Tennessine | radioactief superzwaar door de mens gemaakt chemisch element

Geschiedenis

Vóór de ontdekking

In 2004 plande het team van het Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna, Moskou Oblast, Rusland, een experiment om element 117 te creëren. Daartoe moesten zij de elementen berkelium (element 97) en calcium (element 20) samensmelten. Het Amerikaanse team van Oak Ridge National Laboratory, de enige producent van berkelium ter wereld, was echter al een tijdje gestopt met de productie van berkelium. Dus creëerden zij het element 118 eerst met behulp van californium (element 98) en calcium.

Het Russische team wilde berkelium gebruiken omdat de isotoop van calcium die in het experiment werd gebruikt, calcium-48, 20 protonen en 28 neutronen heeft. Dit is de lichtste stabiele of bijna stabiele kern (het centrum van een atoom) met veel meer neutronen dan protonen. Zink-68 is de op één na lichtste kern van deze soort, maar is zwaarder dan calcium-48. Aangezien tennessine 117 protonen heeft, moet er nog een atoom met 97 protonen bij het calciumatoom, en berkelium heeft 97 protonen.

In het experiment wordt van het berkelium een doelwit gemaakt en wordt het calcium in de vorm van een straal op het berkeliumdoelwit afgevuurd. De calciumstraal wordt in Rusland gecreëerd door de kleine hoeveelheid calcium-48 met chemische middelen uit natuurlijk calcium te verwijderen. De kern die na het experiment wordt gemaakt, zal zwaarder zijn en ligt dichter bij het eiland van stabiliteit. Dit is het idee dat sommige zeer zware atomen vrij stabiel kunnen zijn.

Ontdekking van Tennessine

In 2008 begon het Amerikaanse team opnieuw met het maken van berkelium, en ze vertelden het Russische team hierover. Het programma maakte 22 milligram berkelium, en dit is genoeg voor het experiment. Kort daarna werd het berkelium in 90 dagen gekoeld en in nog eens 90 dagen met chemische middelen zuiverder gemaakt. Het berkeliumtarget moest snel naar Rusland worden gebracht omdat de halveringstijd van de gebruikte berkeliumisotoop, berkelium-249, slechts 330 dagen bedraagt. Met andere woorden, na 330 dagen zal de helft van al het berkelium geen berkelium meer zijn. Als het experiment niet zes maanden na het maken van het doelwit was begonnen, zou het zijn geannuleerd omdat men niet genoeg berkelium had voor het experiment. In de zomer van 2009 werd het doelwit in vijf loden containers verpakt en met een commerciële vlucht van New York naar Moskou gestuurd.

Beide teams moesten de bureaucratische hindernis tussen Amerika en Rusland overwinnen voordat ze het berkelium doelwit verstuurden, zodat het op tijd in Rusland zou aankomen. Er waren echter nog steeds problemen: De Russische douane liet het berkelium doelwit twee keer niet binnen vanwege ontbrekende of onvolledige papieren. Hoewel het doelwit vijf keer de Atlantische Oceaan overstak, duurde de hele reis slechts enkele dagen. Toen het doelwit eindelijk in Moskou aankwam, werd het verzonden naar Dimitrovgrad, Oblask Ulyanovsk. Hier werd het doelwit op een dunne titaniumfilm (laag) geplaatst. Deze film werd vervolgens naar Dubna gestuurd, waar hij in de JINR-deeltjesversneller werd geplaatst. Deze deeltjesversneller is de krachtigste ter wereld voor het maken van superzware elementen.

Het experiment begon in juni 2009. In januari 2010 maakten de wetenschappers van het Flerov Laboratorium voor Kernreacties bekend dat zij het verval van een nieuw element met atoomnummer 117 via twee vervalketens hadden gevonden. De oneven-odd isotoop maakt 6 alfavervallen alvorens een spontane (plotselinge) splijting te doen. De oneven-even isotoop maakt 3 alfavervallen vóór de splijting. Op 9 april 2010 werd een officieel rapport gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters. Daaruit bleek dat de isotopen die in de vervalketens werden genoemd²⁹⁴ Ts en²⁹³ Ts waren. De isotopen werden als volgt gemaakt:

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹⁴ Ts + 3 n (1 gebeurtenis)

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹³ Ts + 4 n (5 gebeurtenissen)

 

De berkeliumtarget gebruikt voor de synthese van tennessine, in opgeloste vorm  

Chemie

De chemie van Tennessine is momenteel onbekend. Scheikundigen kunnen echter voorspellen hoe het element zou zijn aan de hand van de chemie van de andere halogenen. Tennessine zou hoogstwaarschijnlijk lid zijn van groep 17 in het periodiek systeem, onder de vijf halogenen: fluor, chloor, broom, jodium en astatine. Elk van hen heeft zeven valentie-elektronen. Voor tennessine, dat zich in de zevende periode (rij) van het periodiek systeem bevindt, zou een afdaling van de halogeengroep een valentie-elektronenconfiguratie voorspellen van 7s² 7p⁵ , en daarom zou worden verwacht dat het zich in veel opzichten gedraagt als de halogenen.

 

Gebruikt

Er zijn geen toepassingen voor Tennessine vanwege de korte levensduur en de radioactiviteit.