Grunnstoff 118

Atomnr. 118, molvekt (for den stabileste isotopen) 293 g, elektronkonfigurasjon, trolig: (Rn)+5f14-6d10-7s2-7p6, smeltepunkt trolig rundt -20 °C, kokepunkt trolig rundt -5 °C, tetthet trolig nærmere 20 g/l ved 20 °C.

Grunnstoff 118 hører til gruppe 18 i det periodiske systemet (også benevnt 8a eller VIII eller 0 eller hovedgruppe 8 og kjent som edelgassene), og har (2000) 1 kjent isotop, 293, som er radioaktiv og med en halveringstid på 0,12 millisekunder desintegrerer til 289-isotopen av grunnstoff 116 ved å sende ut en alfapartikkel. Ventelig vil de mest stabile isotopene ha atomvekter på 302-306, men halveringstidene vil neppe måles i år eller dager.

HISTORIE
Robert Smolanczuk fra Soltan-instituttet for kjerneforskning i Polen, som var på gjesting ved California-universitetet i Berkeley, USA, med et Fulbright-stipend, gjorde tidlig i 1999 noen beregninger som viste at det kunne la seg gjøre å lage grunnstoff 118 med målbart utbytte ved å beskyte bly 208 med krypton 86, til tross for at alle forsøk på å lage grunnstoffer med høyere atomnummer enn 112 hadde mislykkes de siste årene.

Han gjorde vertskapet sitt oppmerksom på beregningene og i april 1999 laget et team ledet av Ken Gregorich 293-isotopen av grunnstoff 118 ved å beskyte bly 208 med en fluks på 2x10¹²/s krypton 86-kjerner akselerert til 449 MeV i 88-tommerssyklotronen på Lawrence National Laboratory i Berkeley: ²⁰⁸Pb + ⁸⁶Kr = ²⁹³118 + ¹n. Etter 11 dagers eksperimenter var utbyttet 3 atomer av det nye grunnstoffet, som ble omdannet til seaborgium 269 etter å ha sendt ut 6 alfapartikler i rask rekkefølge. Alle de nyproduserte isotopene var ukjente, selv om grunnstoffene 106-114 i seg selv er kjente, så man kan ikke påvise direkte at det var 293-isotopen som ble oppdaget. Men med denne energien ventes ikke mer enn ett nøytron som biprodukt etter reaksjonen, og de observerte gammaenergiene og halveringstidene stemmer også godt overens med de teoretiske spådommene. Halveringstidene til de nye isotopene ble målt til: ²⁹³118: 0,12 ms, ²⁸⁹116: 0,60 ms, ²⁸⁵114: 0,58 ms, ²⁸¹112: 0,89 ms, ²⁷⁷110: 3 ms og ²⁷³Hs: 1,2 sek.

289-isotopen av grunnstoff 116, som ble dannet etter den første nedbrytningen, er også den første kjente av dette grunnstoffet, så her ble to grunnstoffer oppdaget samtidig. Det regnes at ca. 1 av hver 10¹² kollisjon førte til at det ble dannet en kjerne av grunnstoff 118. Produktatomene ble separert fra så godt som alle biproduktene med en nykonstruert separator som er utstyrt med et sterkt magnetfelt for å skille produktene fra biproduktene. Alfaenergiene og halveringstidene som ble målt stemmer også bra overens med teorien om at det skal ligge et område med forholdsvis stabile isotoper rundt 298-isotopen av grunnstoff 114, på grunn av kjerneskallene 114 og 184, som faller sammen der. Oppdagelsen ble bekjentgjort 7. juni 1999.

Teamet som sto for oppdagelsen ble ledet av Ken Gregorich og besto ellers av Viktor Ninov, Walter Loveland, Albert Ghiorso, Darleane Hoffman, Diana Lee, Heino Nitsche, Wladyslaw Swiatecki, Uwe Kirbach, Carola Laue (de fire sistnevnte tyske statsborgere) og hovedfagsstudenter fra Berkeley-universitetet: Jeb Adams, Joshua Patin, Dawn Shaughnessy, Dan Strellis og Philip Wilk.

GEOLOGI
Grunnstoff 118 lages neppe ved noen grunnstoffdannende prosesser i supernovaer og andre kataklysmiske begivenheter i universet, og det har nok aldri eksistert her på Jorda før Gregorich og kollegene hans lagde det i laboratoriet sitt i fjor. Hvis vi regner med at 4 atomer av grunnstoffet eksisterte hvert i gjennomsnittlig 0,00017 sekunder og at jordskorpen veier 2x10¹⁹ tonn, får vi en jordskorpehyppighet for grunnstoff 118 de siste to årene på 4x0,00017x293x1,66x10^-30(atommasseenheten i tonn)/(2x10¹⁹x63158400(antall sekunder disse to årene)) = 2,6x10^-56 %, hvilket betyr at grunnstoff 118 er et gannnnske sjeldent grunnstoff.

