Unbiunium (Ubu, Z=121) - hüpoteetiline element ja superaktiniid

Unbiunium (Ubu, Z=121) — hüpoteetiline F-bloki element ja superaktiniid; ajutine IUPAC-nimi, sünteesikatsetused, teoreetilised omadused ja avastusajalugu.

Unbiuunium on hüpoteetiline (teoreetiline või kujuteldav) element perioodilisustabelis. Seda tuntakse ka kui eka-aktiniumi. Selle elemendi aatomiarv on 121. Selle sümbol on Ubu. Nimi Unbiunium ja sümbol Ubu on ajutised IUPACi nimed. See nimi ja sümbol on olemas, kuni otsustatakse püsiva nime üle. Eeldatavasti on tegemist F-bloki elemendiga ja superaktiniidiga. See on kolmas element perioodilisustabelis kaheksandas perioodis.

Esimest korda üritati unbiuuni sünteesi 1977. aastal, kui Saksamaal Darmstadtis asuvas GSI Helmholtzi raskete ioonide uurimiskeskuses pommitati uraan-238 sihtmärki vask-65 ioonidega:

• ²³⁸U +⁶⁵ Cu →³⁰³ Ubu

Ühtegi aatomi ei tuvastatud.

Vaatamata 1977. aasta katsele ei ole unbiuuni olemasolu kinnitatud. Nagu teiste superraskete elementide puhul, on ka selle elemendi uurimine väga keeruline: tootmismäärad ja sünteesimisrendid on äärmiselt madalad, ning sünteesitud tuumad lagunevad tihti väga kiiresti (mikro- või millisekundite skalal). Katsete kordamine nõuab suurt kiirgust; sobivaid sihtmärke ja projekteeritavaid iooniallikaid; ning tundlikke detektoreid, mis suudaksid eristada harvaesinevaid sündmusi taustast.

Teoreetilised ennustused ja omadused

• Keemiline ja elektronstruktuur: täpne elektronkonfiguratsioon ja keemilised omadused pole eksperimenteelselt teada. Teoreetilised arvutused viitavad, et Z=121 kuulub superaktiniidide / F-bloki piirkonda, kus elektronide ja tuuma vahelised relativistlikud efektid muutuvad olulisteks ning võivad põhjustada ootamatuid keemilisi käitumisi võrreldes kergemate aktiniididega.
• Stabiilsus ja lagunemine: eeldatavasti laguneb enamik võimalikest isotoopidest väga kiiresti alfa-lagunemise või spontaanse fissiiooni kaudu. Mõned tuumamudelite variandid ennustavad teatud stabiilsuse kasvu nn „stabiilsuse saarel“ (island of stability) kõrgemate massiarvude juures, kuid Z=121 puhul ei ole stabiilsuse suurenemine kindel ja sõltub tihedalt tuuma konfiguratsioonist.
• Oodatavad isotoopid: teoreetilised töötlused pakuvad välja mitmeid võimalikke isotoope (näiteks massiarvuga ~290–310), kuid nende poolestusaegasid ja tekkemehhanisme saab kinnitada üksnes eksperimentide kaudu.
• Keemiline käitumine: kui unbiuuniumil tekivad sarnased omadused teiste superraskete elementidega, oleks selle keemia tugevalt mõjutatud relativistlikest efektidest; see võib tähendada ebatavalisi oksüdatsiooniasteid ja sidemeomadusi, mis erinevad liigikaaslastest madalamates järjestustes.

Katsed ja meetodid

• Sünteesitakse tavaliselt raskete ioonide kokkupõrkel tuumade fusiiooni teel — kas „külma“ või „kuuma“ fusiiooni raja kaudu, olenevalt sihtmärgi ja projektiili kombinatsioonist. Z=121 saavutamiseks oleks vaja sobitada tuumaarvud nii, et kokku saaks 121 prootonit (näiteks raskema uraani või teiste aktiniidide sihtmärkide ja keskmise massiga projektiilide kombinatsioonid).
• Katsetes kasutatakse kõrgintensiivseid ioonikiiruseid ja väga tundlikke detektoreid, mis mõõdavad tekkivaid alfa-kiiruseid, fissiioonijääke ning tuumade õnnetusi ja räbalusi, et tuvastada isegi ühtikud sündmused.
• Alternatiivsed ligipääsud võivad hõlmata erinevaid projektiile (nt Ti, Cr, Fe jt raskemad ioonid) ning erinevaid sihtmärke, kuid kõigil neil on praktilised piirangud (sihtmärgimaterjalide kättesaadavus, kiirguskindlus, konkurentsilised lagunemisteed jm).

Nimetamine ja nomenklatuur

Ajutine nimi unbiuunium ja sümbol Ubu on IUPACi põhimõtete järgi numbrilistele nimedele tuginedes (latinalikust- / kreekalikust numeratsioonist „un‑bi‑un“ = 1‑2‑1). Kui element kunagi sünteesitakse ja selle omadused kinnitatakse rahvusvaheliselt, võib avastajate ettepanekul IUPAC kinnitada püsiva nime ja sümboli.

Tulevikuperspektiivid

Uute superraskete elementide, sealhulgas Z=121, otsingud jätkuvad maailma eri laboris. Tehnoloogilised arengud — võimsamad kiirendid, paremad sihtmärkide tootmistehnikad ja tundlikumad detektsioonisüsteemid — võivad tulevikus võimaldada neid elemente toota ja iseloomustada. Samas jääb tegemist väga keeruka ja kuluka valdkonnaga, kus kinnitused nõuavad sageli korduvaid sõltumatuid mõõtmisi ja rahvusvahelist koostööd.

Allikas: kokkuvõte teoreetilistest ja ajaloolistest materjalidest ning varasematest katselistest aruannetest.

Otsing