鿏(人工合成的超锕系元素)

鿏（Meitnerium）是人工合成的放射性金属元素，又称“超元素”或“超系元素”，位于元素周期表的第7周期VIII族，元素符号为Mt，原子序数为109，分子量是278，电子分布式为[Rn]7s25f146d7，预测其呈固态，原子半径128pm，氧化态可能为+9，+8，+6，+4，+3和+1价，没有稳定的同位素。

1982年8月29日，德国达姆施塔特亥姆霍兹重离子研究中心（Gesellschaft für Schwerionenforschung，GSI）通过核反应式生成109号元素的同位素266Mt原子和一个自由中子，该原子仅存在了0.005s，三年后，这项发现在杜布纳联合核研究所也得到了证实。1997年8月27日，国际纯化学和应用化学联合会（IUPAC）为纪念对发现核裂变有重大贡献的物理学家梅特纳(Lise Meitner，1878.11.17—1968.10.27)，将109号元素正式命名为“Meitnerium”，元素符号为“Mt”。1998年7月中国“全国科学技术名词审定委员会”根据IUPAC的决定拟定109号元素的新中文名为“鿏”。目前Meitnerium除了基础科学研究之外，没有任何已知的其他应用。

历史

核裂变的发现

尼古拉·梅特纳是奥地利的物理家，1917年和奥托·哈恩（O.Hahn）合作发现了91号元素（Pa），第一次世界大战后回到柏林任凯瑟·威廉研究所辐射物理部主任，1935年与哈恩共同研究轴核在中子轰击下的变化，1938年阿道夫·希特勒吞并奥地利，犹太族的梅特纳不得已逃往瑞典。

1938年，小居里夫妇用中子轰击原子序数为92的，发现产物含有大量原子序数为57的，与铀相比，原子序数改变了35，在元素周期表中的位置移动极大，但并未能对这个现象进行解释，哈恩和斯特拉斯曼（F.Strassmann）重复了该试验，明确用中子轰击铀后的产物是（Ba）、（Kr）、中子和一些射线，但仍然找不到答案，于是向梅特纳进行求助。

1939年，尼古拉·梅特纳和奥托·弗里施（Otto Frisch，1904—1979）合作解释了哈恩和斯特拉斯曼的实验结果，提出了“核裂变”概念，即铀，核受中子打击后能分裂成大小差不多的两块，分裂的方式（即两个碎块重量的比例）不完全一样，铀裂变的一种方式和钍裂变的另一种方式，可产生相同的裂变碎块，因而得到同样一种放射物质，可解释先前的实验矛盾，而且根据阿尔伯特·爱因斯坦的质能公式可预见到核分裂会放出巨大的能量，是通常物质燃烧释放的化学能的几百万倍。

核分裂释放的能量作为一种新的能源很快改变了人类战争的模式。1945年8月6日，美国在广岛市投放原子弹，核裂变能源的应用，迅速结束了第二次世界大战。不幸的是，在尼古拉·梅特纳非法离开纳粹德国后，哈恩避而不提其在发现核裂变的贡献以保护自己，因此哈恩个人因发现核裂变而独得1944年的诺贝尔化学奖。

鿏的合成与命名

1977年8月，国际纯化学和应用化学联合会（IUPAC）无机化学组会议规定从104号元素起，新元素的拉丁文名称根据原子序数的拉丁文数词命名，根据这一规定109号元素的拉丁文名称应为“Unnilennium”，化学元素符号为“新英格兰大学”。

1982年8月29日，德国达姆施塔特亥姆霍兹重离子研究中心（Gesellschaft für Schwerionenforschung，GSI）的彼得·安布鲁斯特（Peter Armbruster）和戈特弗里德·明赞伯（Gottfried Münzenber）带领团队通过线性加速器装置用58Fe的加速原子核轰击209Bi原子，核反应式为，分析结果后发现了一个由两个连续α衰变和裂变组成的衰变链，检测到同位素266Mt原子和一个自由中子，266Mt的Eα约为11MeV，该原子仅存在了0.005s，经过一系列分析后证明得到的是109号元素质量为266的同位素。三年后，这项发现在杜布纳联合核研究所也得到了证实。

