釒卡
- 注意:本條目的主題不是鐦。
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<title source="title1"> <default>钅卡</default> </title> <image source="image1">
</image> <group collapse="open"> <header>基本信息</header> <label>名稱</label> <label>符號</label> <label>原子序數</label> <label>原子量</label> <label>族</label> <label>周期</label> <label>常見同位素</label> </group> <group> <header>相鄰元素</header> </group> <group collapse="open"> <header>物理性質</header> <label>原子半徑</label> <label>熔點</label> <label>沸點</label> <label>升華點</label> <label>閃點</label> <label>密度</label> <label>顏色</label> <label>硬度</label> <label>導電性</label> <label>衰變方式</label> <label>半衰期</label> </group> <group collapse="open"> <header>化學性質</header> <label>常見化合價</label> <label>標準電極電勢</label> <label>常見化合物</label> <label>特殊性質</label> </group> </infobox>

鉲元素是一種超理元素,符號Ka,原子序數為250,有250個核外電子。
發現與分佈
1990年,礦物質學家趙明毅博士在五指山上發現了一種具有放射性的礦石,經過元素以及結構分析發現其中有一種新的化合物,它是由已知元素Po和另一種新元素組成,為直線形結構,整個分子的偶極矩為101庫侖德拜。X光衍射的結果說明Po和Ka以離子鍵結合,即Po2-Ka2+。此化合物與CaO,KaO同晶形。趙明毅博士將這種新元素命名為鉲。
微觀性質
鉲元素的質量數在不斷變化。研究發現,它的質量數的平均值為250。
鉲的原子結構特殊,超出量子力學解釋範圍,需量子超理學解釋。通過對Ka的化合物的X光衍射結果表明,Ka的同一化合物的結構在不同時間並不相同,說明Ka的核外電子排布不規則,其軌道能量完全不符合近似能級圖。有研究表明,Ka核外電子並不是以原子軌道的方式運動,而是以一種特殊方式運動,電子的自旋方向全部相同。
這種特殊的電子排布結構導致了Ka性質上的奇異。鉲的氧化數有+2、+3、+4、+6、+7和+8,以+2、+4、+6三種比較穩定,但其最高價不具有氧化性。而正常價態的Ka顯兩性。比如KaF6與2H2KaO3以摩爾比3∶2的比例混合,由於Ka結構的特殊性,得到的3KaF6·2H2KaO3是一種超強的質子酸,其酸性是濃硫酸的1012倍,即魔酸的1000倍。而Ka(OH)4在FrOH中仍能接受質子,是一種超強鹼。
鉲單質的晶形有三種,分別是α-鉲、β-鉲和γ-鉲。近年來,人們在綠色泰伯利亞礦中發現了微量的Ka和大量的U-235與Pu-238。經過趙明毅小組的研究結果表明,泰礦中的Ka以β晶形存在,而β-Ka會自發裂變為U-235與Pu-238,同時放出光子和中微子。這是第一次發現原子的排布方式對原子核的衰變產生影響,對量子力學的進展作出了巨大貢獻。
化學性質
通過實驗發現,Ka能與人們認為無化合態的稀有氣體結合成化合物。 如果把KaO2與Ar,HF高溫高壓,會得到一種淡黃色固體2Ka4[ArF2]:
- <math>8KaO_2+2Ar+4HF \rightarrow 2Ka_4[ArF_2]+2H_2O+7O_2</math>
其中Ka顯+4價,Ar顯-14價,這種物質十分穩定,但在Pt的催化下高溫會與He反應
- <math>Ka_4[ArF_2]+4He \rightarrow 4KaHe+F_2+Ar</math>:
這是首次發現金屬與稀有氣體的離子化合物。
β-鉲礦石經過Na2O2熔融後分離出了鉲(IV)酸鈉,水溶液中較為穩定,常見的氧化-還原電對是:
