hs，人工放射性元素

历史简介

发现

1984年，由Peter Armbruster和Gottfried Münzenberg领导的研究队于德国达姆施塔特重离子研究所首次进行了   的合成反应。团队以58Fe原子核撞击铅目标体，制造出3个265Hs原子，反应如下：hs

IUPAC/IUPAP超镄元素工作组在1992年的一份报告中承认，重离子研究所是   的正式发现者。

命名

曾经被称为eka锇。在命名争议期间，IUPAC使用的临时系统名称是Unniloctium（符号为Uno），来自数字1、0、8的拉丁语写法。

德国发现者在1992年正式提出使用Hassium作为108号元素的名称，取自研究所所在地德国黑森州的拉丁语名（Hassia）。

1994年，IUPAC的一个委员会建议把元素108命名为Hahnium（Hn），虽然长期的惯例是把命名权留给发现者。在德国发现者抗议之后，国际承认了现用名称Hassium（Hs）。

核合成

冷核聚变

136 Xe(136 Xe,xn)272−x Hs

未来重要的实验将会包括通过该对称反应利用裂变碎片合成 同位素。这条反应曾于2007在杜布纳进行，但未探测到任何原子，截面限制为1 pb。一经证实，这种对称聚变反应就应该算是热核聚变，而非一开始认为的冷核聚变。这意味着，该反应用于合成超重元素的实际用途具有限制。

198 Pt(70 Zn,xn)268−x Hs

该反应于2002年5月在重离子研究所进行。不过，由于锌-70粒子束的失败，实验被中断了。

208 Pb(58 Fe,xn)266−x Hs (x=1,2)

1978年位于杜布纳的团队首次报告了该反应。在1984年的一次实验中，他们利用滚筒技术探测到了来自260 Sg的一次自发裂变行为，而264 Hs是其母同位素。[10] 同年进行的重复实验中，他们用化学辨识衰变产物，从而证明了元素108的成功合成。所探测到的有253 Es和253 Fm的α衰变，这些都是265 Hs的衰变产物。

在1984年正式发现 元素的实验中，重离子研究所的团队使用了α衰变相关法，并辨认出3颗265 Hs原子。在1993年改进设施之后，团队在1994年重复进行了实验，并在测量1n中子蒸发通道的部分激发函数时，探测到75个265 Hs原子和2个264 Hs原子。在1997年进行的另一次实验中，测量到的1n通道的最大值为69 pb，另探测到20个原子。[13]

理化学研究所于2002年的重复实验成功制造出10个原子，而国家大型重离子加速器于2003年制造出7个原子。

理化学院究所的团队于2008年再次研究该反应，以对264 Hs作出首次的光谱分析。他们另又发现29个265 Hs原子。

207 Pb(58 Fe,xn)265−x Hs (x=1)

1984年在杜布纳进行的实验首次使用Pb-207目标。团队探测到与使用Pb-208时的实验相同的自发裂变，来自同位素260 Sg，264 Hs的子同位素。[6] 位于重离子研究所的团队首次于1986年研究这条反应，并使用α衰变相关法发现了单个264 Hs原子，截面为3.2 pb。反应在1994年重复进行，同时探测到α衰变和自发裂变264 Hs。

理化学研究所在2008年研究了该反应，以进行首次对264 Hs的光谱分析。该团队探测到11个原子。

208 Pb(56 Fe,xn)264−x Hs (x=1)

劳伦斯伯克利国家实验室的团队在2008年首次研究该反应，并制造及辨认出6个新发现的263 Hs同位素原子。数月之后，理化学研究所的团队也发布了他们对同一条反应的研究结果。

206 Pb(58 Fe,xn)264−x Hs (x=1)

理化学研究所的团队在2008年首次研究了该反应，并识别出8个新发现的263 Hs同位素原子。

209 Bi(55 Mn,xn)264−x Hs

最初对 原子核的合成实验使用的就是这条反应，由杜布纳的一支团队在1983年进行。他们使用滚筒技术，探测到来自255 Rf的自发裂变，而该同位素是263 Hs的衰变产物。1984年重复进行的实验得到同样的结果。1983年的另一次实验当中，他们通过化学辨识衰变产物，从而支持 的合成结果。探测到的有镄同位素的α衰变，该镄同位素是262 Hs的衰变产物。这条反应之后一直没有进行尝试，因此262 Hs的存在至今仍未证实。

