekuje se i da bi Rg(I) mogao graditi komplekse sa amonijakom, fosfinom i vodik-sulfidom.

 Fizičke 
Za rendgenij se očekuje da bude u čvrstom agregatnom stanju u standardnim uslovima temperature i pritiska, te da se kristalizira u prostorno-centriranu kubičnu strukturu, za razliku od svojih lakših kongenera koji se kristaliziraju u plošno-centriranu kubičnu strukturu, a zbog očekivanja da bi rendgenij mogao imati drugačiju gustoću naboja elektrona od njih. On bi mogao biti veoma teški metal, gustoće oko 28,7 g/cm3. Za usporedbu, najgušći poznati element koji ima izmjerenu gustoću je osmij, a ona iznosi "samo" 22,59 g/cm3. Ovako velika gustoća rezultat je velike atomske težine rendgenija, efekat kontrakcije lantanoida i aktinoida kao i relativistički efekat, iako bi proizvodnja dovoljne količine rendgenija da bi se ova vrijednost izmjerila bila vrlo nepraktična, a uzorak bi se raspao u kratkom vremenu.

Stabilni elemente 11. grupe PSE, bakar, srebro i zlato, imaju konfiguraciju vanjskih elektrona nd10(n+1)s1. Za svaki od ovih elemenata, prvo pobuđeno stanje njihovih atoma ima konfiguraciju nd9(n+1)s2. Zbog kuplovanja spin-orbitala između d elektrona, ovo stanje se dijeli na par nivoa energija. Za bakar, razlika u energiji između osnovnog i najnižeg pobuđenog stanja uzrokuje da ovaj metal poprimi crvenkastu nijansu. Kod srebra, energetski raspon je još širi te je metal karakterističnog sjaja. Međutim, porastom atomskog broja, pobuđeni nivoi se stabiliziraju usljed relativističkih efekata pa se kod zlata energetski raspon ponovno smanjuje pa zlato zbog ima žute (zlatne) nijanse. Kod rendgenija, proračuni daju naznaku da je 6d97s2 nivo do te mjere stabiliziran da čak postaje osnovno stanje dok nivo 6d107s1 postaje prvo pobuđeno stanje. Rezultirajuća razlika u energijama između novog osnovnog stanja i prvog pobuđenog stanja je ista kao i kod srebra, pa se očekuje da bi rendgenij mogao biti dosta sličan srebru po izgledu. Za atomski radijus rendgenija očekuje se da bi mogao iznositi oko 138 pm.

 Reference 

 Vanjski linkovi 

 WebElements.com - Roentgenium
 IUPAC: Proposal of name roentgenium for element 111
 IUPAC: Element 111 is named roentgenium
 Apsidium - Roentgenium Element 111

Kategorija:Hemijski elementi
Kategorija:Sintetički elementi