Фльоровий е свръхтежък синтетичен елемент с атомно число 114, разположен в края на седмия период на периодичната система. Той принадлежи към група 14, където са въглерод, силиций, германий, калай и олово, но неговите свойства се очаква да се отклоняват значително от класическите закони, които управляват поведението на тези по-леки елементи.
| Фльоровий | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Фльоровий |
| Латинско / международно наименование | Flerovium |
| Химичен символ | Fl |
| Пореден номер (атомно число) | 114 |
| Период и група в таблицата | Период 7, Група 14 |
| Блок (s, p, d, f) | p-блок |
| Категория / тип елемент | Синтетичен, радиоактивен свръхтежък елемент |
| Атомна маса | ~289 u |
| Изотопи | Fl-284 до Fl-290 |
| Средна атомна маса | Не е определена |
| Плътност | Теоретично ~14 g/cm³ |
| Температура на топене | Неизвестна |
| Температура на кипене | Ниска (вероятно летлив елемент) |
| Кристална структура | Неизвестна (теоретично метална) |
| Цвят / външен вид | Метален, но непотвърден |
| Агрегатно състояние при 20°C | Вероятно твърдо или полулетливо |
| Откривател / година на откриване | JINR Дубна, 1998 |
| Място на откриване | Дубна, Русия |
| Етимология на името | В чест на Георгий Фльоров |
| Химическа формула | Самостоятелен елемент |
| Окислителни степени | 0, +2 |
| Електронна конфигурация | [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p² |
| Електроотрицателност | Теоретично ~1.5 |
| Йонизационна енергия | ~8.5 eV |
| Ковалентен радиус | ~143 pm |
| Атомен радиус | ~180 pm (теоретичен) |
| Топлопроводимост | Няма данни |
| Електрическа проводимост | Вероятно ниска за метал |
| Магнитни свойства | Няма данни |
| Състояние на електрони при възбуждане | 7p → 8s / 7d преходи |
| Спектрален цвят / линии | Теоретично изчислени |
| Честота в земната кора | Нулева |
| Наличие във Вселената | Нулево |
| Основни минерали и съединения | Несъществуващи в природата |
| Разпространение в природата | Не се среща |
| Начини за получаване / добив | Калций-48 + Плутоний-244 |
| Основни производители в света | Дубна, Ливърмор |
| Основни приложения | Фундаментални изследвания |
| Участие в сплави / съединения | Няма |
| Биологично значение | Липсва |
| Токсичност и безопасност | Силно радиоактивен |
| Пределно допустима концентрация | Не е определена |
| Влияние върху човешкия организъм | Опасно радиационно облъчване |
| Роля в биохимичните процеси | Няма |
| Използване в индустрията | Не се използва |
| Използване в електрониката / енергетиката | Липсва |
| Използване в медицината / фармацията | Не се използва |
| Ядрени свойства | Алфа-разпад, спонтанно делене |
| Полуживот на радиоактивни изотопи | Fl-289 ~2.6 сек. (най-стабилен) |
| Тип радиоактивен разпад | Алфа-излъчване |
| Енергия на връзката | Теоретична |
| Наличие в атмосферата / океаните | Нулево |
| Влияние върху околната среда | Няма екологично влияние |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | Невъзможно |
| Глобално годишно производство | Няколко атома |
| Годишна консумация | Научни лаборатории |
| Основни вносители / износители | JINR Дубна |
| Историческо значение | Символ на „острова на стабилността“ |
| Научна дисциплина | Ядрена физика, релативистична химия |
| Интересни факти | Може да проявява поведение близко до благородните газове |
| CAS номер | 54085-16-4 |
| PubChem CID | 56951748 |
| UN номер / код за транспортна безопасност | Не се транспортира |
| Периодични тенденции | Отклонения от група 14 поради релативистични ефекти |
| Спектър на излъчване | Неекспериментално |
| Енергийно ниво на външния електрон | 7p |
| Промишлени рискове и мерки за безопасност | Строги радиационни протоколи |
| Състояние при стандартни условия (STP) | Летлив метал или почти инертен елемент |
| Класификация по IUPAC | Радиоактивен свръхтежък елемент |
| Символика и културно значение | Кръстен на Георгий Фльоров – легенда в ядрената физика |
Фльоровий е част от т.нар. „остров на стабилността“, хипотетична зона в която определени свръхтежки ядра показват необичайна устойчивост спрямо радиоактивен разпад. Способността на атомите на фльоровий да съществуват в продължение на секунди — нещо рядко за толкова масивни ядра — представлява фундаментална научна възможност за изучаване на материята в пределните области на нейната стабилност.
Елементът е кръстен на съветския и руски физик Георгий Фльоров, един от пионерите в изследването на ядрените реакции и човекът, който изиграва ключова роля в началото на съветската програма за изкуствени елементи.
