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地球上で最も重い7つの原子とは?|原子質量で考えたとき

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本記事は、7 Heaviest Elements On Earth | By Atomic Mass
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約4分32秒

原子の重さについて語るときには、具体的に話す必要があります。“最も重い”原子を定義付ける方法として、ここでは2つの方法が挙げられます―密度に基づく方法、そして原子質量に基づく方法です。

 

密度の地点から見た最も重い原子は、単位体積当たりの質量により定義付けされ、一立方センチメートルあたりのグラムか、一立方センチメートルあたりのキログラムで通常測定されます。

 

地球上で最も密度が高く、自然に発生する原子は、オスミウムです。この光輝く物質は22.59 g/cm3の密度を持ち、イリジウムと比べた際、密度は少し高めです。

 

重さについて考える別の方法として、原子量に基づき、一つの原子の原子の平均質量を見ていく方法があります。原子質量の標準単位は、単一炭素12原子量の12分の1です。

 

これは、化学の基本概念であり、最も頻繁に起こる化学反応は、原子間での単なる数値関係に基づくからです。以下、原子質量に基づく、地球上で発見された7つの最も重い原子をリスト化しました。

 

メモ:ここで記載される原子には、割合が知られていないものや、まだ確認の取れていないもの、モスコビウムやフレロビウム、ニホニウム、マイトネリウムなどは含んでいません。

 

 

7.ラザホルジウム

原子質量:267

 

ラザホルジウム(Rf)は、1964年に発見された最初の超重元素です。非常に放射性が高く、最も安定したその同位体267Rfは、約78分の半減期を持っています。

 

ラザホルジウムは、カリホルニウム⁻249と炭素12核に粒子を当て、研究室でつくられた人工原子です。合計で16の同位体が、253から270の間での原子量により報告されています。多くの割合で、自発的な分裂経路を通して急速に崩壊します。

 

この原子は、正常な状態下で固体化すると予期されていて、そしてハフニウムと似た化学特性を持つだろうと推定されています。

 

 

6.ドブニウム

写真提供者:ChemistryLearner

 

原子質量:268

 

ドブニウムは放射性のある原子で、1968年にロシアの核研究機関で初めて合成されました。7つの認識された同位体を持ち、その中でも最も安定しているのが、32時間の半減期を持つ268Dbです。

 

ドブニウムは、カリホルニウム⁻249と窒素か、アメリシウム⁻243とネオンの粒子を当てて製造することができます。ドブニウム化学の制限された試験では、この原子が周期的な傾向を無視して、タンタルよりニオブのような反応を示していることが確認されました。

 

この原子は、自然界でも発見されなければ、研究室で大容量につくられるわけでもないことから、理科的研究以外に応用されることはありません。

 

 

5.シーボーギウム

 

原子質量:269

 

シーボーギウム(Sg)は、1974年にカリフォルニアのローレンス・バークレー研究所で初めて合成されました。研究グループは、カリホルニウム⁻249と酸素⁻18核に粒子を当てて、シーボーギウム⁻263を製造しました。

 

この放射性のある原子の最も安定した同位体(269Sg)は、約14分の半減期を持っています。これまでに、たった少量のシーボーギウム原子が製造されており、その使用目的は純粋に理科的研究のためだけです。

 

この合成化学原子について行われた小規模での研究では、シーボーギウムが正常の状態下だと高密度な重金属であることを示しています。

 

2014年には、日本人研究者たちが炭素原子とシーボーギウムの間で、初めて化学的なつながりを確立し、元素周期表の構成上アインシュタインの相対性理論の効果を分析することへの新しい扉を開くことに成功しました。

 

 

4.ボーリウム

 

原子質量:270

 

ボーリウム(Bh)は、人工的に製造された放射性のある原子で、有名な物理学者ニールス・ボーア氏から名づけられました。ビスマスとクロムイオンの粒子を当てて合成されています。

 

アルファ粒子の放射を通してかなり急速に崩壊することから(270Bhは61秒の半減期を持っています)、この原子を調査するのはとても難しいのです。

 

ボーリウムは自然界では見つからなく、これまででも少量の原子しか製造されていません。観察できる量での分離は実現しない可能性が高いです。

 

 

3.ハッシウム

原子質量:270

 

1984年にドイツ人物理学者に発見され、ハッシウム(Hs)は元素周期表の中でも最も重く高密度な原子の一つです。この原子の9つ全ての同位体がとても短い半減期を持っています:最も安定しているものでも(270Hs)10秒の半減期を持っています。

 

これまででも、ほんの少量のハッシウムが製造されてきました。ですから、その特性はまだ未知なのです。正確な融点、沸点、密度はまだ確認が取れていませんが、この原子は室温で固体化すると信じられています。

 

放射性のあるこの遷移金属は、大容量で製造された場合、そのグループ内の他の原子と反応を起こす可能性が見られます。今のところ、理科的研究以外に、商業的な目的はありません。

 

 

2.テネシン

 

原子質量:294

 

テネシン(Ts)は、2010年に行われた米露共同研究により発見された、2つ目に最も重いと知られている原子です。放射性のある、人工的に製造された原子です。詳しい分類はわかっていませんが、固定化されるものと予測されています。

 

テネシンは、カルシウム⁻48とバークリウム⁻249の核融合反応によって製造されました。これまでに行われた試験では、その原子はたった何百ミリ秒のみ持続しました。

 

テネシンの使用は、ごく少量の製造が理由で、調査目的のみに限られています。その最も安定した同位体(294Ts)は、約80ミリ秒の半減期を持ち、アルファ崩壊を通して崩壊します。

 

 

1.オガネソン

原子質量:294

 

2002年に初めて合成されたオガネソン(Og)は、元素周期表で最も重い原子です。きわめて放射性の高いこの原子は、不活性な気体グループの一員です。驚くことに、化学的に反作用を示した初めての希ガスなのです。

 

2005年以降、たった6つのオガネソン原子が認識されています。とても珍しい物理的、化学的な特質を示していて、その多くがいまだに未知の世界です。

 

オガネソンはとても不安定で(約0.89ミリ秒の半減期)自然に発生もしないので、健康被害を心配する必要もありません。

 

自然発生する最も重い原子:ウラン

紫外線の下で育つウランガラス|提供先:ウィキペディア・コモンズ

 

原子質量:238.0289

 

60年間にわたり、ウラン(U)は豊かな集中的エネルギー源として使用されてきました。地殻内で発見された最も重い原子であり、金より500倍、銀より40倍一般的です。

 

ウランは放射性のある原子ですが、放射性のある他の原子に比べれば、崩壊の速度はもっとゆっくりです。最も発生しやすい形状(ウラン⁻238)は約4.5十億の半減期を持っています。

 

ウランは、原子力発電所で電力発電のため核燃料として使用されることがほとんどです。1キログラムあたりのウラン⁻235は、80テラジュールのエネルギ―を生産することができ、3000トンの石炭と同等のエネルギー生産が可能です。

 

きわめて有毒な原子です:六価ウラン化合物の摂取は、免疫システムへの損害と先天性欠損症に大きく影響します。

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