1、鎶（Copernicium）是一种极强的放射性元素，目前只能在实验室中合成，化学符号是 Cn，原子序数是112。鎶通过 衰变成为 273Ds，半衰期最长的鎶的同位素为 285Cn，有 11 分钟。该元素最早由德国达姆施塔特重离子研究中心（GSI）由西格霍夫曼（Sigurd Hofmann）和维克托尼诺夫（Victor Ninov）领导的研究团队在 1996 年合成出来。在元素周期表中，鎶元素属于 d 区元素，同时也是锕系后元素。鎶和 金(Gold)的化学反应显示它是一种易挥发的金属。计算显示，鎶与比它轻的同族元素有较大的差异。最显著的不同就是鎶在 7s 层前少了两个 6s 层的电子。因此，根据
2、相对论效应，鎶是一种过渡金属。通过计算，科学家还发现 Cn 能呈稳定的氧化态+4，而汞仅能在极端条件下呈氧化态+4，锌和镉则不能呈氧化态+4。鎶从游离态到化合态所需的能量亦被精确预测。截至目前，科学家用不同的核反应合成了 75 个鎶原子。历史发现该元素最早由德国达姆施塔特重离子研究中心（GSI）西格霍夫曼（Sigurd Hofmann）和维克托尼诺夫（Victor Ninov）领导的研究团队在 1996 年合成出来。他们在重离子加速器中用高速运行的 70锌原子束轰击 208铅靶获得一颗（另一颗被击散）半衰期仅为 0.24 毫秒的 277Cn 原子。制取该元素的核反应方程式为： 2002 年重离
3、子研究中心重复相同实验再次得到一个鎶原子。2004 年，日本一家研究机构也合成出了两个鎶原子 1。名称IUPAC 元素系统命名法中，给第 112 号元素定的临时名称为 Uub（Ununbium）。国际纯化学与应用化学联盟（IUPAC）在经过长期验证后，于 2009 年 6 月正式承认第 112 号元素的合成，并随后邀请 Hofmann 团队为 112 号元素提出一个永久名称。2009 年 7 月 17 日，该团队提议将 112 号元素命名为 Copernicium，缩写 Cp，以纪念著名天文学家哥白尼（Copernicus）。他们称，将其命名为 Cp的原因，是由哥白尼所提出的日心说与化学中的原
4、子结构（拉塞福模型）有很多相似之处。Cp 这个名称未获得 IUPAC 的正式承认。IUPAC 在此后 6 个月的时间内进行审议，听取科学界的意见，并于 2010 年 1 月公布审议的结果。 22009 年 9 月，有人在自然杂志上发表文章 3指出符号 Cp 曾是元素镥(Lutetium)的旧称（Cassiopeium），现在在配位化学中亦用于指环戊二烯（茂，Cyclopentadiene）配体。根据目前 IUPAC 对元素的命名规则，新元素的提议名称是不得与其他元素名称或符号重复的。考虑到上述情况，为了避免歧义，IUPAC 已把提议中的符号 Cp 改为 Cn（Copernicium）。 420
5、10 年 2 月 19 日，德国重离子研究中心正式宣布，经国际纯粹与应用化学联合会确认，由该中心人工合成的第 112 号化学元素从即日起获正式名称“Copernicium”，相应的元素符号为“Cn”。 5在台湾，此元素之中文名称由国立编译馆化学名词审议委员会和中国化学会名词委员会开会讨论后决定命名为鎶 6。全国科学技术名词审定委员会于 2012 年 1 月确定了鎶的简体中文名称，获国家语言文字工作委员会批准后进入国家规范用字，但目前仍不能正常输入。核合成主条目：鎶的同位素超重元素如鎶是由粒子加速器轰击轻元素，诱导核聚变反应。大部分鎶的同位素可用这种方式直接合成，一些较重的只能作为更重元素的衰变
6、产物被观测到。 7核融合反应根据所涉及的能量被分为“热聚变”和“冷聚变”。在热核聚变反应，很轻和高能量弹加速撞向非常重的目标（多数都是锕系元素），从而引发复合核在高激发能（40-50MeV），可能会蒸发掉几个（3 至 5 个）中子。 7在冷聚变反应，产生的融合原子核有一个相对较低的激发能（10-20MeV），从而降低发生裂变反应的概率。由于融合核冷却到基态，它们需要排放的只有一个或两个中子，因此，允许产生更多的富含中子的产物。 8后者是一个独特的概念，从这个地方核聚变声称要实现在室温条件下（见冷聚变）。 9冷聚变在 1996 年重离子研究中心首次进行合成鎶的冷核聚变反应，并报告检测到两个 27
