Ununennium (element 119, Uue) — keemiline element: omadused ja katsed

Ununennium (element 119, Uue) — ülevaade ennustatud omadustest, radioaktiivsusest, võimalikust keemilisest käitumisest ja katsetest selle sünteesi suunas.

Ununennium ehk element 119 on keemiline element. Selle sümbol perioodilisustabelis on Uue. Ununennium ja Uue on asendusnimetused, mida IUPAC kasutab kuni püsivate nimetuste kehtestamiseni. Ununennium on väikseima aatominumbriga element, mida ei ole veel loodud. Ununenniumi omadused on otseselt teadmata, kuid paljud neist on teoreetiliselt ennustatud. Ennustatakse, et kõik isotoobid on radioaktiivsed ja element asetub perioodilisustabelis rühma 1 (leelismetallide alla), perioodi 8. Elektronkonstruktsioonina prognoositakse lähtepunktina saada järgmist sulguvust: [Og]8s1, mis tähendaks ühetuumalist välimist 8s-elektroni; siiski võivad tugevad relativistlikud efektid mõningaid ettekujutusi muuta. See võib olla leelismetall.

Ameerika, Saksamaa ja Venemaa meeskonnad on teinud mitmeid katseid ununenniumi valmistamiseks, kuid ükski neist ei ole õnnestunud. Jaapani ja Venemaa meeskonnad kavatsevad selle kallal töötada 2019. ja 2020. aastal. Ununenniumi koht perioodilisustabelis on märk sellest, et see võib olla sarnane kergemate elementidega, nagu liitium, naatrium, kaalium, rubiidium, tseesium ja frantsium, kuid mõned selle omadused võivad olla oodatust erinevad. Näiteks võib ununennium olla vähem reaktiivne kui tseesium ja frantsium ning käitub rohkem nagu kaalium või rubiidium. 2017. aasta seisuga on see teadmata, kuid ununenniumi ainus kasutusala on tõenäoliselt teaduslikel eesmärkidel.

Sünteesikatseted ja praegune seis (uuendatud)

Mitmed uurimisrühmad on seni proovinud element 119 sünteesida, kasutades kiiret tuuma-ülekandvat fusioon-evaporatsioonreaktsiooni, kus raskedioonkiir lisandub aktinoid- või muu raske sihtmaterjali tuumale. Peamised laborid, mis on katseid läbi viinud või planeerinud, on GSI Darmstadt (Saksamaa), JINR Dubna (Venemaa), RIKEN (Jaapan) ning mitmed Ameerika laborid. 2019–2024 on katseid jätkunud, kuid kinnitatud avastust ei ole kuni 2024. aasta keskpaigani avaldatud.

• Sünteesimeetod: tavaliselt kasutatakse kerget projektiilituumat (näiteks 48Ca ja raskemate projektillide kombinatsioone) ja pikka kiiruse- ning sihtmaterjali kontrolli.
• Tuvastamine: loodetakse vaadata alfa-emitseerivaid lagunemisahelaid või spontaanse fissiooni signaale, mis viitavad uue elemendi tekkele.
• Raskused: tootmisristslõiked on erakordselt väikesed, isotoobid lagunevad väga kiiresti (tihti millisekunditest sekunditeni), ning vajatakse suurt kiirust ja tundlikke detektoreid.

Oodatavad füüsikalised ja keemilised omadused

Teoreetilised mudelid ennustavad, et ununennium käitub üldjoontes leelismetalli moodi: eelistatud oksüdatsioonistaat on +1 ja elementil on suur iooniradius võrreldes kergemate leelismetallidega. Kuid superraske elementide juures muutuvad tähtsaks relativistlikud efektid (nt 8s-orbitaalide kontraktsioon ja tugev spin-orbiini sidumine), mis võivad:

• suurendada esimese ioonimisenergia väärtust võrreldes tseesiumi ja frantsiumiga, muutes seda oodatust vähem reaktiivseks;
• muuta elektronide paigutust ja seeläbi tekitada keemiat, mis ei kattu täielikult tavapäraste rühmas olevate elementide omadustega;
• mõnel arvutuslikul mudelil viia käitumiseni, mis sarnaneb pigem kaaliumile või rubiidiumile kui tseesiumile või frantsiumile.

