用户博客:NLSGoogologist/钶(翻译)
钶(读音ā)是一种假设的元素,符号Ā,原子序数139,英文Astonium。以阿斯顿命名。阿斯顿(Francis William aston, 1877-1945)发现了同位素,并提出了原子质量的整数法则。IUPAC名为untriennium (Ute)。它的价电子排布为5g19。
原子在8个电子层中包含24个轨道,有139个电子。它的电负性,即从另一个原子获得电子的能力,是1.53。它的原子半径是142pm,类似于银(144pm)。原子核包含139个质子和241个中子,两者相加的质量为380,而中子与质子的比例为1.73。原子核的质量不是380道尔顿,而是383.10道尔顿,因为每个核子的质量比1道尔顿略大不到1%。然而,如果把电子计算在内,原子的总质量是383.18道尔顿,只比原子核的质量大0.02%。
和其他比铅重的元素一样,钶没有稳定的同位素。它最稳定的同位素是380Ā,半衰期很短,只有14毫秒。
基于其电负性1.53和第一电离能6.9 eV,钶的活动性不是很强。它能与硫酸、盐酸等强酸缓慢反应,分别生成Ā(SO4)2和ĀCl4。钶不易与空气中的氧结合,但当金属被加热到水沸点附近时,它会以中等速度失去光泽。在上述化合物中,除了+4氧化态外,元素还呈现+3、+5和+6氧化态。在水溶液中形成Ā4+(黄绿色)或Ā6+(亮粉色)。
钶可以形成三卤化物或五卤化物,如ĀF5、ĀCl5、ĀBr3、ĀI5。当金属暴露在富含氧气的空气中一段时间后,会形成氧化物,它可以形成Ā2O3或Ā2O5,都是黑色粉末,覆盖在金属的表层上,很容易被刮掉。它也可以形成氮化物,Ā3N4,以及硫化物,ĀS2,当结合在一起时,会产生Ā(SN)4和金属钶。
钶是一种棕灰色的金属,具有金黄色的光泽,其密度接近7克/立方厘米,类似于锌。在室温下(25°C, 77°F),晶体形成了四方形,但在272°C(522°F)转变为立方。在室温下,原子间的平均距离为4.51 Å (451 pm)。加热金属会使原子间隔变大,而冷却金属会使原子间隔变小。
钶在553°C(1028°F)熔化,在1203°C(2197°F)沸腾,对应其液体范围为649°C(1168°F)。煮沸这个假设元素所需要的能量是熔化所需能量的1.5倍。它的三相点压力为7微帕斯卡,在这个温度下,所有物质的三相在平衡状态下都同样稳定,比在大气压力下的熔点低百分之一度。
几乎可以肯定的是,地球上根本不存在钶,但由于它的寿命很短,人们认为它几乎不存在于宇宙中的某个地方。每一种比铁重的元素只能由爆炸的恒星自然产生。但即使是最强大的超新星或者最猛烈的中子星碰撞也不可能通过r过程产生这种元素,因为没有足够的能量或者没有足够的中子,来产生这种超重元素。相反,这是一种假设的元素,只能由先进的技术文明社会产生,几乎可以解释宇宙中所有丰富的元素。据估计,宇宙中钶元素的丰度为2.52 × 10−32,相当于8.45 × 1020公斤。
为了合成最稳定的钶同位素,必须将几个较轻元素的原子核熔合在一起,并注入适量的中子。以目前的技术是不可能实现的,因为它需要巨大的能量,因此它的横截面会很低,超出了技术限制。即使合成成功,产生的元素也会立即发生裂变。