鎶

鎶（Copernicium），是一種人工合成的化學元素，其化學符號為鎶，原子序數為112。鎶是一種放射性極強的超重元素及錒系後元素，所有同位素的半衰期都很短，非常不穩定，其最長壽的已知同位素為285Cn，半衰期為28秒。鎶不出現在自然界中，只能在實驗室內以粒子加速器人工合成。截至目前，科學家用不同的核反應共合成出了75個鎶原子。在元素周期表第七周期的超重元素中，除了114號元素鈇以外，112號元素鎶也是穩定島中心的另一候選元素，例如282Cn的激發態有可能具有較長的半衰期。

在元素周期表中，鎶位於d區，是第7週期、第12族的成員。鎶和金的化學反應顯示，它是一種極易揮發的金屬，在標準狀況下可能是揮發性液體甚至氣體，並似乎具有惰性氣體的屬性，和同族的汞相似，完全具有12族中的最重元素的應有屬性。

計算顯示，鎶的某些性質和第12族中較輕的同族元素鋅、鎘和汞有較大的差異。最顯著的不同就是鎶會在失去7s電子層前先失去兩個6d層的電子。因此，根據相對論效應，鎶會是一種過渡金屬。通過計算，科學家還發現鎶能呈穩定的+4氧化態，而汞則僅能在極端條件下呈+4態，鋅和鎘則不能呈+4態。科學家也精確地預測了鎶從游離態到化合態所需的能量。

位於德國達姆施塔特重離子研究所（GSI），由西格･霍夫曼和維克托·尼諾夫領導的研究團隊在1996年首次合成出鎶。其名稱得自提出日心說的波蘭天文學家尼古拉·哥白尼。

## 歷史

### 發現

位於德國達姆施塔特重離子研究所（GSI），由西格·霍夫曼和維克托·尼諾夫領導的研究團隊在1996年首次合成出鎶元素。他們在重離子加速器中用高速運行的70鋅原子束轟擊208鉛目標體，獲得一顆半衰期僅為0.24毫秒的277Cn原子（另一顆被擊散）。製取該元素的核反應方程式為：

$$\,^{70}_{30}\mathrm{Zn} + \,^{208}_{82}\mathrm{Pb} \, \to \,^{277}_{112}\mathrm{Cn} + \; ^1_0\mathrm{n} \;$$

2002年重離子研究所重複相同的實驗，再次得到一個鎶原子。2004年，日本一家研究機構也合成出了兩個鎶原子。

### 名稱

國際純化學與應用化學聯盟（IUPAC）在經過長期驗證後，於2009年6月正式承認第112號元素的合成，並隨後邀請霍夫曼領導的團隊為112號元素提出一個永久名稱。2009年7月17日，該團隊提議將112號元素命名為Copernicium，縮寫Cp，以紀念著名天文學家哥白尼（Copernicus）。他們稱，將其命名為Cp的原因，是由哥白尼所提出的日心說與化學中的原子結構（盧瑟福模型）有很多相似之處。

Cp這個名稱當時未獲得IUPAC的正式承認。IUPAC在此後6個月的時間內進行審議，聽取科學界的意見，並於2010年1月公布審議的結果。2009年9月，《自然》雜誌上的一篇文章指出符號Cp曾用於鑥元素（Lutetium）的舊稱（Cassiopeium），現在在配位化學中亦用於指環戊二烯（茂，Cyclopentadiene）配位體。根據目前IUPAC對元素的命名規則，新元素的提議名稱是不得與其他元素名稱或符號重複的。考慮到上述情況，為了避免歧義，IUPAC已把提議中的符號Cp改為Cn（Copernicium）。

2010年2月19日，德國重離子研究所正式宣布，經國際純粹與應用化學聯合會確認，由該所人工合成的第112號化學元素從即日起獲正式名稱「Copernicium」，相應的元素符號為「Cn」。

在台灣，此元素之中文名稱由國立編譯館化學名詞審議委員會和中國化學會名詞委員會開會討論後決定命名為鎶。

中華人民共和國全國科學技術名詞審定委員會於2012年1月確定了鎶（讀音同「哥」）的簡體中文名稱，獲國家語言文字工作委員會批准後進入國家規範用字。

## 同位素與核特性

目前已知的鎶同位素共有7個，質量數分別為277和281-286，此外鎶-285還有已知但未確認的亞穩態。鎶的同位素全部都具有極高的放射性，半衰期極短，非常不穩定，且較重的同位素大多比較輕的同位素來的穩定，其中最長壽的同位素為鎶-285，半衰期為28秒。除了鎶-285外，其他壽命較長的同位素有鎶-283（半衰期4秒）和未經證實的鎶-285m（15秒）及鎶-286（8.45秒），剩下的同位素半衰期皆短於1秒。大多數鎶同位素主要發生α衰變，有些則會發生自發裂變，此外鎶-283也有機率發生電子捕獲。