Името на елемента е символично, защото Фльоров е ученът, който убеждава ръководството на СССР да инвестира в тежки йонни ускорители — решаваща стъпка, довела до създаването на много от свръхтежките елементи, синтезирани впоследствие в Дубна.
История на откриването
Синтезът на фльоровий е постигнат за първи път през 1998 година в Обединения институт за ядрени изследвания (JINR) в Дубна, Русия. Екипът на Юрий Оганесян използва реакция, при която ускорени ядра на калций-48 се сблъскват с мишена от плутоний-244.
Този тип реакция — известна като „горещо сливане“ — е една от най-успешните техники за създаване на супер-тежки елементи.
Регистрираният продукт е изотопът фльоровий-289, който се разпада чрез последователни алфа-преходи. В следващите години същият метод на синтез се използва за откриване на още няколко изотопа, включително фльоровий-287 и фльоровий-290.
Важен момент настъпва, когато изотопът фльоровий-289 показва период на полуразпад от около 2,6 секунди — изключително дълго време за толкова масивно ядро. Това е пряко доказателство за реалното съществуване на „острова на стабилността“.
През 2012 година IUPAC официално признава откриването и предлага елементът да бъде кръстен Fl — Flerovium, в чест на Георгий Фльоров. Така Русия получава един от най-значимите елементи от края на периодичната система, като признание за десетилетията изследвания, проведени в Дубна.
Атомна структура и релативистични ефекти
Фльоровий притежава електронна конфигурация, която в класически вид се записва като [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p². Това формално го поставя в една група с въглерод и силиций, но релативистичните ефекти променят тази картина из основи.
При толкова голямо атомно число 7s електроните се стабилизират силно, докато 7p електроните се разделят на подслоеве с различна енергия поради спин-орбиталното взаимодействие. Това води до неочаквани свойства, които отдалечават фльоровий от типичния облик на група 14.
Едно от най-обсъжданите теоретични предвиждания е възможността фльоровий да се държи като благороден газ в определени химични ситуации. Според някои модели той може да бъде значително по-летлив и по-слабо реактивен, отколкото типичните метали. Това би го поставило в уникална химична ниша — хибрид между метал и благороден газ.
Тези силни релативистични корекции превръщат фльоровий в ключов тест за квантово-химичните модели и подчертават важността на научните експерименти, които могат да потвърдят или опровергаят тези теоретични предвиждания.
Физични и химични свойства
Почти всички данни за фльоровий са теоретични, защото експериментите могат да се провеждат само върху отделни атоми. Предвижданията сочат, че фльоровий може да бъде изключително летлив метал, склонен към образуване на едновалентни съединения като FlH или FlF₂.
Той вероятно притежава много ниска точка на кипене и топене, което е необичайно за толкова масивен елемент. Някои компютърни симулации показват, че фльоровий може да бъде почти инертен в стандартни условия, като проявява химично поведение, сходно с плътно затворена електронна обвивка.
Други модели предполагат, че той може да образува нестабилни съединения с метали и халогени. Истината вероятно е някъде по средата и именно това го прави толкова изкушаващ за изследователите.
От физическа гледна точка фльоровий се смята за сравнително тежък метал с необичайно ниска повърхностна енергия, което би му придавало свойства, различни от класическите представи за поведение на група 14.
Изотопи и радиоактивност
Най-стабилният изотоп на фльоровий е Fl-289 със среден период на полуразпад около 2,6 секунди. Това е важен експериментален факт, който подкрепя съществуването на зоната на повишена стабилност при определени комбинации от протони и неутрони. Други изотопи като Fl-287 и Fl-290 се разпадат за част от секунда и предоставят ценни данни за разпадните вериги на още по-тежките елементи.
Разпадът на фльоровий най-често протича чрез алфа-емисия, като при някои изотопи се наблюдава и спонтанно делене. Изучаването на тези разпади е основен инструмент за разбирането на ядрената структура на свръхтежките елементи.
Производство и научно значение
Фльоровий се произвежда само в ускорители с висока енергия, използващи йонни пучки от калций-48 — един от най-сполучливите снаряди за синтез на супер-тежки ядра. Производителността е изключително ниска — понякога само няколко атома годишно.
Научното значение на фльоровий е огромно. Той е един от най-убедителните примери за проявление на „острова на стабилността“, както и ключов тест за релативистичните модели на химията. Елементът служи като мост между теоретичните предвиждания и експерименталната реалност при крайните граници на периодичната система.
Историческо и културно значение
Името Flerovium не е просто научно обозначение, а символ на една изключителна научна традиция. Георгий Фльоров е човекът, който забелязва липсата на публикации за деленето на урана през Втората световна война и от това заключава, че американците работят върху ядрен проект.
Неговата прозорливост и усилия водят до създаването на лабораторията във Фльоровския институт — мястото, където са синтезирани множество свръхтежки елементи. Така фльоровий се превръща в нещо повече от елемент — той е символ на научната интуиция, методичност и международно сътрудничество в едно от най-сложните направления на съвременната физика.