Isotoobid ja stabiilsus

Kõik ununenniumi isotoobid on prognooside kohaselt radioaktiivsed. Kuna Z = 119 on väga kaugel aluspõhja stabiilsusest, on oodata äärmiselt lühikesi poolestusaegu — sageli millisekunditest sekunditeni või harvadel juhtudel kauem, sõltuvalt täpsest massiarvust ja tekkemehhanismist. On diskuteeritud ka „stabiilsuse saare” ideed superraskel alal (näiteks Z ≈ 114–126 ja teatavad neutronikogused), kuid element 119 ei ole selles piirkonnas eriti kaasaegne näide, mida võiks eeldatavalt püsivamaks muuta.

Eksperimentaalsed raskused

• Väga väikesed tootmisristslõiked: ühe uue aatomi süntees võib nõuda pikki kiiritusaegu.
• Raskete sihtmaterjalide tootmine ja käsitsemine: sageli kasutatakse haruldasi ja radioaktiivseid aktinoide, mille valmistamine on keerukas.
• Kiiret lagunemist vajavad tundlikud detektorid ja kohene keemiline isoleerimine, kui on soov uurida keemiat.
• Piiratud laborivõimsus ja rahastus: sellised katsed nõuavad spetsiaalset varustust ja suuri ressursse.

Nimetus ja tähistus

Nimetus „ununennium” ja sümbol Uue on IUPAC-i süsteemsed ajutised nimetused (latina/kreeka numbrite järgi) ja neid kasutatakse kuni ametliku nime kinnitamiseni. Kui ja kui avastus kinnitatakse ning üldiselt aktsepteeritakse, saavad avastajad esitada püsiva nime ja sümboli IUPAC-ile, mis seejärel kinnitatakse või muutub vastavalt rahvusvahelistele reeglitele.

Võimalikud kasutusalad ja kokkupuude igapäevaeluga

Kuna element 119 pole veel loodud ja tema aatomid oleksid väga lühiajalised, puudub praktiline kasutus väljaspool fundamentaalset teadust. Kui kunagi sünteesitakse ja uuritakse selle keemiat, oleks huvi keskmes põhiliselt tuumafüüsika, kvantkeemia ning superraskete elementide teooriate testimine. Kõik potentsiaalsed rakendused oleksid piiratud selle erakordselt väikese koguse ja lühikese elueaga.

Turvalisus ja keskkond

Kõik katsed teostatakse rangelt kontrollitud tingimustes radioaktiivsuse ning kiirgusohutuse põhimõtteid järgides. Sünteesitavad aatomid ja isotoobid lagunevad kiiresti, kuid toodetud kõrvalproduktide ning sihtmaterjali radioaktiivsus nõuab spetsiaalset käitlemist ja jäätmekäitlust.

Järgnevad teadusuuringud ja planeeritud katsed annavad edaspidi selgema pildi sellest, kas ja millal element 119 esmakordselt sünteesitakse ning millised on tema tegelikud omadused. Seni jääb ununennium põnevaks uurimisobjektiks, mis testib nii eksperimentaalse keemiatehnika kui ka teoreetilise aatomimudeli piire.

Küsimused ja vastused

K: Mis on Ununennium?

K: Mida tähendab sümbol Uue?

K: Kas Ununennium on varemgi loodud?

K: Millised on Ununenniumi omadused?

K: Millised riigid on püüdnud Ununenniumi valmistada?

K: Millised riigid kavatsevad 2019. ja 2020. aastal Ununenniumiga töötada?

K: Miks nimetatakse Ununenniumi mõnikord Uue'ks?

Otsing