Теннессин

Теннессин (новолат.  и англ. Tennessine), ранее фигурировал под временными названиями унунсептий (лат. Ununseptium, Uus) или э́ка-аста́т — химический элемент семнадцатой группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы седьмой группы), седьмого периода периодической системы химических элементов, обозначаемый символом Ts и обладающий зарядовым числом 117. Чрезвычайно радиоактивен. Период полураспада более устойчивого из двух известных изотопов, ²⁹⁴Ts, составляет около 78 миллисекунд, атомная масса этого изотопа равна 294,210(5) а.е.м.. Формально относится к галогенам, однако его химические свойства ещё не изучены и могут отличаться от свойств, характерных для этой группы элементов. Унунсептий был открыт последним из элементов седьмого периода таблицы Менделеева.

Происхождение названия

После открытия элементу было присвоено временное название «унунсептий», данное элементу по правилам Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), образованное из корней латинских числительных и буквально обозначающее что-то наподобие «одно-одно-седьмой» (латинское числительное «117-й» пишется совсем иначе: centesimus septimus decimus). В дальнейшем, после подтверждения открытия, название было изменено на постоянное «теннессин».

Согласно правилам наименования новых элементов, принятым в 2002 году, для обеспечения лингвистического единообразия всем новым элементам должны даваться названия, оканчивающиеся на «-ium». Однако в английском языке названия элементов 17-й группы периодической системы (галогенов) традиционно имеют окончание «-ine»: Fluorine — фтор, Chlorine — хлор, Bromine — бром, Iodine — иод, Astatine — астат. Поэтому вскоре после признания открытия 113-го, 115-го, 117-го и 118-го элементов в правила были внесены изменения, согласно которым, по принятой в английской химической номенклатуре традиции, элементам 17-й группы на английском языке должны даваться названия, заканчивающиеся на «-ine».

30 декабря 2015 года ИЮПАК официально признал открытие 117-го элемента и приоритет в этом учёных из Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ) и Ливерморской национальной лаборатории.

7 января 2016 года химик и блогер Кей Дей опубликовал петицию, в которой просил назвать новый элемент «Октарином» в честь цвета волшебства из серии книг Терри Пратчетта «Плоский мир».

8 июня 2016 года ИЮПАК рекомендовал дать элементу название «теннессин» (Ts) в знак признания вклада штата Теннесси, в том числе Национальной лаборатории Ок-Ридж, Университета Вандербильта и Университета Теннесси в Ноксвилле, в изучение сверхтяжёлых элементов, включая производство и химическое разделение изотопов актиноидов для синтеза сверхтяжёлых элементов в Высокопоточном изотопном реакторе и Центре развития радиохимической инженерии НЛОР. Название «теннессин» было представлено научной общественности для 5-месячного обсуждения с 8 июня по 8 ноября 2016 года.

28 ноября 2016 года ИЮПАК утвердил название «теннессин» для 117-го элемента.

Название Tennessine дано в формате, принятом для названий галогенов в английском языке. При этом в большинстве других языков (русском, немецком, французском и т. д.) в названиях галогенов суффикс «-ин» не используется, хотя, например, в русскоязычной литературе до 1962 года использовалось название «астатин», а не «астат». Поскольку языком международной химической номенклатуры и рабочим языком ИЮПАК является английский, эта организация не представляет латинские названия элементов. Поэтому латинское название теннессина остаётся неопределённым — это может быть традиционное Tennessium или на английский манер Tennessinum. Учтя особенности других языков, ИЮПАК в своих рекомендациях указал, что английская традиция наименования галогенов не является примером для других языков и название tennessine может быть переведено, преобразовано или адаптировано в других языках для удобства использования и обеспечения единообразия названий галогенов. Через несколько дней после этого организация, ответственная за испанскую химическую терминологию, решила использовать название teneso, отбросив суффикс -ine, как и в других испанских названиях галогенов. Вслед за этим Комиссия по обогащению французского языка, следуя традиции, рекомендовала для использования во французском языке название tennesse. Затем аналогичное решение — использовать название tenness — приняли и немецкие эксперты.

Интересен тот факт, что другой галоген, астат, после неподтвердившегося открытия в 1932 году некоторое время носил название «алабамий» (лат. Alabamium, англ. Alabamine), данное в честь другого американского штата.

В качестве обозначения для теннессина был выбран символ Ts, который уже используется в органической химии для обозначения радикала тозила. Так, например, формула TsOH соответствует как тозиловой кислоте, так и гипотетической теннессиноватистой кислоте, хотя формула последней традиционно должна записываться как HTsO. Но первооткрыватели считают, что такое совпадение вряд ли вызовет путаницу, поскольку для обозначения радикалов пропила и ацила (или ацетила) уже используются символы Pr и Ac, которые идентичны символам празеодима и актиния. Другой вариант обозначения — Tn был отвергнут, поскольку этот символ, принятый в 1923 году для обозначения торона (ториевой эманации) — одного из изотопов радона — продолжает регулярно использоваться в ряде областей науки.