1994年GSI的霍夫曼（S.Hofmann）等人用64Ni的加速原子核轰击209Bi原子合成了111号元素（，Rg），得到三条衰变链，并监测到109号元素的同位素268Mt。

1997年8月27日，IUPAC发表正式文件，对101～109号重新定名，尼古拉·梅特纳虽然没有得到诺贝尔奖，但她在核裂变的贡献上却毋庸置疑，因此为纪念梅特纳，将109号元素正式命名为“Meitnerium”，元素符号为“Mt”。1998年7月中国“全国科学技术名词审定委员会”根据IUPAC的决定重新拟定101-109号元素的新中文名称，原则性意见为采用以往使用的形声造字的方法、避免与100号以前的名称同音，避免用多音字和怪异字，笔画要简单、使用简化字且所造之字符合汉语的文字规范，最终命名取得海峡两岸的共识，公布的101-109号元素名称如下：

2004年，JINR-LLNL（俄罗斯杜布纳联合核子研究所-美国劳伦斯伯克利国家实验室）联合小组用含20个质子的钙元素的同位素反复轰击含95个质子的元素得到115号元素，核反应式为243Am(48Ca,xn) (x =3; 4)，在这个衰变链中，288Mc和287Mc的α-衰变产物包含276Mt和275Mt，衰变链的末端是铀同位素268Db和267Db的自发裂变。

2004年9月，森田浩介领导的小组通过用70Zn照射209Bi合成了Nh，反应式为，这条衰变链的成员分别为278Nh、274Rg、270Mt和266Bh。该实验于2003年9月5日开始，2003年12月29日中断，2004年7月8日重新开始，一直持续到2004年8月2日，净照射时间为79d。

2007年，尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）等人用237Np和48Ca合成了Nh的同位素282Nh，核反应式为237Np(48Ca,3n) 282Nh，经α衰变后可得到109号元素的同位素274Mt。

2010年，尤里·奥加涅相（Yuri Oganessian）等人用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、Nh、进一步衰变得到109号元素的同位素278Mt。

结构

Mt元素的原子核包含109个质子和157个中子，其外层电子排布为[Rn]7s25f146d7，预测Mt呈立方晶系晶体结构。

理化性质预测

同位素

Mt已发现的同位素有九种：266Mt，268Mt，270Mt，274Mt，275Mt，276Mt，277Mt，278Mt和282Mt，均为α衰变，276Mtm和266Mtm为鿏元素的核同质异能素。其中最稳定的同位素是2013年发现的277Mt，半衰期为9s±6；最不稳定的同位素为1982年发现的266Mt，半衰期为2.0ms±0.5。268Mt、270M、274Mt、275Mt、276Mt和282Mt的半衰期也较短，均为毫秒级。同位素的放射性衰变特性如下：

物理性质

根据在元素周期表的位置，推测Mt为金属固体，原子半径128pm，密度约为37.4g/cm-3，△Hsub=594kJ/mol-1，第一电离势能为8.7ev，且为顺磁性的。

化学性质

Mt为6d系过渡金属的第七个成员，其基本性质与第9族其他元素（钴、和）相似。预测Mt最稳定的氧化态为+6、+3 和+1价，其中+3价在水溶液中最稳定。根据铱化合物[IrO4]+推测，Mt可能存在+9价，所以九氟化物 (MtF9)和 [MtO4]+是可能存在的，但预计 [IrO4]+比这些鿏化合物更稳定。Mt可能具有较高的氧化态+6价和+8价，会形成六化物 ( MtF6）和八氟化物 ( MtF8），因其较轻的同系物六氟化铱（IrF6) 在60°C以上时具有挥发性，因此类似的Mt化合物也可能具有足够的挥发性。Mt很容易与氧气反应并形成高度挥发性的四氧化物，还有与重卤化物离子如溴化物和碘化物形成强络合离子的倾向,Mt的四卤化物也被预测具有与铱相似的稳定性，因此也存在稳定的+4价态。