7、7Cn 的衰变链。2000 年，他们撤回了此前的发表。在 2000 年重复的反应，他们希望能够进一步合成鎶原子。他们企图测量 1N 激发能，但在 2002 年的 70Zn 束遭受了失败。277Cn 的发现在 2004 年被日本理化学研究所证实，那里的研究人员进一步发现两个原子的同位素，并能确认整个衰变链的衰变量据。277Cn 合成成功后，重离子研究中心在 1997 年使用 68Zn 进行了反应，研究同位旋（富含中子）对化学产量的影响。该实验开始后，采用 62Ni 和 64Ni 离子合成一个鐽同位素。由于没有检测到 275Cn 的衰变链导致截面限制在 1.2 PB。1990 年，一些初步迹象显示
8、，鎶的同位素在多 GeV 的质子照射钨靶的情况下形成，重离子研究中心和耶路撒冷大学合作研究了下列反应。他们探测到一些自发裂变活动和 12.5MeV 的 衰变，这两者给指向辐射俘获产品 272Cn 或 1N 蒸发残渣271Cn。技术工作组和联合工作方案的结论是需要更多的研究来证实这些结论。热聚变1998 年，俄罗斯杜布纳 Flerov 核研究实验室（FLNR）开始了一个研究项目：使用钙-48 核的“暖”聚变反应，合成超重元素。1998 年 3 月，他们声称已经达到以下反应：(=3,4)新合成的 283Cn 自发裂变成较轻的核素，半衰期约为 5 分钟。 10该产物的长半衰期使科学家发起第一次针对鎶
9、的化学气态实验。2000 年，杜布纳的 Yuri Yukashev 重复实验，但未能证实任何半衰期为 5 分钟的自发裂变。2001 年实验被重复，自发裂变造成的八块碎片被发现积累于低温部分，表明了鎶类似氡的属性。不过，现在有些科学家严重怀疑这些结果的由来。为了确认鎶的合成，同样的团队在 2003 年 1 月成功地重复了反应，证实了衰变模式和半衰期。他们还能够计算出估计的自发裂变活动质量至285。 11美国的劳伦斯伯克利国家实验室团队在 2002 年进行的反应无法检测到任何自发裂变，计算的截面限制在 1.6 PB。 12在 2003-2004 年杜布纳的团队使用稍微不同的设置：杜布纳天然气填充反
10、冲分离器（DGFRS）重复反应。这一次， 283Cn 被发现以 9.53 MeV 进行 衰变，半衰期约为 4 分钟。 282Cn 也在 4N 通道被观察到（蒸发掉 4 中子）。 132003 年，德国重离子研究中心进行了搜索五分钟自发裂变活性的化学实验。像杜布纳的团队，他们能够在低温部分探测到七块自发裂变碎片。然而，这些自发裂变事件不相关，这表明他们不是从实际直接自发裂变的鎶原子核，并对原本得出类似氡般的化学性能提出质疑。 14在杜布纳公布 283Cn 不同的衰变属性后，重离子研究中心的团队在 2004 年 9 月重复实验。他们无法检测到任何自发裂变事件和计算的截面限制1.6 PB 为检测一个
11、事件，而不是由杜布纳报道的 2.5 PB 产量。2005 年 5 月，重离子研究中心进行了物理实验，并确定了 283Cn 的单个原子具有半衰期短的自发裂变，暗示以前未知的自发裂变分支。 15 然而，杜布纳初步共观察了数次直接自发裂变事件，但已经错过了母核的 衰变。这些结果表明情况并非如此。283Cn 的新衰变量据被证实在 2006 年的 PSI-FLNR 联合实验(旨在探测鎶的化学性质)。 283Cn 的两个原子，被观察到在 287Fl 的衰变产物中。实验表明，鎶表现为典型的 12 族成员，是化学性质不稳定的金属。最后，重离子研究中心的小组在 2007 年 1 月成功地重复他们的物理实验和检测
12、 283Cn 的三个原子，确认双方的 衰变和自发裂变的衰变模式。 16因此，5 分的自发裂变活动仍未经证实和不明。它可能是一个核异构体，即 283bCn，其截面依赖于准确的生产方法。FLNR 的小组于 2004 年研究了这个反应。他们无法检测到任何鎶原子和计算截面限制在 0.6 PB。该小组认为这表明，中子质量数为复合核对蒸发残渣的产量有一个作用。衰变产物蒸发残留 观测到的鎶同位素285Fl 281Cn17294Uuo, 290Lv, 286Fl282Cn18291Lv, 287Fl 283Cn19292Lv, 288Fl 284Cn20293Lv, 289Fl 285Cn21鎶也作为 Fl
13、的衰变产物被观察到。Fl 目前有五种已知的同位素，所有这些都被证明通过阿尔法衰变成为鎶原子，质量数 281 至 285。其中质量数 281，284 和 285 的鎶同位素迄今只能作为 Fl 的衰变产物被观察到。Fl 本身也是 Lv 或 uuo 的衰变产物。迄今为止，还没有其他元素被指能衰变到鎶。例如，2006 年 5 月，在杜布纳小组（JINR）确定 282Cn 作为 uuo 通过 衰变序列的最终产物。结果发现，最后核经过自发裂变成为较轻的核素。 18于 1999 年声称合成 293Uuo 时， 281Cn 被确定以 10.68MeV 进行 衰变，半衰期 0.9 毫秒。 22 报告是在2001
