Нихоний е супер-тежък синтетичен елемент с атомно число 113, разположен в седмия период на периодичната система. Той принадлежи към група 13, заедно с бор, алуминий, галий, индий и талий, но неговите свойства се отклоняват значително от тези на по-леките членове поради изключително силните релативистични ефекти, които променят фундаментално електронното му поведение.
| Нихоний | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Нихоний |
| Латинско / международно наименование | Nihonium |
| Химичен символ | Nh |
| Пореден номер (атомно число) | 113 |
| Период и група в таблицата | Период 7, Група 13 |
| Блок (s, p, d, f) | p-блок |
| Категория / тип елемент | Радиоактивен свръхтежък синтетичен елемент |
| Атомна маса | ~286 u |
| Изотопи | Nh-278 до Nh-286 |
| Средна атомна маса | Няма |
| Плътност | Теоретично ~16 г/см³ |
| Температура на топене | Неизвестна |
| Температура на кипене | Много ниска (възможно летливо поведение) |
| Кристална структура | Предполагаемо метална, неуточнена |
| Цвят / външен вид | Теоретично метален, силно реактивен |
| Агрегатно състояние при 20°C | Твърдо (теоретично) |
| Откривател / година на откриване | RIKEN (Япония), 2004–2012 |
| Място на откриване | Сайтама, Япония |
| Етимология на името | От „Нихон“ – японското име за Япония |
| Химическа формула | Самостоятелен елемент |
| Окислителни степени | +1, +3 |
| Електронна конфигурация | [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p¹ |
| Електроотрицателност | Теоретично ~1.5 |
| Йонизационна енергия | ~7.3 eV |
| Ковалентен радиус | ~136 pm |
| Атомен радиус | ~170 pm (теоретичен) |
| Топлопроводимост | Няма данни |
| Електрическа проводимост | Предполагаемо метална |
| Магнитни свойства | Няма данни |
| Състояние на електрони при възбуждане | 7p → 7d / 8s преходи |
| Спектрален цвят / линии | Наблюдавани частично чрез теоретични модели |
| Честота в земната кора | Нулева |
| Наличие във Вселената | Нулево |
| Основни минерали и съединения | Не съществуват естествени |
| Разпространение в природата | Не се среща |
| Начини за получаване / добив | Обстрелване на бисмут-209 с цинк-70 |
| Основни производители в света | RIKEN, Дубна |
| Основни приложения | Само фундаментални научни изследвания |
| Участие в сплави / съединения | Няма |
| Биологично значение | Липсва |
| Токсичност и безопасност | Силно радиоактивен |
| Пределно допустима концентрация | Не е определена |
| Влияние върху човешкия организъм | Радиационен риск |
| Роля в биохимичните процеси | Няма |
| Използване в индустрията | Не се използва |
| Използване в електрониката / енергетиката | Не се използва |
| Използване в медицината / фармацията | Няма |
| Ядрени свойства | Алфа-разпад, спонтанно делене |
| Полуживот на радиоактивни изотопи | Nh-286 ~20 сек. (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 | Единични атоми |
| Годишна консумация | Научни лаборатории |
| Основни вносители / износители | RIKEN, JINR Дубна |
| Историческо значение | Първият елемент, открит и назован от Япония |
| Научна дисциплина | Ядрена физика, квантова химия |
| Интересни факти | Част от „острова на стабилността“ |
| CAS номер | 54084-70-7 |
| PubChem CID | 56951747 |
| UN номер / код за транспортна безопасност | Не се транспортира |
| Периодични тенденции | Аномалии спрямо група 13 поради релативистични ефекти |
| Спектър на излъчване | Теоретично моделиран |
| Енергийно ниво на външния електрон | 7p |
| Промишлени рискове и мерки за безопасност | Лабораторни радиационни протоколи |
| Състояние при стандартни условия (STP) | Твърдо, но летливо (теоретично) |
| Класификация по IUPAC | Радиоактивен свръхтежък елемент |
| Символика и културно значение | Символ на японската научна школа |
Съществуването му в природата е невъзможно, защото всички известни изотопи са крайно нестабилни и се разпадат в рамките на секунди. Това го превръща в един от най-ефирните, научно загадъчни и технологично трудни за изучаване елементи, които човечеството някога е синтезирало.
Нихоний е първият елемент в историята, открит и официално признат като японско откритие, което го прави важен в културно и научно отношение. Името му произлиза от думата „Нихон“ — японското име на Япония, и символизира изключително постижение на азиатската ядрена наука.
