テネシン（元素117）解説：超重ハロゲンの性質・発見史と特徴

テネシン（元素117）の性質・発見史をわかりやすく解説。超重ハロゲンの特徴、合成の経緯と最新知見を図表でまとめた入門ガイド。

テネシン（旧ウンウンセプチウム）は、超重量級の人工化学元素である。記号はTs、原子番号は117である。全元素の中で最後から2番目に重い元素である。周期表ではハロゲンがある17族に属する。その性質はまだ完全には分かっていない。おそらくメタロイドであろう。テネシンの発見は、2010年にロシアとアメリカの科学者たちによって発表された。共同研究です。2019年現在、最も新しく発見された元素である。

基礎データと命名

元素記号：Ts　原子番号：117。正式名称「テネシン（Tennessine）」は、元素の合成に貢献した米国テネシー州（Oak Ridge National Laboratory、Vanderbilt University、University of Tennessee など）にちなんで命名され、国際純正・応用化学連合（IUPAC）により2016年に承認されました。命名以前の仮称は「ウンウンセプチウム（Ununseptium, Uus）」でした。

発見と合成方法

テネシンは自然界には存在せず、粒子加速器での核融合反応により人工的に合成されます。代表的な合成反応は、ベーケリウム（249Bk）にカルシウム（48Ca）を衝突させる方法で、非常に少数の原子が生成され速やかに崩壊するため、合成・確認は高度な検出技術と多施設の共同研究を要します。発見は2009年頃の実験成果が2010年に発表され、その後の査定を経てIUPACが業績を認めました。

同位体と放射性

テネシンは安定同位体を持たず、合成される同位体はすべて放射性です。生成された原子は極めて短い半減期（通常ミリ秒から数秒、あるいは数十秒程度）でα崩壊や核分裂を起こします。観測された同位体とその崩壊チェーンの解析が、存在確認の主要証拠になっています。

化学的・物理的性質（予測）

• 周期表上は17族（ハロゲン）に属するため、ハロゲン類似の性質を持つと予想されますが、重い元素特有の高い相対論的効果により性質は単純に上の族元素と同じではありません。
• 理論計算では電子配置は7p殻に特徴を持ち、電子状態のエネルギー分裂（7p1/2 と 7p3/2 の分裂）などにより化学的性質に変化が生じると考えられています。そのため、酸化状態や結合性が上位ハロゲン（例えばイオウや臭素）と異なり、より金属性を示す可能性が指摘されています（「メタロイド的」性質）。
• 物理的性質（密度、融点、外観など）は実験的に測定されておらず、理論値のみが存在します。

実験的化学の現状と課題

超重元素は原子が極めて短命であり、生成量もごく僅かのため、化学的性質の直接測定には非常に高い技術が必要です。テネシンについても、周期表に基づく予測と少数の実験的試みが行われていますが、確定的な化学的性質の記述には至っていません。今後、より高感度な単一原子化学実験や理論計算の改善により、ハロゲンとしての振る舞いの検証が期待されています。

利用と安全性

テネシンは基本的に研究目的でのみ合成され、その極短命性から実用的用途はありません。放射性が強く、生成された原子は速やかに崩壊するため、取り扱いは高度に制御された放射線安全の下で行われます。

まとめと今後

テネシンは元素周期表で非常に興味深い位置にあり、相対論的効果が顕著に現れることで既存の化学的直観が通用しにくい超重元素の代表例です。今後の課題は、より多くの原子を合成し化学的性質を実験的に確かめること、そして理論と実験を組み合わせて周期表の極限での振る舞いを理解することです。

補足：この記事は公開されている研究と理論に基づいた一般向けの説明です。最新の実験結果やIUPACの公式発表など、一次情報の参照を推奨します。

歴史

ディスカバリー前

2004年、ロシアのモスクワ州ドゥブナにある合同原子核研究所（JINR）のチームは、117番元素を合成（創製）する実験を計画した。原子の陽子の数が117個であることから、117番元素と呼ばれる。そのためには、ベルケリウム（97番元素）とカルシウム（20番元素）を融合させる必要があった。しかし、世界で唯一ベルケリウムを生産しているオークリッジ国立研究所のアメリカチームは、しばらくベルケリウムの生産を中止していた。そこで、彼らはまず、カリホルニウム（98番元素）とカルシウムを使って118番元素を合成した。

