合成要素

  合成要素
  希少な放射性天然元素。人工的に生成されることが多い。
  一般的な放射性天然元素

合成元素は、地球上に自然には存在しない既知の化学元素です。原子炉、粒子加速器、または原子爆弾の爆発における基本粒子の人間による操作によって生成されたため、「合成」、「人工」、「人造」と呼ばれます。合成元素は、添付の周期表で紫色で示されているように、原子番号95～118の元素です。 [1]これらの24元素は、1944年から2010年の間に初めて生成されました。合成元素を生成するメカニズムは、原子番号95未満の元素の原子核に陽子を追加することで行われます。既知の合成元素（「安定の島」を参照）はすべて不安定ですが、崩壊速度は大きく異なります。最も長寿命の同位体の半減期は、マイクロ秒から数百万年の範囲です。

最初に人工的に作られた5つの元素は、厳密に言えば合成元素ではありません。なぜなら、後に自然界で微量に発見されたからです。テクネチウム（43 Tc）、プロメチウム（61 Pm）、アスタチン（85 At）、ネプツニウム（93 Np）、プルトニウム（94 Pu）です。ただし、これらは完全に人工的な元素と並んで合成元素として分類されることもあります。[2]最初のテクネチウムは1937年に作られました。[3]プルトニウムは1940年に初めて合成され、もう1つのそのような元素です。プルトニウムは自然界に存在する陽子（原子番号）の数が最も多い元素ですが、その量は非常に微量であるため、合成する方がはるかに現実的です。プルトニウムは主に原子爆弾や原子炉での使用で知られています。[4]

原子番号が 99 を超える元素は半減期が非常に短いため、大量に生成されたことがなく、科学研究以外では用途がありません。

プロパティ

原子番号94以上の元素は、地球形成時（約46億年前）に存在していた可能性のあるこれらの原子は、はるか昔に崩壊してより軽い元素に変化する。 [5] [6]現在地球上に存在する合成元素は、原子爆弾、または原子炉や粒子加速器を用いた実験によって、核融合や中性子吸収によって生成されたものである。[7]

天然元素の原子量は、地球の地殻と大気中に存在する天然同位体の加重平均存在比に基づいています。合成元素には「天然同位体存在比」はありません。したがって、合成元素の場合、最も安定な同位体、すなわち半減期が最も長い同位体の核子総数（陽子と中性子の合計）が原子量として括弧内に記載されます。

歴史

テクネチウム

自然界で発見されたのではなく、合成によって初めて発見された元素は、1937年のテクネチウムでした。[8]この発見は周期表の空白を埋めるもので、テクネチウムに安定同位体がないことが、地球上でテクネチウムが自然に存在しない理由（および空白）を説明しています。[9]テクネチウムの同位体の中で最も寿命が長いのは97 Tcで、半減期は421万年です。 [10]地球形成時からテクネチウムは残っていません。[11] [12]地球の地殻には、 238 Uの自発核分裂やモリブデンの中性子捕獲によって、ごく微量のテクネチウムが自然に存在しますが、赤色巨星にはテクネチウムが自然に存在します。[13] [14] [15] [16]

キュリウム

完全に合成された最初の元素はキュリウムで、1944年にグレン・T・シーボーグ、ラルフ・A・ジェームズ、アルバート・ギオルソによってプルトニウムにアルファ粒子を照射して合成されました。[17] [18]

その他8人

アメリシウム、バークリウム、カリホルニウムの合成がすぐに続きました。アインシュタイニウムとフェルミウムは、1952年にアルバート・ギオルソ率いる科学者チームによって、最初の水素爆弾の爆発による放射性残骸の組成を研究していた際に発見されました。 [19]合成された同位体は、半減期が20.5日のアインシュタイニウム253と、半減期が約20時間のフェルミウム255でした。その後、メンデレビウム、ノーベリウム、ローレンシウムが合成されました。

ラザホージウムとドブニウム

冷戦の真っ只中、ソ連とアメリカ合衆国のチームがそれぞれ独立してラザホージウムとドブニウムを合成しました。これらの元素の命名と合成の功績は長年にわたり未解決のままでしたが、 1992年にIUPAC / IUPAPによって共同合成が認められました。1997年、IUPACはロシアのチームが研究を行っていたドゥブナ市に敬意を表し、ドブニウムに現在の名称を与えることを決定しました。これは、アメリカが選んだ名前が既に多くの既存の合成元素に使用されていたためです。一方、ラザホージウム（アメリカチームが選んだ）という名称は、元素番号104に採用されました。

最後の13

一方、アメリカのチームはシーボーギウムを生成し、次の6つの元素はドイツのチームによって生成されました。ボーリウム、ハッシウム、マイトネリウム、ダルムシュタットチウム、レントゲン、コペルニシウムです。元素番号113のニホニウムは日本のチームによって生成されました。最後の5つの元素、フレロビウム、モスコビウム、リバモリウム、テネシン、オガネソンは、ロシアとアメリカの共同研究によって生成され、周期表の7行目を完成させました。

合成元素一覧

以下の元素は地球上には自然に存在しません。いずれも超ウラン元素であり、原子番号は95以上です。

要素名化学
記号		原子
番号		最初の明確な
統合
アメリシウム午前951944
キュリウムCm961944
バークリウムバック971949
カリホルニウム参照981950
アインシュタイニウムエス991952
フェルミウムFM1001952
メンデレビウムメリーランド州1011955
ノーベリウムいいえ1021965
ローレンシウム左1031961
ラザホージウム無線周波数1041969年（ソ連と米国）*
ドブニウムデシベル1051970年（ソ連とアメリカ）*
シーボーギウムSG1061974
ボーリウムBh1071981
ハッシウムHs1081984
マイトネリウムマウント1091982
ダルムシュタットDs1101994
レントゲンRG1111994
コペルニシウムCN1121996
ニホニウムんん1132003–04
フレロビウムフロリダ州1141999
モスコビウムマック1152003
リバモリウムレベル1162000
テネシンTs1172009
オガネソンオグ1182002
*発見に対する功績は共有されます。

