フレロビウム
1999年3月、同じチームがフレロビウムの他の同位体を作るため、Puの代わりにPuをターゲットに用いて実験を行った。この時は2原子のフレロビウムが生成し、半減期5.5秒でアルファ崩壊した。これらはFlと比定されたが、この反応は再び起こらず、どの核ができたかは明らかになっていない。準安定同位体のFlか電子捕獲でNhとなり、Rgに崩壊したと考えられている。現在確認されているフレロビウムの発見は、1999年6月にドゥブナのチームが1998年の最初の反応を繰り返した時になされた。この時は1998年の結果とは異なり、2原子のフレロビウムが生成され、2.6秒の半減期でアルファ崩壊した。当初は、恐らくFl由来と思われる前の反応と混同されてFlと誤って同定されたが、2002年12月の追加の研究で、1999年6月の原子がFlであったと再同定された。
2009年5月、IUPACの共同作業部会はコペルニシウムの発見に関する報告を出版し、その中でCnの発見を承認した。これは、Cnに崩壊したFlとLvの合成データの承認を意味し、フレロビウムの発見を示唆した。FlとFlの発見は、2009年1月にバークレーで確認されていた。その後、同年7月にドイツの重イオン研究所でFlとFlが確認された。2011年、IUPACは1999年から2007年に行われたドゥブナのチームの実験を評価した。
1940年代末から1960年代初頭まで、超ウラン元素の合成が始まった頃に、これらの重い元素は天然には生成せず、自発的核分裂までの半減期が徐々に短くなり、108番元素(ハッシウム)の辺りで行き止まると予測されていた。初期のアクチノイドの合成の研究もこの説を支持しているように見えた。1960年代に導入された殻模型は、原子の中で電子が電子殻を形成するのと同様に、原子核の中で陽子と中性子が殻を形成するというものである。貴ガスは、電子殻が詰まっているために不活性である。
原子核の殻が詰まった原子は、陽子か中性子が「魔法数」を持つと言われ、放射性崩壊に対して安定である。陽子と中性子が両方とも魔法数の二重魔法同位体は特に安定である。鉛208の次は、114個の陽子と184個の中性子を持つFlと計算され、いわゆる「安定の島」の中心を形成する。この安定の島はコペルニシウム(112番)からオガネソン(118番)まで広がると考えられており、メンデレビウム(101番)からレントゲニウム(111番)までの長い「不安定の海」の後に来る。1966年にフレロビウム同位体の半減期は1億年を超えると推定された。最初のフレロビウム同位体が合成されたのは、それから30年後だった。その後の研究では、ハッシウムとフレロビウムの周りの局所的な安定の島は、それぞれ原子核が変形、扁平になり、自発的核分裂への抵抗性を持つためで、球形原子核の真の安定の島は、ウンビビウム306(陽子122個と中性子184個)であることが示された。
フレロビウムは14族で炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛の下にある。これ以前の14族元素は全て4つの価電子を持ち、その配置はnsnp2であった。フレロビウムの場合もこの傾向は続いており、価電子の配置は7s7p2と予測されている。そのため、フレロビウムはより軽い同族体と多くの面で似た振舞いをすると考えられる。違いは、スピン軌道相互作用の影響の寄与によるものだと考えられる。これは、重い元素では、光速に匹敵するほど、電子がより速く動くため、超重元素で特に強く表れる。フレロビウムでは、7sと7pの電子エネルギー準位が下がり、該当する電子を安定させるが、7p軌道の電子の2つは、他の4つよりもより安定化される。7s電子の安定化は不活性電子対効果と呼ばれ、7p小軌道(subshell)が安定の高いものと低いものに「裂かれる」効果は、subshell splittingと呼ばれる。コンピュータ化学では、軌道角運動量lが1から安定性が高い1/2と安定性が低い3/2に変化したとみなされる。多くの理論的目的で、価電子配置は7p subshell split を反映して、7s7p1/2と表される。これらの効果により、フレロビウムの化学は同族体とはいくらか異なったものになる。
フレロビウムの7p小軌道の分裂が非常に大きく、7番目の殻はどちらも満たされて相対論的に安定化しているため、フレロビウムの価電子配置は完全な閉殻と見做せ、フレロビウムは貴金属となる。第一イオン化エネルギーは8.539 eVで、第14族元素で最も高い。6d電子は不安定化しており、初期にはこれらは化学的に活性であると考えられたが、その後これは間違っていると考えられている。
Barysz, M.; Ishikawa, Y., eds (2010). Relativisic Methods for Chemists. Springer. ISBN 978-1-4020-9974-8. https://books.google.com/?id=QbDEC3oL7uAC&pg
Thayer, J. S. (2010). “Relativistic Effects and the Chemistry of the Heavier Main Group Elements”. Relativistic Methods for Chemists. pp. 63-97. doi:10.1007/978-1-4020-9975-5_2. ISBN 978-1-4020-9974-8 Styszi?ski, J. (2010). Why do we need relativistic computational methods?. p. 99 Pershina, V. (2010). Electronic structure and chemistry of the heaviest elements. p. 450
四フッ化フレロビウム(FlF4)はsp混成軌道よりもsd混成軌道で結合しており、二フッ化フレロビウムとフッ素ガスに分解する反応は発熱反応である。もしそうでなければフレロビウムの気相の化学的性質の研究に有用であったはずだが、残念なことに、全ての四ハロゲン化物は不安定化する(例えば、四塩化フレロビウム(FlCl4)は約400 kJ/mol不安定化する)。ポリフッ化アニオンFlF6は不安定で水溶液中で加水分解し、FlBr3やFlI3等のフレロビウム(II)ポリハロゲン化アニオンは、フレロビウムを含む水溶液中で優先的に形成されると予測されている。初期の計算では、sd混成軌道の7sと6dの電子がほぼ同じエネルギーを持ち、揮発性の六フッ化物が形成できるとされていたが、後の計算でこれは否定された。一般的に、7p1/2軌道のスピン軌道相互作用のため、結合長は短く、結合角は大きくなる。これは、二水素化フレロビウム(FlH2)で理論的に確かめられている。それにも関わらず、FlH2でさえFl+H2よりも2.6 eV相対論的に不安定化するはずであり、14族の二水素化物では大きなスピン軌道相互作用のため、通常の一重項‐三重項分裂も壊れてしまう。FlF2とFlCl2は、FlH2よりも安定化すると予測される。
フレロビウムの7s7p1/2価電子配置の相対論的安定化のため、7p1/2電子が弱い不活性電子対効果を示し、0の酸化状態が最も安定化する。