La famiglia del superattinide contiene gli elementi chimici ipotetici numero atomico da 121 a 153. L'esistenza di questa famiglia era stata ipotizzata da Glenn Seaborg , che vinse il Premio Nobel per la Chimica nel 1951. Non è riconosciuta dalla IUPAC , la tavola periodica di riferimento si ferma a elemento 118 .
Questi elementi, che non sono mai stati osservati e la cui esistenza rimane congetturale, sarebbero caratterizzati dal riempimento simultaneo di strati elettronici 7d 3/2 , 8p 1/2 , 6f 5/2 e 5g 7/2 , che rende molto le loro proprietà chimiche difficile da modellare; Sono stati quindi eseguiti calcoli completi solo per i primi due di essi, elementi 121 e 122. L' elemento 121 sarebbe quindi simile al lantanio e all'attinio : il suo stato di ossidazione principale dovrebbe essere +3, sebbene la vicinanza dei sottolivelli elettronici suggerisca la possibilità di stati di ossidazione più elevati, come per gli elementi 119 e 120 . La sua prima energia di ionizzazione è calcolata a 429,4 kJ · mol -1 , che sarebbe inferiore a quella di tutti gli altri elementi noti eccetto alcuni metalli alcalini (ma non l' elemento da 119 a 463,1 kJ · mol -1 ). Il membro 122 sarebbe lo stesso in modo simile al cerio e al torio , con uno stato di ossidazione principale +4. A differenza del torio, la configurazione elettronica allo stato fondamentale è 6d 2 7s 2 , quella dell'elemento 122 è 7D 1 8s 2 8p 1 , quindi la sua prima energia di ionizzazione è minore del torio ( 5,6 eV contro 6,54 eV ) a causa di la maggiore labilità dell'elettrone in 8p 1/2 dell'elemento 122.
L' energia di legame degli elettroni di valenza è così bassa nel primo superattinide che potrebbero facilmente perdere tutto. L' elemento 126 potrebbe così raggiungere facilmente lo stato di ossidazione +8, e sarebbero anche possibili stati di ossidazione anche più elevati per i seguenti elementi. È stato calcolato che l'elemento 126 potrebbe esibire un gran numero di altri stati di ossidazione: unbihexium fluoride UbhF potrebbe quindi essere un composto chimico stabile stabilendo un orbitale molecolare tra l' orbitale atomico 5g dell'elemento 122 e l'orbitale atomico 2p del fluoro .
Il modello a strati che descrive la struttura nucleare implica l'esistenza di " numeri magici " per tipo di nucleoni a causa della stratificazione di neutroni e protoni in livelli di energia quantistica nel nucleo , come nel caso passa per elettroni a livello atomico . In questo modello, i numeri magici corrispondono alla saturazione di uno strato nucleare da parte di un tipo di nucleoni, quindi una maggiore stabilità dell'intero nucleo; questi numeri sono:
2 , 8 , 20 , 28 , 50 , 82 , 126 , 184 .Questo modello a strati consente in particolare di tenere conto delle differenze nell'energia del legame nucleare osservate negli atomi rispetto ai risultati della formula di Weizsäcker basata sul modello della goccia liquida del nucleo atomico , o di spiegare perché il tecnezio 43 Tc non lo fa avere un isotopo stabile . I nuclei " doppiamente magici ", composti da un numero magico di protoni e un numero magico di neutroni, sono particolarmente stabili. Da questo punto di vista, intorno all'unbihexium 310 potrebbe esistere " un'isola di stabilità " , doppiamente magica con 126 protoni e 184 neutroni.
Questo è come i primi termini della superactinide famiglia , in particolare la prima metà degli elementi del g blocco (fino a Z ≈ 130), potrebbe avere isotopi che sono significativamente più stabile degli altri nuclidi super pesante, con radioattiva mezze vite. raggiungendo alcuni secondi; secondo la teoria relativistica del campo medio, la particolare stabilità di questi nuclidi sarebbe dovuta ad un accoppiamento ad effetto quantistico dei mesoni ω, uno dei nove mesoni chiamati " no flavour ".
I contorni esatti di quest'isola di stabilità, tuttavia, non sono chiaramente stabiliti, perché i numeri magici dei nuclei superpesanti sembrano più difficili da specificare che per i nuclei leggeri, per cui, secondo i modelli, sarebbe da ricercare il seguente numero magico per Z compreso tra 114 e 126.
Tuttavia, non è certo che l'esistenza di atomi così pesanti sia fisicamente possibile, la repulsione elettrostatica di un numero troppo grande di protoni nello stesso nucleo può indurre la fissione spontanea o la fuga di protoni in eccesso per ricadere su numeri atomici inferiori. Considerando infatti che la fissione spontanea è possibile che Z 2 / A ≥ 45, che è esattamente il caso di unbihexium-310 (dal 126 2 /310 ≈ 51); se l'effetto dei numeri magici predetto dalla teoria stratificata del nucleo atomico vale anche per questo isotopo, esso sarà comunque reso instabile dalla sua conformazione molto ellittica.
Inoltre, diverse equazioni coinvolgono il prodotto αZ , in cui α rappresenta la costante di struttura fine , e sono valide solo quando questo prodotto è minore di 1; poiché α ≈ 1/137, sorge un problema da untriseptium :
Queste equazioni sono approssimate e non tengono conto, ad esempio, della dimensione diversa da zero dei nuclei atomici (tanto più sensibili in quanto gli atomi sono pesanti) o anche della teoria della relatività (caso del modello di Bohr), quindi non implicano l'inesistenza di nuclei con 137 protoni e più; ma questo suggerisce un limite fisico al numero atomico come di solito lo concettualizziamo, con proprietà particolari per atomi superpesanti (dell'ordine di Z = 150, e oltre, per i quali l'energia degli elettroni rappresenterebbe due o tre volte la loro massa a resto, che è 511 k eV ) se dovessero esistere effettivamente.
Se prendiamo in considerazione gli effetti relativistici nella struttura della processione elettronica di tali atomi, il limite sembra essere intorno a Z ≈ 173 elettroni anziché 137 mentre lo stesso ragionamento applicato ai nuclei porta ad un limite verso Z ≈ 210 protoni. Dal punto di vista dei livelli di energia nucleare, il limite sarebbe anche a 173 protoni: un 174 ° protone porterebbe infatti l'energia dello strato nucleare 1s 1/2 oltre 511 k eV , il che indurrebbe il decadimento β + di questo protone per emissione di un positrone e di un neutrino elettronico .
Altre considerazioni più pratiche portano a considerare il limite fisico del numero atomico a livelli molto più bassi, non superiori a Z ≈ 130, appena oltre l'ipotetica isola di stabilità .
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1 | H | Hey | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Essere | B | VS | NON | O | F | Nato | |||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Al | sì | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | It | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | O | Cu | Zn | Ga | Ge | Asso | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Nel | Sn | Sb | voi | io | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Il | Questo | Pr | Nd | Pm | Sm | Aveva | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Leggere | HF | Il tuo | W | Ri | Osso | Ir | Pt | A | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | A | Rn | |
7 | P | RA | AC | Th | papà | U | Np | Poteva | Am | Cm | Bk | Cfr | È | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
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