В този смисъл елементът не е само химичен обект, а културна и научна емблема за страната, която дълго време е мечтала за свой собствен елемент в таблицата.
История на откриването
Историята на нихония е белязана от международно съревнование и години на дискусии относно доказателствата за неговия синтез. Първите опити за създаването му са проведени в края на XX век в лабораториите на Дубна (Русия) и Бъркли (САЩ).
Въпреки че са регистрирани събития, които вероятно съответстват на образуването на елемент 113, доказателствените вериги не са били достатъчно убедителни за международната научна общност. Японският институт RIKEN започва систематична програма за синтез през 2003 година.
Екипът, ръководен от Косукe Морита, използва реакция между цинк-70 и бизмут-209, ускорени до високи енергии. На 23 юли 2004 година лабораторията регистрира успешен синтез на атом, който се разпада по характерна верига от алфа-преходи.
За да бъдат приети резултатите, международната общност изисква независими повторения, което принуждава RIKEN да работи години наред върху прецизността и стабилността на експериментите. След повторни успешни събития през 2005, 2012 и 2013 година IUPAC окончателно признава откритието през 2015 година.
През 2016 елементът получава официално името „Nihonium“ — първият елемент, носещ японско име. Това поставя Япония сред страните, оставили траен отпечатък в периодичната система — до САЩ, Германия и Русия.
Атомна структура и релативистични ефекти
Електронната конфигурация на нихония се приема като [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p¹, което формално го поставя близо до индия и талия. Но при атомно число 113 релативистичните ефекти вече са доминиращи. Най-вътрешните електрони се движат със скорости, близки до светлината, което увеличава тяхната маса и води до стабилизиране на 7s електроните, докато 7p електроните се разделят по енергия заради спин-орбитално взаимодействие.
Това прави химията на нихония уникална и предизвикателна за изчисляване. Някои модели предсказват, че елементът може да бъде по-неактивен от индия, а други, че ще бъде значително по-реактивен в определени валентни състояния.
Неговото място в групата, макар формално стабилно, се превръща в поле за изследвания, които проверяват границите на квантово-химичните модели.
Физични и химични свойства
Поради краткия му полуживот нито едно физическо свойство на нихония не е наблюдавано директно. Моделите предполагат, че той би могъл да бъде мек метал с ниска температура на топене, подобно на индия и талия, но силните релативистични корекции може да го направят доста по-летлив.
Смята се също, че нихоний има висока плътност и метален блясък. Възможно е да бъде склонен към образуване на едновалентни и тривалентни съединения, като NhCl или NhF₃, макар тяхната структура да е предмет на теоретични симулации, а не на експериментално потвърждение.
Първите химични експерименти с отделни атоми на нихоний показват, че той се движи в газови хроматографски колони по начин, който напомня на поведение между мед и талий, но точният механизъм остава обект на активни научни дискусии.
Изотопи и радиоактивност
Нихоний има няколко изотопа, но всички са изключително нестабилни. Най-стабилният известен изотоп, Nh-286, има полуживот от около 20 секунди, което е изненадващо дълго за толкова тежък елемент. Това позволява ограничени радиохимични експерименти, които дават ценни данни за неговото поведение.
Останалите изотопи имат полуживот от милисекунди до секунди и се разпадат чрез алфа-излъчване или спонтанно делене. Изследването им е важно за картографията на „острова на стабилността“, където се предполага, че могат да съществуват свръхтежки ядра с необичайна устойчивост.
Производство и научно значение
Нихоний може да бъде произведен само чрез ядрени реакции, изискващи изключително прецизни ускорители. Синтезът му е труден и изисква години работа за едва няколко регистрирани атома. Всеки отделен атом е уникално научно събитие, позволяващо да се проверяват теориите за структурата на материята при екстремни условия.
Научното значение на нихония произтича от факта, че той е ключов за разбирането на трансактиноидната област, в която квантовата химия и ядрената физика се преплитат. Неговата химия служи като тест за валидността на релативистичните корекции в модела на Дирак, а поведението му в газови среди дава информация за взаимодействията между електронните подслоеве.
Историческо и културно значение
Името „нихоний“ носи дълбока символика. След десетилетия, в които само няколко световни лаборатории успяваха да дадат имена на елементи, Япония най-накрая получава свое място в таблицата на Менделеев. Това допринася за национална гордост и символизира напредъка на азиатската научна мисъл в полето на ядрената физика.
Елементът се превръща в културен символ — не само за японската академична общност, но и за глобалното възприемане на науката като международно, общочовешко усилие, в което всяка страна може да остави своя отпечатък.