- <math>KaO_3^{2-} + 8H^+ + 3e^- \rightarrow KaO + 2H_2O,\ E^\Theta = 1.12V</math>
如果把Ka(IV)與液態F2或者PtF6在1×106V電壓下放電1h,就可製得比較不穩定的[KaF12]4-即十二氟合鉲(VIII)離子。另有報道稱已合成其他的鹼金屬與鹼土金屬的鹽,其銫鹽Cs4[KaF12]比較穩定,鈁(Fr)鹽Fr4[KaF12]可能是更為穩定的鹼金屬鹽。Ba2[KaF12]已製成,為黃綠色帶微光的晶體,Ca2[KaF12],Sr2[KaF12]為紅色至洋紅色帶微光的晶體,極不穩定,257K以上溫度能發生爆炸性分解。半衰期比鈁長的同主族元素則可以形成穩定的化合物以及復鹽Ra2[KaF12]、Cs2Ra[KaF12]。在水溶液中為強氧化劑,在惰性非極性溶劑CF4中可以長時間穩定存在而不發生氧化-還原反應以及分解反應。在CF4中,Cs4[KaF12]仍為強氧化劑,可以氧化一般認為不會被氧化的過二連硫酸鉀(K2S2O8):
- <math>Cs_4[KaF_{12}] + 2K_2S_2O_8 \xrightarrow{CF_4} Cs_2[KaF_6] + 4KF + 2CsF + 2S_2O_8</math>
2006年,人們把八氟化鉲與氮氣在特殊Ni-Cu容器中共熱,意外製得了NF5,並得到常法不能製得的四氟化鉲。
- <math>5KaF_8+2N_2 \rightarrow 4NF_5+5KaF_4</math>
研究表明,四氟化鉲的一個重要的特性就是對共軛結構有強烈的親和性。
- <math>C_{60}+120KaF_4 \rightarrow 60CF_4+120KaF_2</math>
二氟化鉲在常溫具有相當強的穩定性,為弱電解質。不和水,氧氣,金屬以及惰性氣體反應。
將金屬鉲和氧其直接反映得到四氧化鉲,為高鉲酸(H2KaO5)的酸酐,在水溶液中的<math>K_{a1}=1.2\times 10^{-2}</math>。
奇怪的是,高鉲酸並不具有特別強的氧化性,但是它能和鉑等不活潑金屬在常溫下反應,研究表明,這是由於反應生成了極為穩定的奇特配合物[Pt(KaO4)5]的緣故。
- <math>Pt+5H_2KaO_5 \rightarrow [Pt(KaO_4)_5]+5H_2O</math>
氯化鉲(II)和氰化鈉反應,生成了淡綠色氰化亞鉲沉澱:
- <math>2KaCl_2+4NaCN \rightarrow (CN)_2+2KaCN+4NaCl</math>
該物質可以溶解於四氫呋喃中,以乙硼烷還原後得到γ-鉲。
γ-鉲在常溫下是一種帶有彩虹色的熒光液體,不穩定,會逐漸變成黑色的α-鉲。
而γ-鉲的孤對電子不甚穩定,可以作為強Lewis鹼,在有機合成中有重要應用,比如使γ-鉲與乙醇發生親核取代反應,得到C2H5Ka,在溶液中即可產生乙基自由基,生成正丁烷和極穩定的二鉲(Ka-Ka)。此反應經常在有機合成中用來製備脂肪烴,被稱做ZMY-KAKAKAKA反應。
而氰基化合物在Ka+的催化作用下可以重派為異腈,即胩。然後Ka+與異氰基結合,生成胩化亞鉲。該物質有劇毒。
近年來萬草園主嘗試將金屬鉲與三碘化磷共熱,得到一種綠色柱狀晶體,經過X射線衍射研究表明,該物質結構式為<math>I-P=Ka</math>,俗稱IP鉲,此物有增進智力,提高免疫力的功效。
而金屬鉲也可以與碘化氰發生類似的反應,生成IC鉲,結構為<math>I-C\equiv Ka</math>。最新研究表明,金屬鉲與碘化氰發生反應生成IC鉲後,在反應爐中還存在飯鉲,碘化鉲等雜質。根據銻星大學對超熱力學的研究,系該原子發生了Mp3雜化所致。
可以作為抗高溫材料。
而2價鉲可以與大環多醚中的氧置換,生成環多鉲醚,為相轉移催化劑研究做出了重大貢獻。
鉲元素的一個最重要的特性就是強烈的對電子儀器的干擾作用,其干擾半徑可達到101m,使通訊儀器接收信號的速度變慢,使電腦CPU及內存使用效率降低,被稱作鉲元素的Kasile效應。
元素周期表 | ||||||||||||||||
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<tabber>複數周期=
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