鿬

鿬（tennessine）是人工合成的放射性金属元素，^[1]又称“超铹láo元素”，^[8]位于元素周期表的第7周期ⅦA族，元素符号为Ts，原子序数为117，分子量是294，氧化态可能为−1, +1, +3, +5价。^[1][5]

2010年，俄罗斯尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）领导的俄罗斯杜布纳联合核研究所以钙-48轰击锫péi-249标靶首次得到117号元素。^[9][10]2016年11月30日，IUPAC正式将117号元素命名tennessine（Ts），该名称源于美国田纳西州的州名Tennessee。^[11]2017年5月9 日，中国科学院、国家语言文字工作委员会、全国科学技术名词审定委员会在北京正式发布将117号元素的中文名定为“鿬”，台湾名也定为“鿬”。^[12]tennessine除了基础科学研究之外，没有任何已知的其他应用。^[1]

科学家推测119号元素衰变后可能会产生117号元素，于是开始致力于119号元素的制造。2007年9月26日，俄罗斯叶卡捷琳堡市的全俄发明家专利研究院称一位来自斯维尔德罗夫州的工程师声称自己发现了元素周期表上的第119号元素，并希望获得此项专利。但该工程师未透露姓名和这一元素的合成方法，其解释道，从重量上看第119号元素是氢元素的299倍，也就是说119号元素的原子量为299，是元素周期表上尚未记录的新元素。虽然这消息被许多媒体报道，但此后再也没有下文。因为人们知道没有庞大的实验室和先进的设备，很难制造出119号元素。但美国的劳伦斯·贝克莱实验室和德国重离子研究中心以及俄罗斯的研究人员，筹划用氪kè离子来轰击铋靶子，以获得119号元素。他们估计119号元素会变成117号、115号和113号元素，有可能“连带”着发现117号元素。^[13]

2010年，俄罗斯杜布纳联合核研究所尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）等人在粒子回旋加速器中用249Bk和48Ca合成了117号元素（293Ts和294Ts），该元素随后衰变为115号元素（290Mc和289Mc）和113号元素（286Nh和285Nh）。^[9][14]并于2010年4月在《物理评论快报》（Physical Re-view Letters）上公布了实验结果。^[3]

2012年，俄罗斯科研小组再次成功重复该实验合成了117号元素，^[10]检测到294Ts(3n)的两条衰变链和293Ts(4n)的五条衰变链，^[15]并用243Am(48Ca,2n)反应观察到289Mc→285Nh，可以作为交叉反应来证实他们发现了元素117同位素293Ts，以及它的子体285Nh作为其衰变链的一部分，^[16]为117号元素正式加入元素周期表扫清了障碍。^[10]

2014年，德国达姆施塔特亥姆霍兹重离子研究中心（Gesellschaft für Schwerionenforschung，GSI）在粒子加速器中用钙（Ca）离子攻击锫（Bk）靶产生了117号元素，锫靶则是由美国橡树岭团队提供的，^[17]欧洲、美国、印度、澳大利亚和日本等多国研究人员均有参与，该成果发表在《物理学评论通讯》上。^[18]

2016年5月，隆德大学（Lund University）和GSI采用了一种新的统计方法，认为与293Ts 和289Mc相关的α-衰变链之间的联系可能并不存在，之前报道间接支持新元素产生的交叉反应情况的基础分析也被认为是不充分的。^[19][20]

2017年6月8日，杜布纳团队的两名成员发表了一篇文章来回应这些质疑，他们发现隆德大学和GSI所提出的分析衰变链的方法在应用于放射性衰变分析时可能会导致可疑的结论，因为具有奇数质子和/或中子的原子核的α粒子能谱可能相当宽，有时可能无法用于明确识别邻近的同位素，还需要进一步分析它们的衰减时间。于是采用广泛的统计方法对衰变数据进行了分析，将其应用于奇数核的短衰变链，证明了249Bk+48Ca和243Am+48Ca两个反应中分配给同位素289Mc, 285Nh和281Rg的α-粒子能量和衰变时间合理的一致性。^[21]

117号元素曾临时命名为Ununseptium，其中词尾-i-um代表 “元素”，1-1-7 则分别对应un-un-sept，因为新发现或合成的元素要进入元素周期表，必须经国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）核实且要经过第三方研究机构重复实验予以确认。^[3]

2015年12月30日，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）与国际纯粹与应用物理联合会（IUPAP）组建的联合工作组确认人工合成了113号、115号、117号和118号4个新元素，^[11]确定117号元素是由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室、橡树岭国家实验室和俄罗斯杜布纳联合核子研究所的科学家共同合成的，^[22]俄罗斯和美国拥有115号、117号和118号3种元素的冠名权。^[23]2016年6月8日，公示了这四个新元素发现者提出的推荐名供公众审查与查阅，2016年11月30日，IUPAC正式公布117号元素名为tennessine（Ts），该名称源于美国田纳西州的州名Tennessee，^[11]为了表彰位于田纳西州的橡树岭国家实验室、范德堡大学和田纳西大学在该元素发现中作出的贡献。^[24]

