Iso	AN	Semivida	MD	ED (MeV)	PD
²⁸²Rg	sin	0,5 s	a	9,00	²⁷⁸Mt
²⁸¹Rg^[6]	sin	26 s	FE (90%)
²⁸¹Rg^[6]	sin	26 s	a (10%)		²⁷⁷Mt
²⁸⁰Rg	sin	3,6 s	a	9,75	²⁷⁶Mt
²⁷⁹Rg	sin	0,17 s	a	10,37	²⁷⁵Mt
Nomes s'inclouen els isotops de semivida superior als 0,1 segons

El roentgeni es l'element quimic sintetic de simbol Rg i nombre atomic 111. Forma part del 7e periode de la taula periodica i del grup 11. La massa atomica dels isotops que s'ha aconseguit sintetitzar es de 272, el que el fa un atom superpesant. El seu unic isotop te una vida de 15 ms fins que es converteix en un atom de meitneri. Donada la seva presencia al grup 11 es un metall de transicio i com a tal se suposa que es metal*lic i solid.

Historia

[modifica]

Taula periodica amb la casella del roentgeni destacada al GSI.

Wilhelm Conrad Rontgen.

El roentgeni fou sintetitzat el 8 de desembre de 1994 per un equip internacional dirigit pel fisic nuclear alemany Sigurd Hofmann (1944-) en els laboratoris de la Societat per a la Investigacio en Ions Pesants (GSI) a Darmstadt, Hessen, Alemanya,^[7] i es confirma el 2003 mitjancant un experiment independent dut a terme per investigadors de l'accelerador lineal RIKEN del Japo.^[8]

El 1986, cientifics russos de l'Institut de Recerca Nuclear de Dubna (IURN), Russia, havien intentat obtenir-lo per bombardeig de bismut amb niquel, pero no aportaren proves suficients d'haver aconseguit sintetitzar el nou element. Tanmateix, l'equip alemany aconsegui sintetitzar 3 atoms de l'isotop 272, amb una vida mitjana d'1,5 mil*lisegons. L'estrategia utilitzada consisti a bombardejar bismut 209 amb ions de niquel 64, buscant que els ions de niquel penetressin fins al nucli del bismut i es fusionessin per a donar un nou element mes pesant. Aquest bombardeig havia de fer-se controlant l'energia del bombardeig d'ions niquel, ja que un exces d'energia permetria accedir al nucli de bismut i fissionar-lo o, per contra, un defecte d'energia provocaria que no fos capac de superar les repulsions i el niquel no assoliria el nucli. La reaccio fou:^[8]

${\ce {^209_83Bi + ^64_28Ni -> ^272_111Rg + ^1_0n}}$

El mateix nuclid fou obtingut al Laboratori Nacional Lawrence de Berkeley bombardejant amb cations de coure 65 nuclis de plom 208:^[9]

${\ce {^208_82Pb + ^65_29Cu -> ^272_111Rg + ^1_0n}}$

L'1 de novembre de 2004, la Unio Internacional de Quimica Pura i Aplicada (IUPAC) aprova el nom de roentgeni, simbol Rg, en honor del fisic alemany Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923), descobridor dels raigs X el 1895 i primer guardonat amb el Premi Nobel de Fisica en 1901.^[8]

Propietats

[modifica]

Grup	11
Periode
4	29 Cu
5	47 Ag
6	79 Au
7	111 Rg

A banda de les propietats del nucli, no s'han determinat propietats del rontgeni o dels seus compostos; aixo es degut a la seva produccio extremadament limitada i costosa^[10] i al fet que el rontgeni (i els seus antecessors) es descomponen molt rapidament. Les propietats del rontgeni metall segueixen sense coneixer-se i nomes es disposa de prediccions.