根據預測，更重的未發現同位素鎶-291和鎶-293可能具有相對極長的半衰期，長達數十年以上，因為理論上它們預計位於穩定島的中心附近，並且有機會在超新星的R-過程中生成，並在宇宙射線中檢測到，儘管它們的含量大約僅為鉛的10-12倍。

## 化學屬性

### 推算的化學屬性

#### 氧化態

鎶是6d系的最後一個過渡金屬，是元素週期表中12族最重的元素，位於鋅、鎘和汞下面。科學家預測，鎶與其他較輕的12族元素在屬性上有顯著差異。由於7s電子軌域的穩定加上相對論效應，6d軌域較不穩定性，因此Cn2+離子的電子排布很可能是Rn5f146d87s2，這和同族元素是不同的。在水溶液中，鎶很可能形成+2和+4氧化態，後者更穩定。在較輕的12族元素中，+2氧化態是最常見的，而只有汞能呈+4氧化態，但極少見。唯一一個已知的四價汞化合物（四氟化汞，HgF4）也只能在極端條件下存在。

類似的鎶化合物CnF4、CnO2預計將更加穩定。雙原子離子Hg22+中汞具有+1態，但是Cn22+離子預計將不穩定，甚至不存在。

### 實驗化學

#### 原子氣態

鎶有基態電子排布為Rn5f146d107s2，所以根據構造原理，鎶應該屬於週期表的12族。因此，它的屬性應表現為汞的較重同族元素，可與金等貴金屬形成二元化合物。鎶的化學實驗主要研究鎶在不同溫度下在金箔表面的吸附作用，從而計算出吸附焓值。由於7s軌域電子相對穩定，鎶表現出類似氡的屬性。實驗同時形成了汞和氡的放射性同位素，這使科學家能夠比較這些元素的吸附特性。

最初的化學實驗使用了238U(48Ca,3n)283Cn反應。實驗檢測到目標同位素的自發裂變，半衰期為5分鐘。分析數據表明，鎶的揮發性比汞高，並似乎具有惰性氣體的屬性。然而，由於未能確定283Cn同位素的發現，因此科學家對這些化學實驗結果是持著疑問的。2006年4月至5月，Flerov核研究實驗室和保羅謝爾研究所的聯合團隊在聯合核研究所進行了鈇的合成實驗：242Pu(48Ca,3n)287Fl，並在衰變產物中對283Cn進行研究。該實驗明確探測到兩個283Cn原子，並發現鎶和金會產生弱金屬-金屬鍵。這意味著鎶是具高揮發性的汞同類物，明確屬於12族。

2007年4月，科學家重復進行了這條反應，又合成了三個283Cn原子。該實驗證實了鎶的吸附特性，結果表示鎶完全具有12族中的最重元素的應有屬性。

## 基本資料

- 名稱·符號·序數：112
- 名稱·符號·序數：Cn
- 名稱·符號·序數：Copernicium
- left：錀
- right：鉨
- 元素類別：過渡金屬
- 族·週期·區：12
- 族·週期·區：7
- 族·週期·區：d
- 標準原子質量：285
- 電子排布：Rn 5f14 6d10 7s2
- electron configuration comment：預測
- 電子排布：2, 8, 18, 32, 32, 18, 2
- electrons per shell comment：預測
- 物態：液體
- 物態：（預測）
- 密度：23.7
- density gpcm3nrt comment：預測
- 沸點：357
- 沸點：84
- 沸點：183
- 晶體結構：六方密堆積
- 晶體結構：預測
- oxidation states：0、+1、+2、+4
- oxidation states comment：預測
- 5：1154.9
- 5：2170.0
- 5：3164.7
- ionization energy comment：全為估值
- 原子半徑：147
- atomic radius comment：預測
- 共價半徑：122
- 共價半徑：預測
- CAS號：54084-26-3
- 發現：重離子研究所
- 發現：1996