热核聚变

226 Ra(48 Ca,xn)274−x Hs (x=4)

位于Flerov核反应实验室由Yuri Oganessian领导的团队声称在1978年曾研究过这条反应，但实验结果没有发布在任何文献当中。该反应于2008年6月在同一实验室重复进行，结果探测到4个270 Hs同位素原子，产量为9 pb。该同位素的衰变量据得到证实后，发现α能量稍微更高。2009年1月，团队重复进行实验，再探测到2个270 Hs原子。

232 Th(40 Ar,xn)272−x Hs

这条反应首次再1987年于杜布纳进行。探测方式为自发裂变，但并未发现任何成功地反应，截面限制为2 pb。

238 U(36 S,xn)274−x Hs (x=4)

该反应使用罕见且昂贵的36 S同位素，于2008年4月至5月在重离子研究所进行。初步结果显示，实验探测到1个270 Hs原子，产量为0.8 pb。数据证实了270 Hs和266 Sg的衰变特性。

238 U(34 S,xn)272−x Hs (x=4,5)

1994年3月，位于杜布纳由Yuri Lazerev领导的团队宣布在5n中子蒸发通道探测到3个267 Hs原子。在重离子研究所的团队在同时研究鐽的时候证实了 同位素的衰变特性。

这项实验于2009年1月至2月在重离子研究所进行，用以发现新同位素268 Hs。由Nishio教授领导的团队探测到1个268 Hs和1个267 Hs原子。新发现的同位素经过α衰变后形成已知的264 Sg同位素。

248 Cm(26 Mg,xn)274−x Hs (x=3,4,5)

重离子研究所与保罗谢尔研究所的合作团队研究了锔-248和镁-26离子之间的反应。在2001年5月到2005年8月期间，团队研究了产生269 Hs、270 Hs及271 Hs的3n、4n及5n中子蒸发通道的激发函数。[22][失效链接][23][失效链接] 2006年12月，慕尼黑工业大学的科学团队发布了合成270 Hs同位素的重要结果。报告指出，该同位素经α衰变，能量为8.83 MeV，预计半衰期约为22秒，形成266 Sg。

248 Cm(25 Mg,xn)273−x Hs

这条新的反应在2006年7月至8月由重离子研究所用于合成新的同位素268 Hs。从中子蒸发通道未能探测到任何原子，计算的界面限制为1 pb。

249 Cf(22 Ne,xn)271−x Hs

杜布纳的团队在1983年研究了该反应，并用自发裂变作出探测。探测到的几次短期自发裂变活动证明了 原子核的生成。

同位素

同位素发现年表

待证实的同位素

277b Hs

同位素277 Hs曾在一次自发裂变事件中被观察到，其半衰期为较长的11分钟左右。[5] 在281 Ds的大部分衰变过程中都未能探测到该同位素，其唯一一次被探测到是在同质异构核281b Ds的未经证实的一次衰变当中。其半衰期对基态核来说很长，因此它有可能属于277 Hs的一个同质异构核。另外在2009年，重离子研究所的团队观察到281a Ds的α衰变分链产生了277 Hs同位素，其后该同位素进行自发裂变，半衰期较短。测量到的半衰期接近基态同质异构核277a Hs的预期值。要证实该同质异构核的存在，需进行进一步的研究。

撤回的同位素

273 Hs

劳伦斯伯克利国家实验室于1999年声称合成元素118，反应期间出现273 Hs同位素核子。他们声称该同位素以能量9.78及9.47 MeV进行α衰变，半衰期为1.2秒。该发现在2001年被撤回。这一同位素最终在2010年被合成，而所记录的数据证明先前的数据是虚假的。

270 Hs

根据宏观微观理论，Z=108质子数是变形质子幻数，连同N=162的中子壳层。这代表这种原子核的基态是永远变形的，但其裂变位垒高而窄，造成进一步变形，因此其自发裂变部分半衰期相对较长。此区域的自发裂变半衰期比接近球体双重幻数的原子核298 114小大约109 倍。这是由于裂变位垒较窄，导致以量子隧穿效应穿越位垒的机率增加。另外，根据计算，N=162中子数是变形中子幻数，因此270 Hs原子核很有可能是变形双重幻数核。Z=110的同位素271 Ds及273 Ds的衰变量据，说明N=162支壳层有可能为幻数。对269 Hs、270 Hs和271 Hs的合成实验也指出N=162是幻数闭壳层。270 Hs的低衰变能量与计算的完全相符。[28]