Propietats quimiques

[modifica]

La quimica aquosa de Rg(I) s'ha estudita en comparacio amb la dels altres cations del grup 11: Au(I), Ag(I) i Cu(I). Utilitzant la teoria del funcional de la densitat, s'ha estudiat la formacio de complexos de monoamines a partir d'ions aquo en la fase gasosa i es s'ha extrapolat a dissolucions aquoses. S'ha predit que el Rg(I) es un acid de Lewis fort, mes suau que Au(I). S'han estudiat els halogenur, cianur i isocianur. Aixi es preveu que el cianur de roentgeni(I) ${\ce {RgCN}}$ tingui un enllac mes curt que el del cianur d'or(I) ${\ce {AuCN}}$ , amb un caracter covalent que sorgeix de l'estabilitzacio relativista de l'orbital 7s.^[11]

El roentgeni es el nove membre de la serie 6d dels metalls de transicio.^[12] Calculs sobre la seva potencial d'ionitzacio, radi atomic i radi ionic son similars als del seu homoleg mes lleuger l'or, la qual cosa implica que les propietats basiques del rontgeni es semblaran a les dels altres elements del grup 11, es a dir coure, plata i or; tanmateix, tambe es preveu que mostri diverses diferencies pel que fa als seus homolegs mes lleugers.^[2]

Es prediu que el roentgeni sigui un metall noble. El potencial de reduccio d'1,9 V per al parell Rg³⁺/Rg es mes gran que l'1,5 V per al parell Au³⁺/ Au. La primera energia d'ionitzacio prevista del rontgeni de 1020 kJ/mol gairebe coincideix amb la del gas noble rado a 1037 kJ/mol.^[2] Basat en els estats d'oxidacio mes estables dels elements mes lleugers del grup 11, es preveu que el rontgeni mostri estats d'oxidacio +5 i +3 estables, amb un estat +1 menys estable. Es preveu que l'estat +3 sigui el mes estable. S'espera que el roentgeni (III) tingui una reactivitat comparable a la de l'or (III), pero hauria de ser mes estable i formar una varietat mes gran de compostos. L'or tambe forma un estat -1 una mica estable a causa dels efectes relativistes, i s'ha suggerit que el roentgeni tambe ho podria fer:^[2] no obstant aixo, s'espera que l'afinitat electronica del roentgeni sigui al voltant de 1.6 eV, significativament mes baix que el valor de l'or de 2.3 eV, per la qual cosa els roentgenids poden no ser estables o fins i tot possibles.^[13] Els orbitals 6d es desestabilitzen per efectes relativistes i interaccio espin-orbita prop del final de la quarta serie de metalls de transicio, la qual cosa fa que l'alt estat d'oxidacio sigui roentgeni (V) mes estable que el seu homoleg mes lleuger, l'or (V) (nomes conegut en pentafluorur d'or, Au₂F₁₀) ja que els electrons 6d participen en la unio a mes mesura. Les interaccions espin-orbita estabilitzen els compostos de rontgeni molecular amb mes electrons 6d d'enllac; per exemple, s'espera que RgF₆^- sigui mes estable que RgF₄ ^-, que s'espera que sigui mes estable que RgF ₂ ^-.^[2] L'estabilitat de RgF ₆ ^- es homologa a la de AuF ₆ ^-; l'analeg de plata AgF ₆ ^- es desconegut i s'espera que sigui nomes marginalment estable a la descomposicio en AgF₄ ^- y F₂. A mes, s'espera que Rg₂F₁₀ sigui estable a la descomposicio, exactament analoga a Au₂F₁₀, mentre que Ag₂F₁₀ hauria de ser inestable a la descomposicio en Ag₂F₆ i F₂. L'heptafluorur d'or, AuF₇, es coneix com un complex de difluorur d'or (V) AuF₅*F₂, que es mes baix en energia del que seria un heptafluorur d'or (VII) veritable; En canvi, es calcula que RgF₇ es mes estable com a heptafluorur de roentgeni (VII) veritable, encara que seria una mica inestable, la seva descomposicio en Rg₂F₁₀ i F₂ alliberant una petita quantitat d'energia a temperatura ambient.^[14] S'espera que el rontgeni(I) sigui dificil d'obtenir.^[2]^[15]^[16] L'or forma facilment el cianur complex Au(CN )-
2, que s'utilitza en la seva extraccio del mineral mitjancant el proces de cianuracio de l'or; S'espera que el rontgeni faci el mateix i formi Rg(CN)-
2.^[17]