14、 年撤回。这种同位素终于在 2010 年被合成，其衰变特性意味着以前的数据有伪造成份。化学属性推算的化学属性氧化态 鎶是 6D 系列过渡金属的最后一个成员和在周期表中最重的 12 族元素，位于锌，镉和汞下面。根据预测鎶与其他较轻的 12 族元素有显著差异。由于稳定的 7S 电子轨道和相对论效应造成 6D 的不稳定性，Cn 2+很可能有着Rn5f 146d87s2的电子组态，不像它的同族元素。 在水溶液，鎶很可能形成+2 和+4 氧化态，后者一个是更稳定。在较轻的 12 族成员，其中+2 氧化态是最常见的，只有汞能显示+4 氧化态，但它极少见，只有一个已知化合物（四氟化汞，HgF 4），且只能在
15、极端条件下存在。 23 而鎶类似的化合物 CnF4预计将更加稳定。双原子离子 Hg2+2 具有氧化态汞+1 是众所周知的，但是 Cn2+2 离子预计将是不稳定的，甚至不存在。 24实验化学原子气态鎶有基态电子组态Rn5f 146d107s2，所以鎶应该属于周期表的 12 族，根据构造原理。因此，它应该表现为汞较重的同系物，形成强大的汞化合物与二元贵金属如金。实验探测反应性方面，鎶都集中在吸附的 112 号元素到金表面在不同温度下进行，以计算出吸附焓值。由于相对稳定的 7S 电子，鎶表现出类似氡的属性。实验是同时形成的汞和氡放射性同位素，允许比较吸附特性。第一个实验使用了 238U(48Ca,3
16、n)283Cn 反应。 检测到自发裂变同位素与半衰期为 5 分钟。分析数据表明，鎶比汞更不稳定和似乎具有惰性气体的属性。然而，就合成 283Cn 怀疑这些实验结果。由于这不确定性，JINR，FLNR-PSI 团队在 2006 年 4 月 5 月做了探查这同位素的综合试验 242Pu(48Ca,3n)287Fl。在这个实验中， 283Cn 的两个原子被明确标识和吸附性能表示鎶是一个更不稳定的汞同系物，由于与黄金形成弱的金属-金属键，它被置于周期表的 12 族。2007 年 4 月，该实验重复和另外三个 283Cn 原子被验明正身。吸附特性被证实，并表示鎶是具有吸附性能的。 25在科学昌盛的 20
17、 世纪，利用人工方法把一种化学元素转变为另一种元素并不是不可能的。这不仅仅是因为科学家已经了解到，原子是由原子核和电子组成的，原子核又是由质子和中子组成的，而且他们还掌握了强大的足以轰开原子核大门的武器，把原子分裂开来，并重新组成新的原子。为这一研究工作奠定理论和实验基础的是英国化学家和物理学家卢瑟福。 1910 年，卢瑟福进行了著名的 粒子轰击金箔的实验，他发现大多数 粒子能够穿过金箔继续向前行进，也有一部分 粒子改变了原来行进的方向，但改变的角度不大。只有极少数的 粒子被反弹了回来，好像碰到了坚硬的不可穿透的物体。卢瑟福认为，这个实验说明金原子中有一个体积很小的原子核，原子的质量和正电荷都
18、集中在原子核内。 粒子通过原子中的空间部分时，不会受到阻力，可以顺利地穿过，但如果碰到原子核，则互相排斥（ 粒子和原子核都带正电） ， 粒子就会被弹回来。卢瑟福设想，金原子核中有 79 个质子和 118 个中子，质量太大， 粒子和金原子核之间的排斥力太大，并不能把金原子核轰开。如果采取两种措施：一方面用能量很高的 粒子来轰击；另一方面，把被轰击的对象改为轻的原子核，例如氮原子核（含有 7 个质子和 7 个中子） 。那么， 粒子与氮原子核之间的排斥力要小得多，也许能量很高的 粒子有可能把氮原子核轰开。实验的结果确实像卢瑟福设想的那样， 粒子钻进了氮原子核以后， 粒子中的两个质子和两个中子与氮原子
19、核中的 7 个质子和 7 个中子重新组合后，变成了一个氢原子和一个氧原子。一个原子的原子核被轰开以后，变成了另外两个原子，这意味着化学家已经能够用人工方法合成化学元素了。卢瑟福的发现还改变了 19 世纪以来化学界认为“元素永远不变”的理论。确实，这位曾经获得1908 年诺贝尔化学奖的科学家的探索是具有开创性的。虽然卢瑟福将原子分裂后得到的都是一些轻元素，但是，想要用人工的方法获得重元素也是可能的。只要能够制造出威力更强的“大炮” ，发射出各种高能粒子，就能达到目的。 1929 年，美国加州大学物理系教授劳伦斯设计出回旋加速器，被加速的带电粒子的速度接近光速，具有极高的能量。1940 年起，美国化学家西博格和麦克米伦等人，用回旋加速器产生的高能粒子轰击不同元素制成的靶，先后用人工方法制得了镅（mi） 、锔（j）等 9 种人造元素。到现在为止，各国科学家发现的 95 号到 112 号元素，都是在进行原子核反应时制备出来的