Нахождение в природе

Теннессин не встречается в природе в свободном виде ввиду своей чрезвычайно высокой радиоактивности.

Получение

Теннессин (унунсептий, эка-астат) был впервые получен ОИЯИ в Дубне (Россия) в 2009 году. Для синтеза 117-го элемента мишень из изотопа 97-го элемента, берклия-249, полученного в Окриджской национальной лаборатории (США), обстреливали ионами кальция-48 на ускорителе У-400 Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. Для синтеза элемента использовались реакции:

 Ca₂₀⁴⁸ + ₉₇²⁴⁹Bk → Ts₁₁₇²⁹⁷∗ → Ts₁₁₇²⁹⁴ + 3₀¹n

 Ca₂₀⁴⁸ + ₉₇²⁴⁹Bk → Ts₁₁₇²⁹⁷∗ → Ts₁₁₇²⁹³ + 4₀¹n

В результате было зафиксировано шесть ядер нового элемента — пять 293
Ts и одно 294
Ts.

5 апреля 2010 года научная статья, описывающая обнаружение нового химического элемента с атомным номером 117, была принята для публикации в журнал Physical Review Letters.

В июне 2012 года эксперимент был повторён. Было зафиксировано пять ядер 293
Ts.

В 2014 году существование 117-го элемента подтвердила международная группа физиков-ядерщиков, работающая в Центре по изучению тяжёлых ионов им. Гельмгольца (Дармштадт, Германия).

Физические свойства

Теннессин номинально относится к галогенам, следуя после йода и астата. Точные свойства теннессина остаются предметом обсуждения.

Теннессин, по наиболее вероятной модели, является металлоидом (или полуметаллом), с преимуществом металлических свойств над неметаллическими.

Его плотность ожидается в диапазоне 7,1—7,3 г/см³, то есть несколько больше, чем плотность его гомолога астата, равная 6,3—6,5 г/см³ (вследствие того, что астат очень сильно радиоактивен, его плотность также рассчитана теоретически).

При комнатной температуре теннессин должен быть твёрдым, в ранних работах его температура плавления предсказывалась в интервале 300—500 °C, кипения — 550 °C, по одним расчётам, и даже 610 °C, следуя тенденции роста температуры плавления с ростом атомного номера в группе галогенов.

Однако более поздние расчёты дают намного меньшие значения, предсказывая, что теннессин будет кипеть при температуре всего лишь 345 °C или даже ещё меньшей — вплоть до 230 °C, что ниже температуры кипения астата, которая составляет 309 °C.

Столь низкие ожидаемые температуры кипения могут быть связаны с тем, что, в отличие от остальных галогенов, теннессин может быть одноатомным, не образовывая или почти не образовывая двухатомных молекул Ts₂.

Химические свойства

Все галогены в той или иной степени проявляют свойства окислителей, причём окислительная способность уменьшается от фтора к астату. Теннессин, следуя в ряду галогенов после астата, почти не сможет проявлять окислительную способность ввиду большого удаления электронов от ядра, и, вероятно, станет первым из галогенов, восстановительная способность которого будет сильнее окислительной. Предполагается, что в отличие от остальных галогенов наиболее устойчивой степенью окисления теннессина будет +1. Эта степень окисления будет особенно устойчивой, как и устойчивость иона At⁺, только у теннессина её стабильность будет ещё выше.

Степень окисления −1, как и у остальных галогенов, вероятно, возможна, однако предполагается, что у теннессина она возникает только с сильными восстановителями и что теннессин, в отличие от остальных галогенов, не может образовывать устойчивых солей в степени окисления −1 (такие соли могут называться теннессинидами). Они смогут окисляться даже кислородом воздуха до степени окисления +1 — гипотеннессинитов, аналогов гипохлоритов.

Теоретически предсказывается, что второй по распространённости степенью окисления теннессина является +3. Степень окисления +5 также возможна, но только в жёстких условиях, поскольку требует разрушения всего 7p-подуровня. Хотя все более лёгкие галогены, кроме фтора, проявляют степень окисления +7, в отличие от них для теннессина она будет невозможна из-за крайне высокой энергии спаривания 7s-электронов. Поэтому максимальная степень окисления для теннессина должна равняться +5.

Самым простым соединением теннессина является его соединение с водородом, TsH, или (по аналогии с названиями других галогенов) теннессиноводород. Длина молекулы должна составлять приблизительно 195 пм, следуя тенденции увеличения длины по мере роста порядкового номера галогена. Теннессиноводород будет продолжать большинство тенденций для галогенводородов.