La quimica probable del rontgeni ha rebut mes interes que la dels dos elements anteriors, meitneri i darmstadti, ja que s'espera que les subcapes de valencia dels elements del grup 11 es contreguin relativistament mes fortament al rontgeni.^[18] Els calculs sobre el compost molecular RgH mostren que els efectes relativistes dupliquen la forca de l'enllac rontgeni-hidrogen, encara que les interaccions espin-orbita tambe ho debiliten en 0,7 eV (16 kcal/mol). Tambe es van estudiar els compostos AuX i RgX, on X = F, Cl, Br, O, Au o Rg. Es preveu que Rg+ sigui l'io metal*lic mes tou, fins i tot mes tou que Au+, encara que no hi ha acord sobre si es comportaria com un acid o com una base. En solucio aquosa, Rg+ formaria l'io aigua [Rg(H2O)2]+, amb una distancia d'enllac Rg-O de 207,1 pm. Tambe s'espera que formi complexos de Rg(I) amb amoniac, fosfina i sulfur d'hidrogen.^[19]

Propietats fisiques i del seu atom

[modifica]

El roentgeni s'ha calculat que te configuracio electronica ${\ce {[Rn] 5f^14 6d^10 7s^1}}$ , i, per la seva posicio a la taula periodica, pertany al grup dels metalls nobles per excel*lencia: coure, argent i or (grup 11); s'ha predit que en el seu estat elemental presenti color argentat i tingui una quimica equivalent als elements del grup mes lleugers.^[8] S'ha predit que tendra estats d'oxidacio +1, +3 i +5, essent el mes estable el +1.^[20]

S'espera que el rontgeni sigui solid en condicions normals i que cristal*litzi a l'estructura cubica centrada en el cos, a diferencia dels seus congeneres mes lleugers que cristal*litzen a l'estructura cubica centrada a les cares, pel fet que s'espera que tingui densitats de carrega d'electrons diferents dels d'ells.^[21] Ha de ser un metall molt pesat amb una densitat del voltant de 22-24 g/cm³; en comparacio, l'element mes dens conegut del que se n'ha mesurat la densitat, l'osmi, te una densitat de 22,61 g/cm³.^[22]^[23]

Els elements estables del grup 11, coure, plata i or, tenen tots una configuracio electronica externa (n-1)d¹⁰ns¹. Per a cadascun d'aquests elements, el primer estat excitat dels atoms te una configuracio (n-1)d⁹ns². A causa de l'acoblament espin-orbita entre els electrons d, aquest estat es divideix en un parell de nivells d'energia en el cas del coure, la diferencia d'energia entre l'estat fonamental i l'estat excitat mes baix fa que el metall es vegi vermellos en el cas de la plata, la bretxa d'energia s'amplia i el color es torna platejat. Tot i aixo, a mesura que augmenta el nombre atomic, els nivells excitats s'estabilitzen per efectes relativistes i en l'or la bretxa d'energia torna a disminuir i el color fa apareixer el daurat. En el cas del roentgeni, els calculs indiquen que el nivell 6d⁹7s² s'estabilitza fins al punt que es converteix en l'estat fonamental i el nivell 6d¹⁰7s¹ es converteix en el primer estat excitat. La diferencia d'energia resultant entre el nou estat fonamental i el primer estat excitat es similar a la de la plata i s'espera que el roentgeni tingui una aparenca platejada.^[24] S'espera que el radi atomic del rontgeni sigui al voltant de 138 pm.^[25]

Isotops

[modifica]

Article principal: Isotops del roentgeni

Del roentgeni se'n coneixen dotze isotops que van dels nombre massic 272 al 283. El roentgeni 272 te un periode de semidesintegracio de 2 ms i es desintegra per emissio d'una particula a en meitneri 268. S'inicia aixi una llarga cadena de desintegracio que finalitza en el plom 208, estable. La primera desintegracio es:^[26]

${\ce {^272_111Rg -> ^268_109Mt + ^4_2He}}$

La majoria d'isotops tenen periodes de semidesintegracio de mil*lisegons o de pocs segons. L'isotop conegut mes estable es el roentgeni 283, que s'ha calculat teoricament que te un periode de semidesintegracio de 10 min.^[27]

