Ливерморий е синтетичен свръхтежък химичен елемент с атомно число 116, разположен в седмия период на периодичната система и част от група 16, известна още като халкогени. В редицата си той формално следва елементи като кислород, сяра, селен, телур и полоний, но значителните релативистични ефекти, които възникват при толкова голямо ядро, променят енергийното разпределение на електроните до степен, при която неговото химично поведение се отклонява от логиката на групата.
| Ливерморий | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Ливерморий |
| Латинско / международно наименование | Livermorium |
| Химичен символ | Lv |
| Пореден номер (атомно число) | 116 |
| Период и група в таблицата | Период 7, Група 16 |
| Блок (s, p, d, f) | p-блок |
| Категория / тип елемент | Свръхтежък синтетичен радиоактивен елемент |
| Атомна маса | ~293 u |
| Изотопи | Lv-290, Lv-291, Lv-292, Lv-293 |
| Средна атомна маса | Не е определена |
| Плътност | Теоретично ~12–13 g/cm³ |
| Температура на топене | Неизвестна |
| Температура на кипене | Вероятно ниска |
| Кристална структура | Теоретично метална |
| Цвят / външен вид | Метален (хипотетичен) |
| Агрегатно състояние при 20°C | Вероятно твърдо |
| Откривател / година на откриване | JINR Дубна + LLNL, 2000 |
| Място на откриване | Дубна, Русия |
| Етимология на името | В чест на Lawrence Livermore National Laboratory |
| Химическа формула | Самостоятелен елемент |
| Окислителни степени | +2, +4 |
| Електронна конфигурация | [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p⁴ |
| Електроотрицателност | Теоретично ~1.3 |
| Йонизационна енергия | ~5.8 eV |
| Ковалентен радиус | ~174 pm |
| Атомен радиус | ~188 pm |
| Топлопроводимост | Неизвестна |
| Електрическа проводимост | Метална (теоретично) |
| Магнитни свойства | Няма данни |
| Състояние на електрони при възбуждане | 7p → 8s / 7d преходи |
| Спектрален цвят / линии | Теоретични |
| Честота в земната кора | Нулева |
| Наличие във Вселената | Нулево |
| Основни минерали и съединения | Не съществуват природни |
| Разпространение в природата | Не се среща |
| Начини за получаване / добив | Реакция Кюрий-248 + Калций-48 |
| Основни производители в света | JINR Дубна, LLNL |
| Основни приложения | Фундаментални ядрени изследвания |
| Участие в сплави / съединения | Няма |
| Биологично значение | Липсва |
| Токсичност и безопасност | Силно радиоактивен |
| Пределно допустима концентрация | Няма |
| Влияние върху човешкия организъм | Опасен при облъчване |
| Роля в биохимичните процеси | Липсва |
| Използване в индустрията | Не се използва |
| Използване в електрониката / енергетиката | Няма |
| Използване в медицината / фармацията | Няма |
| Ядрени свойства | Алфа-разпад |
| Полуживот на радиоактивни изотопи | Lv-293 ~60 ms (най-стабилен) |
| Тип радиоактивен разпад | Алфа-излъчване |
| Енергия на връзката | Теоретична |
| Наличие в атмосферата / океаните | Нулево |
| Влияние върху околната среда | Няма |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | Невъзможни |
| Глобално годишно производство | Десетки атоми |
| Годишна консумация | Само за научни цели |
| Основни вносители / износители | JINR Дубна |
| Историческо значение | Един от най-новите потвърдени елементи |
| Научна дисциплина | Ядрена физика, релативистична химия |
| Интересни факти | Може да проявява поведение, сходно с благородните газове |
| CAS номер | 54100-71-9 |
| PubChem CID | 56951750 |
| UN номер / код за безопасност | Не се транспортира |
| Периодични тенденции | Нетипични за група 16 |
| Енергийно ниво на външния електрон | 7p |
| Символика и културно значение | Кръстен на LLNL – американски център за ядрени изследвания |
Ливерморий е свръхнестабилен и съществува само за части от секундата, което прави неговите свойства трудно наблюдаеми, но въпреки краткотрайността, самият факт на неговото създаване е от огромно значение за науката.