ロシアの研究チームがベルケリウムを使いたかったのは、実験に使われたカルシウムの同位体であるカルシウム48が、陽子20個、中性子28個であるからだ。これは、陽子より中性子の方がはるかに多い、最も軽い安定核（原子の中間部分）である。亜鉛68はこの種の原子核の中で2番目に軽い原子核ですが、カルシウム48より重くなります。テネシンは陽子が117個あるので、カルシウム原子と結合するためにはもう一つ陽子数97個の原子が必要で、ベルケリウムは陽子数97個である。

実験では、ベルケリウムを標的にして、カルシウムをビーム状にして発射する。このカルシウムビームは、ロシアで天然カルシウムに含まれる微量のカルシウム48を化学的手段で除去して作られたものです。実験後に作られる原子核は、より重く、安定性の島に近いものになります。これは、非常に重い原子でもかなり安定しているものがあるという考え方です。

テネシー州の発見

2008年、アメリカのチームは再びベルケリウムを作り始め、そのことをロシアのチームに伝えました。このプログラムでは、22ミリグラムのベルケリウムが作られ、これで実験に十分であることがわかった。その後すぐに、90日かけてベルケリウムを冷却し、さらに90日かけて化学的手段で純度を高めた。使用したベルケリウムの同位体であるベルケリウム249の半減期は330日しかないため、ベルケリウムの標的を早くロシアに持っていかなければならなかった。つまり、330日後には、全体の半分がベルケリウムでなくなってしまうのだ。実は、ターゲットを作ってから半年後に実験を始めなければ、実験に必要なベルケリウムが足りず、実験が中止になっていたかもしれないのです。2009年夏、ターゲットは5つの鉛製コンテナに詰め込まれ、ニューヨークからモスクワまで民間機で送られた。

両チームとも、ベルケリウムのターゲットをロシアに送る前に、アメリカ・ロシア間の官僚的な障害に立ち向かい、時間通りに到着するようにしなければならなかった。しかし、まだ問題は残っていた。ロシアの税関が、書類の不備や不足を理由に2度も入国を許可しなかったのだ。5回大西洋を越えても、数日で到着した。モスクワに着いたターゲットは、ウリヤノフスク州のディミトロブグラードへ送られた。ここで、ターゲットはチタンの薄いフィルム（レイヤー）の上に置かれた。このフィルムはドゥブナへ送られ、JINRの粒子加速器の中に入れられた。この粒子加速器は、超重元素を生成するための世界で最も強力な粒子加速器である。

実験は2009年6月に開始された。2010年1月、フレロフ核反応研究所の科学者たちは、2つの崩壊連鎖によって原子番号117の新元素の崩壊を発見したことを研究所内で発表した。奇数・奇数の同位体は、6回のアルファ崩壊を経て自然（突発）核分裂を起こす。奇数偶数番目の同位体は、核分裂の前に3回のアルファ崩壊を起こす。2010年4月9日、Physical Review Letters誌に正式な報告書が発表された。それによると、崩壊連鎖で言及された同位体は、²⁹⁴ Tsと²⁹³ Tsであることがわかった。その同位体は以下のように作られた。

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹⁴ Ts + 3 n (1イベント)

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹³ Ts + 4 n (5イベント)

テネシンの合成に使用されたベルケリウムターゲット（溶液状態

質問と回答

Q:テネシンのシンボルは何ですか?

Q:テネシンの原子番号は何番ですか?

Q:テネシンは周期律表の何族に属しますか?

Q:どのような性質がありますか?

Q:テネシンは誰が発見し、いつ発表されたのですか?

Q:現在、研究目的以外に使われているのですか?

Q:名前の由来は何ですか?

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