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114Fl 플레로븀 Flerovium |
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| 분류 | 전이후 금속 | 상태 | 액체 |
| 원자량 | 289 | 밀도 | 10 g/cm3 |
| 녹는점 | −73 °C | 끓는점 | 107 °C |
| 용융열 | // kJ/mol | 증발열 | 38 kJ/mol |
| 원자가 | // | 이온화에너지 | // kJ/mol |
| 전기음성도 | // | 전자친화도 | // kJ/mol |
| 발견 | 두브나 연구소 (1998) | ||
| CAS 등록번호 | 54085-16-4 | ||
| 이전 원소 | 니호늄(Nh) | 다음 원소 | 모스코븀(Mc) |
1. 개요
플레로븀의 바닥상태 전자배치도
Flerovium
원자번호 114번.
이름의 유래는 러시아 두브나 연구소의 설립자 게오르기 니콜라예비치 플료로프(Georgiy Nikolaevich Flerov, 1913.3.2~1990.11.19). 두브나 연구소는 이미 105번 더브늄으로 명명된 관계로 부득이하게 설립자의 이름을 사용했다고 한다.
2. 상세
1998년 플루토늄-244와 칼슘-48을 충돌시키는 방법으로 합성되었으며, 납 바로 아래 있으나 비활성 기체와 유사하지 않을까 하는 논의가 있었고, 심지어 원자 단위에서 진행한 실험에서도 납보다는 비활성 기체에 더 가까운 모습을 보였다. 합성에 성공한 동위원소는 플레로븀 284~289가 있는 상황.탄소족 원소의 추세대로라면 이 원소는 납보다 녹는점이 낮은 고체 원소여야 하겠으나, 플레로븀 원자를 합성하여 금 표면에 흡착시키는 실험에서는 매우 약한 금속 결합을 보였으며, 이를 이용해 추정한 결과 플레로븀의 끓는점은 약 -60 ℃ 정도일 것이라고 한다. 관련 영상 참고로 납의 끓는점은 1749 ℃ 이다. 끓는점이 위의 원소에 비해 급격히 낮아진 이유는 상대론적 효과에 의한 전자껍질 닫힘이 원인이라고 한다. 같은 이유로 준금속 라인[1] 밖에 위치한 원소임에도 불구하고 준금속일 가능성도 있다.
그러나 이후의 분석 결과에 따르면, 플레로븀은 매우 낮은 녹는점(-73 ℃)과 휘발성을 가진 액체 원소로 예상된다. 이는 액체(및 액체로 예측되는) 원소들 중 가장 낮은 것이다. 끓는점은 107 ℃로 예측되었다. #
상대론적 효과에 의한 전자껍질 닫힘으로 인해 납과는 다른 화학적 성질을 지니며, 같은 족에 위치한 원소들보다 반응성이 약할 것이라고 한다. 이산화 플레로븀(FlO2),[2] 사수소화 플레로븀(FlH4)[3] 등은 화학적으로 불안정하여 저절로 분해될 것으로 예상된다. 다만 일산화물(FlO)은 안정적일 것으로 예측되었다.
안정성의 섬 이론에 따르면 플레로븀-298은 섬 중앙에 위치한 동위 원소로 반감기가 길 것이라고 한다.[4] 또한 이미 발견된 플레로븀 동위원소에서도 중성자가 많아질수록 반감기가 길어지는 추세를 보이고 있다. 합성에 성공한 동위원소중 가장 무거운 플레로븀-289는 1.9초의 반감기를 가지며, 아직 검증되지 않은 플레로븀-290은 19초의 반감기를 가질 것으로 추정된다.
플레로븀-298을 합성해내기 어려운 이유는 현재의 인공합성 기술로는 도저히 중성자가 많은 핵을 만들어낼 수 없기 때문이다. 현재 합성은 무거운 핵 하나를 타깃으로 하고 가벼운 핵을 가속한 후 충돌시켜서 만드는데, 이 방식으로는 기껏해야 양성자 대 중성자수 비율이 1:1.5 까지가 한계이다.[5] 그런데 플레로븀-298은 그 비중이 1:1.61이다. 그래서 만약 합성을 한다면 무거운 핵 두 개를 서로 충돌시켜 '반합성(quasifusion)'방식으로 만들어내는 방법이 제안되고 있다. 만약 그게 가능하다면, 가능한 조합은 다음과 같다:
238U + 238U → 298Fl + 170Yb
2018년에 실제로 우라늄-238을 사용한 반합성 실험이 진행되었는데, 여기서는 플레로븀-298 대신
멘델레븀과 같은 비교적 가벼운 원소만이 합성되었다. 또한 기존에 알려진 것과는 다른 에너지를 가진 알파 입자들이 검출되었는데, 아직 확인되지 않은 새로운 동위원소가 합성된 것으로 추정된다. 플레로븀-298을 합성하기 위해서는 퀴륨 등 우라늄-238보다 무거운 핵을 가진 원소를 이용한 반합성 과정이 필요할 것으로 보인다.2021년 현재 물리적 및 화학적 성질이 연구된 가장 무거운 원소이다. 플레로븀과 같은 초중원소의 물리 또는 화학 실험은 원자 단위에서 빠른 시간내에 진행한다. 다만 아직 합성된 화합물은 없는 상황이다. 플레로븀보다 무거운 원소들의 경우 알려진 동위원소들의 반감기가 모두 1초 미만이므로 실험이 어렵다.
일부 과학자들은 코페르니슘과 플레로븀을 묶어 일반 금속 원소와 비활성 기체 사이에 해당하는 분류인 휘발성 금속(Volatile Metals)으로 분류할 것을 주장하고 있다. 이들은 매우 약한 금속 결합으로 인한 높은 휘발성을 가지는 동시에 화학 반응성은 낮을 것으로 예측되기 때문이다.
2012년 10월 24일 모스크바의 러시아과학아카데미 산하 '중앙 학자의 집'에서 리버모륨과 함께 명명식을 열었다.
네이버캐스트 '플레로븀'
[1]
붕소 ~ 아스타틴 ~ 오가네손(추정)
[2]
이산화납 등 다른 탄소족 원소의 이산화물이 안정적인 것과 대조적이다.
[3]
수소화물에 붙이는 접미사 -ane을 붙여 플레로베인(Flerovane)으로도 불린다.
[4]
이 동위 원소의 반감기 추정치는 예측마다 다르지만 적어도 수 분~수 일에서 많으면 수천~수십억(!) 년까지 다양하다.
[5]
참고로 이는 인공합성 과정에서 칼슘-48이 애용되는 이유이다. 가볍고 안정한 핵중에서 중성자 비율이 높기 때문.