2017年5月9日，中国科学院、国家语言文字工作委员会、全国科学技术名词审定委员会在北京联合召开发布会，正式向社会发布113号、115号、117号、118号元素中文名称，^[4]属于第17族的元素，命名以“-ine”结尾，非金属元素的单质在常温下为固、液、气态的，分别以石字旁、三点水和气字头为偏旁，^[25]并采用左右结构左形右声的形声字，从已有的汉字中找出发音靠近国际命名的汉字，^[26]因此将117号元素中文名定为“鿬”，台湾名也定为“鿬”。^[12]

“鿬”是第七周期里最晚被制造的元素，^[8]截至到2016年元素周期表已经从92号元素扩展至118号，“鿬”元素所在的第七周期所有元素均已被发现。^[27][28]

Ts是元素周期表第VIIA主族元素，同一族的还有氟fú（F）、氯（CI）、溴（Br）、碘（I）、砹ài（At），通称卤素。^[5]预测其外层电子排布为[Rn] 7s2 7p5 5f14 6d10。^[1]

Ts已发现的同位素有四种，为291-294Ts，半衰期短，均为毫秒级，同位素的放射性衰变特性如下：^[1]

根据在元素周期表的位置，推测Ts为固态金属，熔点为623–823K​(350–550°C,​662–1022°F)，沸点为883K​(610°C,​1130°F)，原子半径138pm，^[1]密度约7.1-7.9g/cm3，^[8]第一电离势能为7.7ev。^[29]

Ts元素为类砹元素，^[30]它的化学性质主要由7p3/2轨道参与成键来决定，由于7p3/2轨道的不稳定，Ts的-1价氧化态没有同族卤化物离子那么重要，其电子亲和力也是同族中最小的（2.6eV或1.8eV），根据其较轻的卤素同系物的化学性质推断，Ts的+3价氧化态应该和-1价氧化态一样重要，Ts在卤化物介质中的离子交换行为可能类似于Au3+。^[29]Ts及其同族元素的标准电极电势的数值表明：0 和+1价态的稳定性随着原子序数的增加逐渐增加, 而 -1价态的稳定性则逐渐降低. 但+5态的稳定性随原子序数变化并不是单调的, Ts的+5价态比I和At的+5价态更稳定，预测在酸溶液中，0价态的Ts元素能够在酸溶液中稳定存在，而-1， +1和+5价态不能在酸溶液中稳定存在。^[31]

Ts元素可形成二聚体Ts2，^[29]与其他卤素类似也可形成HTs，HTs中的键比其他HM化合物(M=17族元素)弱，符合17族元素的下降趋势。HTs的键长则大于HAt，也符合趋势，原因是np1/2AO（原子轨道）的贡献随着基团中Z(M)的增加而减少：HTs中的成键主要由7p3/2 AO形成，因此占7pAO成键的2/3，而不发生SO（分子轨道）分裂。^[32]

方法一：用249Bk和48Ca反应可得到117号元素，随后衰变为115号和113号元素，反应式如下：^[9]

鿬元素形成八隅体的能力随着原子序的增加而降低，在预测鿬的氧化态时，-1态是最不常见的，这与卤素元素的常见氧化态有所不同。鿬原子之间的键合行为也与卤素类似，两个鿬原子预计会形成Ts-Ts键，形成双原子分子。这种分子中的σ键具有强烈的反键性质，这可能导致分子的不稳定性增加。而Ts预计会继续这一趋势，使得Ts2分子具有更强的π键性质。^[33]

除了不稳定的-1态外，鿬还能够形成+5、+3和+1态。其中，+1态可能是最为稳定的，因为7p3/2电子的去稳定作用使其形成稳定的半满支壳层排布。砹（At）也展现出类似的性质。+3态同样因为7p3/2电子的去稳定作用而变得重要。然而，+5态则非常罕见，因为7p1/2电子具有反向稳定作用。计算表明，鿬不太可能形成+7态，这进一步说明了其电子排布的特殊性。^[34]

鿬的氢化物TsH是最简单的鿬化合物，其化学键是由鿬的7p3/2电子和氢的1s电子形成的。TsH的化学性质可能会延续卤素氢化物的趋势，与砹化氢（HAt）相比，其键长更长，离解能也更高。在自旋-轨道作用的影响下，TsF的离解能也会提高，这是因为键合降低了Ts的电负性，使得它与电负性极高的氟fú形成的键更倾向于离子键。TsF可能是17族元素的一氟化物中键合最强的一个。

对于鿬的三氟化物TsF3，价层电子对互斥理论预测它会具有T形分子结构。然而，由于鿬的7s壳层电子不参与化学反应，所以实际上预测的是一种三方金字塔形分子结构。更复杂的理论则显示，这种结构并不是TsF3的最佳能量状态，而是预测为三方平面分子结构。这表明，价层电子对互斥理论可能无法准确预测超重元素的化合物分子结构。自旋-轨道作用对TsF3分子的稳定性有显著影响，这可能是因为鿬和氟之间电负性的巨大差异，使得分子呈现出一些离子性质。^[34]