他の元素は通常合成によって生成される

原子番号1 から 94 までのすべての元素は、少なくとも微量では自然界に存在しますが、以下の元素は合成によって生成されることが多いです。

要素名化学
記号		原子
番号		最初の確実な
発見
自然の中での発見
テクネチウム‡TC4319371962
プロメチウム‡午後6119451965年[20]
ポロニウムポー841898
アスタチン‡で8519401943
フランシウム神父871939
ラジウムラ881898
アクチニウムアク891902
プロトアクチニウムパ911913
ネプツニウム‡いいえ9319401952
プルトニウム‡プ9419401941–42年[21]

‡ これら 5 つの要素は、自然界で発見される前に合成によって発見されました。

参考文献

  1. ^ Kulkarni, Mayuri (2009年6月15日). 「人工合成元素の完全リスト」. ScienceStuck . 2019年5月15日閲覧。
  2. ^ たとえば周期表はここを参照してください。
  3. ^ 「WebElements 周期表 » テクネチウム » 歴史情報」www.webelements.com . Webelements . 2019年11月7日閲覧。
  4. ^ Bradford, Alina (2016年12月8日). 「プルトニウムに関する事実」. LiveScience . 2019年5月16日閲覧。
  5. ^ Redd, Nola (2016年11月). 「地球はどのように形成されたのか？」Space.com . 2019年5月16日閲覧。
  6. ^ 「合成要素」. Infoplease . 2019年5月16日閲覧。
  7. ^ Kulkarni, Mayuri (2009年6月15日). 「人工合成元素の完全リスト」. ScienceStuck . 2019年5月16日閲覧。
  8. ^ ヘルメンシュタイン、アン・マリー. 「テクネチウムまたはマズリウムに関する事実」. ThoughtCo . 2019年5月15日閲覧。
  9. ^ 「テクネチウム崩壊とその心臓への応用」カーンアカデミー。 2019年5月15日閲覧。
  10. ^ Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). 「NUBASE2020による核特性の評価」(PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3) 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  11. ^ スチュワート、ダグ. 「テクネチウム元素の事実」. Chemicool . 2019年5月15日閲覧。
  12. ^ Bentor, Yinon. 「周期表：テクネチウム」.化学元素. 2019年5月15日閲覧。
  13. ^ Hammond, CR (2004). 「元素」.化学物理ハンドブック（第81版）. CRC press. ISBN 978-0-8493-0485-9。
  14. ^ Moore, CE (1951). 「太陽の中のテクネチウム」. Science . 114 (2951): 59– 61. Bibcode :1951Sci...114...59M. doi :10.1126/science.11​​4.2951.59. PMID  17782983.
  15. ^ Dixon, P.; Curtis, David B.; Musgrave, John; Roensch, Fred; Roach, Jeff; Rokop, Don (1997). 「地質学的物質中の天然テクネチウムおよびプルトニウムの分析」.分析化学. 69 (9): 1692–9 . doi :10.1021/ac961159q. PMID  21639292.
  16. ^ カーティス、D.;ファブリカ＝マルティン、6月。ディクソン、ポール。クレイマー、ジャン (1999)。 「自然界の珍しい元素：プルトニウムとテクネチウム」。Geochimica et Cosmochimica Acta。63 (2): 275。書誌コード:1999GeCoA..63..275C。土井：10.1016/S0016-7037(98)00282-8。
  17. ^ ロバート・E・クレブス著『地球の化学元素の歴史と利用：参考ガイド』、グリーンウッド出版グループ、2006年、ISBN 0-313-33438-2322ページ
  18. ^ ホール、ニーナ（2000年）『新しい化学：現代化学とその応用のショーケース』ケンブリッジ大学出版局、8～9頁。ISBN 978-0-521-45224-3。
  19. ^ Ghiorso, Albert (2003). 「アインシュタイニウムとフェルミウム」. Chemical & Engineering News Archive . 81 (36): 174– 175. doi :10.1021/cen-v081n036.p174.
  20. ^ イアン・マギル著「希土類元素」ウルマン工業化学百科事典第31巻、ワインハイム：Wiley-VCH、p. 188、doi :10.1002/14356007.a22_607、ISBN 978-3-527-30673-2。
  21. ^ シーボーグ, グレン・T.; パールマン, モリス・L. (1948). 「自然界における元素94と93の探索：ピッチブレンド1における94番元素と93番元素の存在」.アメリカ化学会誌. 70 (4). アメリカ化学会 (ACS): 1571– 1573. doi :10.1021/ja01184a083. ISSN  0002-7863.
  • 「アインスタイニウム（Es） - 化学元素」Britannica.com . 2017年5月23日閲覧。
  • 「メンデレビウム（Md） - 化学元素」Britannica.com . 2017年5月23日閲覧。
  • 「合成元素」. Encyclopedia2.thefreedictionary.com . 2017年5月23日閲覧。
  • 「元素の話 - フェルミウム元素」Education.jlab.org . 2017年5月23日閲覧。
  • Kulkarni, Mayuri (2009年6月15日). 「人工合成元素の完全リスト」. ScienceStuck . 2019年5月15日閲覧。
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