La majoria dels isotops coneguts del roentgeni no han estat sintetitzats, sino que apareixen en les cadenes de desintegracio d'elements amb nombres atomics superiors i imparells. Aquests elements son extremadament inestables i es van desintegrant per emissio de particules a, una rere l'altra, produint tot un seguit d'isotops d'elements de nombres atomics inferiors. Per exemple, l'element amb nombre atomic mes alt imparell que s'ha sintetitzat es el tennes (Z = 117), l'isotop tennes 292 es desintegra segons les seguents reaccions que passen pel roentgeni 280:^[28]

${\ce {^{292}_{117}Ts\xrightarrow {-\alpha } \,_{115}^{288}Mc\xrightarrow {-\alpha } \,_{113}^{284}Nh\xrightarrow {-\alpha } \,_{111}^{280}Rg\xrightarrow {-\alpha } ...}}$

Referencies

[modifica]

| ^1,0 ^1,1 Turler, A. <<Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements>>. Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 5, 2, 2004, pag. R19-R25.
| ^2,00 ^2,01 ^2,02 ^2,03 ^2,04 ^2,05 ^2,06 ^2,07 ^2,08 ^2,09 ^2,10 ^2,11 Haire, Richard G. <>. A: The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. 3a edicio. Dordrecht (Paisos Baixos): Springer Science+Business Media, 2006. ISBN 1-4020-3555-1.
| ^3,0 ^3,1 Ostlin, A.; Vitos, L. <>. Physical Review B, 84, 11, 2011. Bibcode: 2011PhRvB..84k3104O. DOI: 10.1103/PhysRevB.84.113104.
| ^4,0 ^4,1 Fricke, Burkhard <<Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties>>. Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry, 21, 1975, pag. 89-144. DOI: 10.1007/BFb0116498 [Consulta: 4 octubre 2013].
| Chemical Data. Roentgenium - Rg, Royal Chemical Society
| Oganessian, Y. T.; Abdullin, F. S.; Alexander, C.; Binder, J.; Boll, R. A.; Dmitriev, S. N.; Ezold, J.; Felker, K.; Gostic, J. M. <249Bk + ⁴⁸Ca reaction including decay properties and excitation function for isotopes of element 117, and discovery of the new isotope ²⁷⁷Mt>>. Physical Review C, 87, 5, 2013. Bibcode: 2013PhRvC..87e4621O. DOI: 10.1103/PhysRevC.87.054621.
| Hofmann, S.; Ninov, V.; Hessberger, F. P.; Armbruster, P.; Folger, H. <<The new element 111>> (en angles). Zeitschrift fur Physik A Hadrons and Nuclei, 350, 4, 01-12-1995, pag. 281-282. DOI: 10.1007/BF01291182. ISSN: 0939-7922.
| ^8,0 ^8,1 ^8,2 ^8,3 Tobal, I.E. <<Z = 111, roentgenio, Rg. Nuevo metal noble con propiedades sin descubrir>>. An. Quim., 115, 2, 2019, pag. 173. Arxivat de l'original el 2020-02-07 [Consulta: 23 abril 2020].
| Matthias Schadel, Dawn Shaughnessy. The Chemistry of Superheavy Elements. 2a edicio. Berlin: Springer Science & Business Media, 2014. ISBN 978-3-642-37466-1.
| Subramanian, S. <<"Making New Elements Doesn't Pay. Just Ask This Berkeley Scientist">> (en angles). , 2019.
| Demissie, Taye B. <<Roentgenium generation>> (en angles). Nature Chemistry, 10, 9, 9-2018, pag. 992-992. DOI: 10.1038/s41557-018-0131-7. ISSN: 1755-4330.
| <>. Platinum Metals Review, vol. 52, 2, 2008, pag. 114-119. DOI: 10.1595/147106708X297486.
| Fricke, Burkhard <<"Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties". Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry. Structure and Bonding. 21: 89-144>> (en angles). , 1975. 10.1007/BFb0116498.
| Conradie, Jeanet; Ghosh, Abhik <<"Theoretical Search for the Highest Valence States of the Coinage Metals: Roentgenium Heptafluoride May Exist">> (en angles). Inorganic Chemistry. 2019 (58): 8735-8738, 15-06-2019.
