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リバーモニウム元素の性質と用途
はじめに
リヴァーモリウム（Lv、原子番号116）は、周期表のカルコゲン族の人工超重元素である。2000年、ロシアのドゥブナにある合同原子核研究所（JINR）のアメリカとロシアの科学者チームが、ローレンス・リバモア国立研究所と共同で初めて合成した。超重元素発見におけるローレンス・リバモア研究所の役割を称え、2012年にリバモリウムという名称が正式に付けられた。
一度に数原子しか生成されないにもかかわらず、レバモリウムは、天然に存在する元素では研究できない核の安定性、相対論的効果、超重核における電子の挙動を研究するユニークな機会を科学者に提供している。
歴史と命名
レバモリウムの合成は、ウランを超える元素（超ウラン元素）を生成する一般的な努力の延長線上にあった。研究者たちは、キュリウム248の標的に粒子加速器でカルシウム48イオンを照射し、リバーモリウム293とリバーモリウム292の同位体を生成した。この同位体の半減期は約60〜70ミリ秒であり、超重核の極めて不安定な性質を反映している。
livermorium」という名前は、ローレンス・リバモア国立研究所が超重元素の合成と原子核物理学の最前線に位置していることを記念している。
化学的性質
超重元素の性質と半減期の短さから、レバモリウムの化学的性質はほとんど理論的なものである。例えば、16族の他のメンバーであるテルルやポロニウムと類似し、-2の酸化状態を形成すると予想されている。しかし、相対論的効果によって電子軌道が大きく変化するため、軽いカルコゲンで観測されるような結合や反応性は期待できない。
軽い16族とは異なり金属的な性質を示し、実験条件下では揮発性化合物を生成する可能性もある。
|
特性 |
値 / 予測 |
備考 |
|
記号 |
Lv |
- |
|
原子番号 |
116 |
- |
|
原子量 |
[293] |
合成同位体290-293 |
|
グループ / 周期 |
16 / 7 |
カルコゲン |
|
電子配置 |
[Rn] 5f¹⁴6d¹⁰7s²7p⁴ |
予測 |
|
酸化状態 |
+2, +4 (+6の可能性あり) |
+2が有力 |
|
密度 |
~12-16 g/cm³ |
推定 |
|
融点/沸点 |
不明 |
常温で固体 |
|
電気陰性度 |
~2.0 |
予測 |
|
原子半径 |
~148 pm |
予想 |
|
崩壊 |
アルファ |
半減期 < 1分 (Lv-293: 60 ms) |
|
外観 |
不明 |
金属性 |
|
化学的挙動 |
ポロニウムと同様 |
揮発性ハロゲン化物が予想される |
livermoriumの可能性と既知の特性については、スタンフォード先端材料（SAM）をご覧ください。
製造方法
リバーモリウムは粒子加速器の核融合反応によって合成される：
1.ターゲットの準備：キュリウム248やプルトニウム244のような重いアクチニドのターゲットを準備する。
2.投射砲撃：カルシウム48イオンのビームを加速してターゲットに照射し、核融合を誘発する。
3.検出と同定：形成されたリバモリウム原子は、アルファ分光法と崩壊連鎖により、同位体がミリ秒単位で崩壊することで直ちに同定される。
- 事例ドゥブナ・チームは、2000年の最初の合成で、リバーモリウム292の原子を4個同定し、その生成を確認し、最終的に鉛とビスマスのおなじみの同位体で終わる崩壊連鎖の監視を可能にした。
収量は極めて低く、1回の実験で10原子にも満たないため、ビーム強度、エネルギー精度、ターゲットの安定性が要求される。
リバーモリウムの用途
リバーモリウムは放射能が高く、半減期が短いため、潜在的な用途はない。リバモリウムは主に科学的に利用され、以下のような知見が得られる：
-核の安定性：原子核の安定性：リバーモリウムを使った実験は、超重元素の「安定性の島」を確立し、より長寿命の同位体の予測に影響を与える。
- 理論化学：この元素は、超重核における物理的・化学的挙動に関する相対論的量子モデルの実証を容易にする。
- 核物理学の方法論：レバモリウムの合成は、粒子加速器技術、アルファ崩壊検出技術、同位体分離の発展を促進した。
事例2015年、研究者は合成した肝モリウム同位体を用いて、核殻モデルを用いて計算された理論的崩壊連鎖を確認した。これは、オガネソン（Og、Z=118）のような、より長寿命の超重元素を合成する将来の取り組みに情報を提供するために、安定性モデル元素Z > 110のデータを提供する上で重要な役割を果たした。
よくある質問
レバモリウムはどのように作られるのですか？
重アクチニド標的（プルトニウムやキュリウム）に粒子加速器でカルシウム-48イオンをぶつける核融合によって作られます。
肝モリウムの何が不安定なのですか？
超重核が極度のクーロン斥力を受けているため、半減期が非常に短い（ミリ秒）。
化学的性質は？
理論的なものが多いが、相対論的な電子効果の影響を強く受けるものの、第16族元素に類似しており、金属的性質を示す可能性が高い。
なぜその生産が重要なのか？
レバモリウムの生成は核化学の限界を押し広げ、超重元素の検出と研究の方法を洗練させる。
肝モリウムの研究への応用は？
核力、崩壊メカニズム、仮説上の安定性の島に関する貴重な洞察を提供し、超重元素研究の基礎を形成する。
実用的な用途はありますか？
まだありません。原子構造と原子核の安定性のモデルを科学者が開発するのに役立つので、純粋にフロンティア研究での利用です。
Chin Trento
