ウンウンエンニウム(元素119 Uue)とは 性質・合成・用途の予測

119番元素は、化学元素の一つで、周期表上では暫定的に記号が「Uue」とされています。IUPACが付ける系統的な仮名は英語で「ununennium」(日本語ではしばしば「ウンウンエンニウム」と表記されることがあります)が用いられますが、正式な命名は発見者による確認とIUPACの承認を経て決まります。現時点ではこの元素は人工的に合成されておらず、理論計算や類縁元素の性質から多くの性質が予測されています。

概説

元素番号119は周期表で第8周期の第1族に位置づけられ、周期表の縦列から見ると、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムなどのアルカリ金属に相当する位置にあります。したがって、基礎的な予想では価数は+1を取りやすく、金属的な性質を示す可能性が高いと考えられていますが、重い原子では相対論的効果(電子が高速で運動するために現れる量子的・相対論的な影響)が重要になり、軽い族元素とは異なる化学的挙動を示すことが理論的に示唆されています。

合成の試みと現状

これまでアメリカ、ドイツ、ロシア、日本など複数の研究チームが119番元素の合成を試みてきましたが、確実に同定された合成成功例はまだ報告されていません(2024年時点)。合成には重イオン衝突を用いる重い原子核同士の融合反応が用いられ、実験は非常に低い生成確率(断面積)と短い半減期を相手に行われます。過去に計画・実行された試みのうち、2010年代後半から2020年代初頭にかけて日本やロシアの研究グループが119、120番元素の合成実験を計画・実施しましたが、いずれも確認に至っていません。

予測される性質

  • 電子配置と酸化状態:周期表上の位置からは外殻に1個の価電子を持ち、酸化状態は主に+1が予想されます(例:Uue→Uue+)。ただし相対論的効果により8s軌道の結合性やエネルギー準位が変化し、化学的反応性やイオン化エネルギーが古典的予想からずれる可能性があります。
  • 化学的性質:アルカリ金属的な反応性を示すと考えられますが、理論計算ではセシウムやフランシウムよりも反応性が低く、むしろカリウムやルビジウムに近い挙動を示す可能性があると示唆されています。金属的な結晶を作ることが予想されますが、具体的な結晶構造や融点、電気・熱伝導性などは不明です。
  • 物理的性質:原子番号が極めて大きいため原子質量と原子半径は比較的大きくなると予想されますが、相対論的収縮により一部の軌道が予想より小さくなることもあります。密度は非常に高くなる可能性がありますが、測定例がないため不確定です。

同位体と放射能

理論的には、119番元素のすべての同位体は非常に不安定であり、放射性崩壊(α崩壊、崩壊連鎖、核分裂など)を起こすと予測されています。同位体の半減期は一般に極めて短く、生成直後に崩壊してしまうため化学的性質の実験的確認が難しいのが現状です。放射性物質としての性質から、実用的な応用(工業的利用や医療用途など)が期待される可能性はほぼなく、合成と性質解明は主に基礎研究の対象になります。

合成方法と実験上の課題

119番元素の合成には、大型加速器で重イオンビームを加速し、重い標的核にぶつけて融合反応を起こす手法が用いられます。実験上の主な課題は以下の通りです:

  • 生成断面積が極めて小さいため、多数のビーム時間と高い測定感度が必要。
  • 標的核の入手と取り扱い(短寿命・放射性同位体の場合がある)。
  • 生成直後に崩壊するため、同定には高感度な崩壊連鎖検出や質量・崩壊シグネチャの解析が必要。
  • 背景事象(スプリアス信号や他の核反応由来の崩壊)との識別。

用途と今後の展望

現在のところ、119番元素の用途は主に基礎科学としての価値に限られると考えられます。新しい超重元素の合成と性質解明は、原子核物理学や原子物理学、化学理論の検証にとって重要な意味を持ちます。特に相対論的効果が化学にどのように影響するかを実験的に確かめることは理論の重要なテストになります。

将来的には、より高性能な加速器や検出器、長時間のビーム供給と標的技術の改善により、119番元素の合成と短寿命同位体の同定が実現する可能性があります。確認されれば、発見者に命名権が与えられ、正式名称と記号がIUPACにより承認されることになります(IUPACの命名手続き)。

まとめ:元素119(現行の仮符号 Uue/仮称「ウンウンエンニウム」)は周期表上の第1族に対応する超重元素であり、理論的にはアルカリ金属的性質と+1の酸化状態が予測されますが、相対論的効果により軽い族元素とは異なる挙動を示す可能性があります。すべての同位体は放射性で短寿命とされ、現時点で実験的合成は確認されていないため、用途は研究目的に限られる見込みです。

質問と回答

Q: ユニ・ミレニアムとは何ですか?


A: ウヌヌメンは記号Uueを持つ予測化学元素です。

Q: シンボルUueの意味は?


A: Uueという記号はIUPACによって作られた代用名で、ラテン語で「1-1-9-ium」という意味です。

Q: 以前にもウンヌンは誕生していたのですか?


A: いいえ、ウンウン元素は原子番号が最も小さい元素で、まだ作られていません。

Q: ウンウン元素の特質は何ですか?


A: ユナイトの性質は不明ですが、多くのことが予想されています。アルカリ金属であると考えられており、すべての同位体が放射性であると予測されています。

Q:どの国がユンヌナイトの製造を試みていますか?


A: アメリカ、ドイツ、ロシアのチームがユンヌナイトの製造に挑戦しましたが、すべて失敗しました。

Q:2019年と2020年にウユニ塩基の研究を計画している国はどこですか?


A: 日本とロシアのチームが、2019年と2020年にユニ・ユニ・ユニ・ユニ・ミレニアムに取り組む予定です。

Q: ユニ・ユニ・ユニバーシアムは、なぜ "Uue "と呼ばれることがあるのですか?


A:ユネッサムは、ラテン語で "one-one-nine-ium "を意味するIUPACによって、恒久的な名称が決定されるまでの間に作られた代用名称であるため、Uueと呼ばれることがあります。

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