| Seth, M.; Cook, F.; Schwerdtfeger, P.; Heully, J.-L.; Pelissier, M. <<The chemistry of the superheavy elements. II. The stability of high oxidation states in group 11 elements: Relativistic coupled cluster calculations for the di-, tetra- and hexafluoro metallates of Cu, Ag, Au, and element 111 (La quimica dels elements superpesants. II. L'estabilitat dels alts estats d'oxidacio en els elements del grup 11: Calculs relativistes de grups acoblats per als di-, tetra- i hexafluorometalats de Cu, Ag, Au i l'element 111)>>. J. quimica fisica, 109, 1998, pag. 3935-43. Bibcode: 1998JChPh.109.3935S. DOI: 10.1063/1.476993.
| <>. , vol. 37, 18, pag. 2493-6. DOI: 10.1002/(SICI)1521-3773(19981002)37:18<2493::AID-ANIE2493>3.0.CO;2-F. PMID: 29711350.
| Demissie, Taye B.; Ruud, Kenneth <<.uit.no/bitstream/10037/13632/4/article.pdf Darmstadtium, roentgenium, and copernicium form strong bonds with cyanide (Darmstadtium, roentgenium i copernicium formen enllacos forts amb cianur)>>. International Journal of Quantum Chemistry, vol. 2017, 25-02-2017, pag. e25393. DOI: 10.1002/qua.25393.^{[Enllac no actiu]}
| Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria (2006) <<"Transactinides and the future elements". In Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd ed.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5>>. , .
| Hancock, Robert D.; Bartolotti, Libero J.; Kaltsoyannis, Nikolas (November 24, 2006) <<"Density Functional Theory-Based Prediction of Some Aqueous-Phase Chemistry of Superheavy Element 111. Roentgenium(I) Is the 'Softest' Metal Ion">>. Inorg. Chem. 45 (26): 10780-5, . 10.1021/ic061282s17173436.
| Ahmed, Shakeel. Green and Sustainable Advanced Materials: Applications.. Newark: John Wiley & Sons, Incorporated, 2018. ISBN 978-1-119-52848-7.
| Ostlin, A.; Vitos, L. (2011) <<"First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals". Physical Review B. 84 (11): 113104>> (en angles). , . 10.1103/PhysRevB.84.1131042011PhRvB..84k3104O.
| Gyanchandani, Jyoti; Sikka, S. K <<"Physical properties of the 6 d -series elements from density functional theory: Close similarity to lighter transition metals". Physical Review B. 83 (17): 172101>> (en angles). , 10-05-2011. 10.1103/PhysRevB.83.1721012011PhRvB..83q2101G.
| Kratz; Lieser (2013) <> (en angles). , .
| Turler, A <<"Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements" (PDF). Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences. 5 (2): R19-R25>> (en angles). , 2004. 10.14494/jnrs2000.5.R19.
| Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria <<"Transactinides and the future elements". In Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd ed.)>> (en angles). [Dordrecht, The Netherlands], 2006.
| <<Isotope data for roentgenium-272 in the Periodic Table>>. [Consulta: 2 marc 2023].
| Emsley, John. Nature's Building Blocks : an a-Z Guide to the Elements.. 2a edicio. Oxford: Oxford University Press, Incorporated, 2011. ISBN 978-0-19-257046-8.
| Whitby, Max. <<Isotopes of tennessine>>. Periodictable.com. [Consulta: 20 marc 2023].

Bibliografia addicional

[modifica]

Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. <>. Chinese Physics C, vol. 41, 3, 2017, pag. 030001. Bibcode: 2017ChPhC..41c0001A. DOI: 10.1088/1674-1137/41/3/030001.
Beiser, A. Concepts of modern physics (en ingles). 6th. McGraw-Hill, 2003. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC 48965418.
Hoffman, D. C.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T.. The Transuranium People: The Inside Story (en ingles). World Scientific, 2000. ISBN 978-1-78-326244-1.
Kragh, H. From Transuranic to Superheavy Elements: A Story of Dispute and Creation (en ingles). Springer, 2018. ISBN 978-3-319-75813-8.
Zagrebaev, V.; Karpov, A.; Greiner, W. <>. Journal of Physics: Conference Series, vol. 420, 1, 2013, pag. 012001. arXiv: 1207.5700. Bibcode: 2013JPhCS.420a2001Z. DOI: 10.1088/1742-6596/420/1/012001. ISSN: 1742-6588.