KJEMI
Grunnstoff 118 er trolig en enatomig gass uten farge, lukt eller smak. Den er sikkert betraktelig tyngre enn luft og løses lett i vann og organiske løsningsmidler og krystalliserer sannsynligvis i en kubisk flatesentrert, tettpakket struktur.

Ingen kjemiske undersøkelser er gjort på grunnstoff 118, men det er sannsynlig at det vil opptre unnvikende i forhold til det å danne forbindelser med andre stoffer. Sannsynligvis vil det kunne være mulig å få det til å reagere med fluor og kanskje til og med oksygen eller noen av de andre halogenene. Trolig vil det i motsetning til xenon kunne danne et oktafluorid.

Analyse:

For å registrere slike kortlivede produkter som 293-isotopen av grunnstoff 118 er det nødvendig med automatisk, hurtigvirkende utstyr. Til dette brukte Berkeley-teamet den nykonstruerte gassfylte Berkeley-separatoren. Den ble montert bak blyfolien (targetet) som ble beskutt med kryptonkjernene, og sterke magnetfelt avbøyde produktene som ble slått ut av folien slik at 118-kjernene kunne skilles fra andre kjerner med annen kjerneladning. Kjernene kræsjet inn i en silisiumdetektor og elektronikken i separatoren registrerte posisjonen, tidspunktet og energien for alle alfadesintegrasjonene. Det sies at en slik detektor er i stand til å finne 75 % av alle 118-atomer som produseres i en slik reaksjon. Foran Si-detektoren ble det plassert en annen teller for å skille prosjektilstrømmen og reaksjoner i forbindelse med den fra produktene. Det sies at denne telleren kan skille mellom disse reaksjonstypene med 99 % effektivitet.

Se også: http://bgsmc01.lbl.gov/

Halveringstiden finnes ved å ta gjennomsnittet av levetidene til de få atomene som registreres og gange det med den naturlige logaritmen av 2.

Fremstilling:

Bare kjernekollisjoner er i dag aktuelle for å fremstille så tunge atomer som grunnstoff 118. Ved forsøkene i Berkeley ble det brukt en syklotron, 88-tommerssyklotronen som ble ferdigbygd i 1961 og siden er utstyrt med nye ionekilder med høy kapasitet, slik at det kan dannes en fluks på over en billion ioner i sekundet. Energien 449 MeV er beregnet nøyaktig for å bare såvidt overskride Coulomb-barrieren, d.v.s. frastøtningskraften mellom de to positivt ladde kjernene. En slik nøye beregnet fusjon kalles "kald-fusjon". Hvis det brukes mer energi vil produktkjernen få et stort overskudd av energi og blir lettere brutt i stykker igjen. Hvis ikke vil den kvitte seg med overskuddsenergien ved å skyte ut mange energirike nøytroner, slik at man får et mer ustabilt produkt. Jo høyere atomnummeret er, jo flere nøytroner trengs pr. proton for at man skal få en mest mulig stabil kjerne, og generelt gjelder det at jo lengre fra det ideelle nøytrontallet, jo mindre stabil blir isotopen.

Demontrasjonsforsøk:

Her kan jeg bare anbefale å ta kontakt med Lawrence-laboratoriet i Berkeley (se de to nederste linkene under kilder) og be om en omvisning. Hvis man har råd til amerikaturen, er slike institusjoner ofte ganske velvillig innstilt. Ellers finnes det noenlunde tilsvarende utstyr på noen av de norske universitetene, og beredvillige fagfolk som sitter inne med mye ekspertise på området.

Det er ingen kjente forbindelser av grunnstoff 118.

BIOLOGI
Grunnstoff 118 har ingen biologiske funksjoner. Alle kjente og ukjente isotoper er ventelig sterke strålingsgifter som man må være forsiktig med hvis det noen gang skulle bli mulig å fremstille dem i mengder som på noen måte kan være skadelige.

UTNYTTELSE
Ingen økonomisk utnyttelse er planlagt eller vil vel noen gang komme på tale for grunnstoff 118.

Hovedkilder:

http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Uuo/key.html
http://enews.lbl.gov/Science-Articles/Archive/elements-116-118.html
http://user88.lbl.gov/element118.html

:-) LEF