Z=108变形质子壳层的证据

证明Z=108质子壳层的幻数特性的证据有以下两点：

对于自发裂变，有必要测量同中子异位素核268 Sg、270 Hs和272 Ds的半衰期。由于 和鐽的这两个同位素还是未知的，而270 Hs的衰变还未经过测量，因此该方法目前能够用来证实Z=108壳层的稳定性质。但Z=108的幻数特性可以从270 Hs、271 Ds及273 Ds的α衰变能量间的大差距中推导出。测量272 Ds的衰变能量能量后能够得出更有力的证据。

同质异能核

269 Hs

对269 Hs的直接合成产生了三条α线，于9.21、9.10及8.94 MeV。在277 112的衰变当中，只观察到能量为9.21 MeV的269 Hs的α衰变，表示该衰变源自同质异能核。要证实这一点则需进一步研究。

267 Hs

已知267 Hs进行α衰变，α线位于9.88、9.83和9.75 MeV，半衰期为52 ms。在合成271m,g Ds的时候，观察到额外的活动。包括一次0.94 ms，能量为9.83 MeV的α衰变，其余还有更长的约0.8 s和约6.0 s的活动。这些活动来源现时不清，需要更多的研究得到证实。

265 Hs

对265 Hs的合成也证明两个能级的存在。基态进行能量为10.30 MeV的α衰变，半衰期为2.0 ms。其同质异能态能量比基态高300 keV，进行10.57 MeV的α衰变，半衰期为0.75 ms。

化学特性

推算的特性

氧化态 预计为过渡金属中6d系的第5个元素及8族中最重的元素，在周期表中位于铁、钌和锇之下。该族中的后两个元素表现出的氧化态为+8，而这种氧化态在族中越到下方越为稳定。因此 的氧化态应为+8。锇同时还有稳定的+5、+4及+3态，其中+4态最为稳定。而钌则同时有+6、+5及+3态，当中+3态最为稳定。也因此预计拥有稳定的低氧化态。化合物第8族元素独特的氧化物化学使对 元素特性的推算更为容易。同族较轻的元素都已知拥有或预测拥有四氧化物，MO4。一直向下，该族的氧化力逐渐下降：FeO4[29] 并不存在，因为极高的电子亲合能使其形成常见的FeO42− 。钌(VI)在酸中经过氧化后形成四氧化钌，RuO4，而四氧化钌经过还原反应后形成RuO42− 。钌金属在空气中氧化后形成二氧化钌，RuO2。对比之下，锇燃烧后产生稳定的四氧化锇，OsO4，然后与氢氧根离子产生配合物[OsO4(OH)2]2− 。因此，作为锇对下的元素，应该会形成挥发性四氧化，HsO4，再与氢氧根离子配合形成[HsO4(OH)2]2− 。密度 预计体密度为41 g/cm3 ，是所有118个已知元素中最高的，几乎为锇的两倍，而锇是目前已测量的元素中密度最高的，有22.6 g/cm3 。这是由于 拥有高原子量，并加上镧系与锕系收缩效应和相对论性效应，但是真正制造足够 元素以测量其密度是不可行的，因为样本会即刻进行衰变。[30] 实验性化学

气态化学

的电子排布预计为[Rn]5f14 6d6 7s2 ，因此 应会产生挥发性四氧化物HsO4。其挥发性是由于该分子的四面体形。

对 的首次化学实验在2001年进行，运用了热色谱分析法，以172 Os作为参照物。利用反应248 Cm(26 Mg,5n)269 Hs，实验探测到5个 原子。产生的原子在He/O2混合物中经过热能化及氧化后产生氧化物。

269

108Hs + 2 O2 → 269

108HsO4

所测量到的热离解温度表示四氧化 的挥发性比四氧化锇低，同时也肯定了 的特性属于8族。[31][32]

为了进一步探测 的化学属性，科学家决定研究四氧化 与氢氧化钠间产生的 酸钠的反应。该反应是锇的一条常见反应。在2004 年，科学家公布成功进行了第一次对 化合物的酸碱反应：[33]

HsO4 + 2 NaOH → Na2[HsO4(OH)2]

化合物与络离子