Името му е дадено в чест на Lawrence Livermore National Laboratory в Калифорния — една от водещите американски институции в изследването на ядрените реакции и в съвместната работа с Обединения институт за ядрени изследвания (JINR) в Дубна. Така ливерморий става символ на дългогодишното международно партньорство между Русия и Съединените щати в синтеза на свръхтежки елементи.
История на откриването
Откриването на ливерморий е резултат от една от най-успешните международни научни колаборации в съвременната ядрена физика. През юли 2000 година екип в Дубна, ръководен от Юрий Оганесян и работещ в сътрудничество с американски учени от LLNL, успява да синтезира първите атоми на елемент 116.
Те използват реакция между ядро на кюрий-248 и ускорени йони на калций-48 — един от най-ценните „снаряди“ в ядрената физика поради необичайно благоприятното съотношение между протони и неутрони. В резултат на тези експерименти са регистрирани разпадни вериги, които убедително доказват образуването на нов елемент. В следващите години последват още потвърждения и допълнителни измервания.
Координираните усилия на двата института водят до официалното признаване на елемента от IUPAC през 2011 година, а през 2012 той получава името Livermorium, което отдава почит както на институцията, така и на изследователската традиция, която стои зад откриването.
Атомна структура и релативистични ефекти
Електронната конфигурация на ливерморий може класически да се запише като [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p⁴. Това го поставя в позиция, аналогична на полония, но релативистичните ефекти при елементите от седмия период водят до силно стабилизиране на 7s електроните и до разделяне на 7p орбиталите на поднива с различни енергии. Това причинява нетипично химично поведение, което сериозно се отдалечава от очаквания модел на група 16.
Според много теоретични модели ливерморий би могъл да бъде значително по-малко реактивен от полония, а някои симулации дори предлагат сценарии, при които елементът проявява свойства, напомнящи на благородните газове.
Това би го поставило в уникално положение — като свръхтежък халкоген с неочаквано ниска реактивност. Експерименталната проверка на подобни хипотези е изключително трудна, но именно това превръща ливерморий в един от най-интересните за изследване супер-тежки елементи.
Физични и химични свойства
Поради краткия период на полуразпад на неговите изотопи физичните свойства на ливерморий могат да бъдат само теоретично предсказани.
Смята се, че той е твърд метал при стайна температура, вероятно с висока плътност, но с необичайно ниски температури на топене и кипене в сравнение с очакваното за толкова тежък елемент. Тези свойства се обуславят от релативистичната стабилизация на s-орбиталите и частичната инертност на 7p електроните.
Химично ливерморий вероятно проявява окислителни степени +2 и +4, като съединенията му могат да бъдат структурно близки до тези на полония, но с по-ниска стабилност. Дори ограничени експерименти, проведени върху единични атоми чрез газова хроматография, подсказват, че ливерморий може да бъде по-слабо реактивен от полония, като неговото взаимодействие с повърхности показва тенденции, необичайни за групата му.
Изотопи и радиоактивност
Всички известни изотопи на ливерморий са силно нестабилни. Най-дълго живеещият регистриран изотоп — Lv-293 — има период на полуразпад около 60 милисекунди, а останалите изотопи се разпадат още по-бързо. Разпадните механизми се основават предимно на алфа-излъчване, като в някои случаи се наблюдава последователно спонтанно делене.
Изследването на изотопите на ливерморий е важно за по-широката картина на „острова на стабилността“, защото те стоят близо до очакваната зона, в която ядрата могат да проявяват атипична устойчивост.
Производство и научно значение
Ливерморий може да бъде произведен само в ускорители с висока енергия. Реакцията между кюмий-248 и калций-48 остава най-успешната техника за неговия синтез. Производството му е толкова ограничено, че общият брой регистрирани атоми в световен мащаб е под няколкостотин.
Научното значение на ливерморий е изключително високо. Елементът служи като тест за:
- релативистичните модели на електронната структура
- ядрените модели на свръхтежките изотопи
- експерименталното картографиране на стабилността на ядрата
Той е ключова точка в стремежа да бъдат уточнени границите на периодичната система и да се разбере поведението на материята в най-екстремните ѝ форми.
Историческо и културно значение
Името Livermorium подчертава приносите на две велики научни институции — JINR Дубна и Lawrence Livermore National Laboratory. Това е признание за десетилетия работа в областта на ядрената физика, както и за международната научна солидарност.
В същото време името вписва елемента в научната култура на САЩ, като символ на едно от техните най-силни изследователски направления.