Nihoni: Element químic amb nombre atòmic 113

Està situat al 7è període i a la part baixa del grup 13, del bor. El seu descobriment fou adjudicat de forma oficial als investigadors japonesos del laboratori RIKEN, que aconseguiren sintetitzar i observar l'element el 2004. És el primer element sintètic en ser produït al Japó. És un element radioactiu l'isòtop del qual més estable conegut, nihoni 286, té una vida mitjana de 20 segons. Malgrat que no és possible fer-hi cap experiment químic, es preveu que es comporti com el tal·li, l'element que té a sobre dins d'aquest grup. A diferència d'altres elements del bloc p, es preveu que mostri algunes característiques dels metalls de transició.

Nihoni
113Nh
copernici ← nihoni → flerovi Tl ↑ Nh ↓ (Uhs) Taula periòdica
Aspecte
Desconegut
Propietats generals
Nom, símbol, nombre	Nihoni, Nh, 113
Categoria d'elements	Desconeguda (però probablement un metall del bloc p)
Grup, període, bloc	13, 7, p
Pes atòmic estàndard	[286]
Configuració electrònica	[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p1 (predit) 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (predit)
Propietats físiques
Fase	Sòlid (predit)
Densitat (prop de la t. a.)	16 (predit) g·cm−3
Punt de fusió	700 K, 430 (predit) °C
Punt d'ebullició	1.430 K, 1.130 (predit) °C
Entalpia de fusió	7,61 (extrapolat) kJ·mol−1
Entalpia de vaporització	130 (predit) kJ·mol−1
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació	1, 2, 3, 5 (predit)
Energies d'ionització (més)	1a: 704,9 (predit) kJ·mol−1
	2a: 2.238,5 (predit) kJ·mol−1
	3a: 3.203,3 (predit) kJ·mol−1
Radi atòmic	170 (predit) pm
Radi covalent	172–180 (extrapolat) pm
Miscel·lània
Nombre CAS	54084-70-7
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del nihoni
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD 286Nh sin 20 s α 9,63 282Rg 285Nh sin 5,5 s α 9,74, 9,48 281Rg 284Nh sin 0,48 s α 10,00 280Rg 283Nh sin 0,10 s α 10,12 279Rg 282Nh sin 70 ms α 10,63 278Rg 278Nh sin 0,24 ms α 11,68 274Rg

 

Investigadors del centre japonès RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science (RNC), sota la direcció del físic japonès Kosuke Morita (1957), aconseguiren generar una cadena de sis desintegracions alfa consecutives, produïdes en els experiments duts a terme a la fàbrica de radioisòtops Radioisotope Beam Factory (RIBF), identificat de manera concloent l'element 113 a través de les desintegracions a núclids fills ben coneguts. El resultat, publicat el 2004 en la revista Journal of Physical Society of Japan, fou el primer pas per reclamar els drets del nom de l'element 113 per al Japó. El següent any el sintetitzaren de nou, i novament el 2012.

Aquests investigadors bombardejaren un núclid de bismut 209 amb cations zinc 70 i aconseguiren sintetitzar el nihoni 278.

$${\displaystyle {\ce {_83^209Bi + _30^70Zn -> _113^278Nh + _0^1n}}}$$

 

 

El nihoni 278 és inestable, amb un període de semidesintegració de només 0,344 ms i es desintegra mitjançant l'emissió d'una partícula alfa en roentgeni 274:

$${\displaystyle {\ce {_113^278Nh -> _111^274Rg + _2^4He}}}$$

 

Mentrestant, una col·laboració russo-estatunidenca, entre l'Institut Unificat de Recerca Nuclear a Dubnà i el Laboratori Nacional Lawrence Livermore de Califòrnia, també havia identificat el nihoni com a producte de desintegració del moscovi, i feren una reivindicació del descobriment d’aquests dos elements. Les reaccions són:

$${\displaystyle {\ce {^243_95Am + ^48_20Ca -> ^287_115Mc + 4 ^1_0n}}}$$

 

$${\displaystyle {\ce {^243_95Am + ^48_20Ca -> ^288_115Mc + 3 ^1_0n}}}$$

 

Ambdós isòtops van decaure en 46,6 i 19-280 ms, respectivament, mitjançant l'emissió de partícules alfa, donant nihoni 283 i nihoni 284, respectivament:

$${\displaystyle {\ce {^287_115Mc -> ^283_113Nh + ^4_2He}}}$$

 

$${\displaystyle {\ce {^288_115Mc -> ^284_113Nh + ^4_2He}}}$$

 

 

Posteriorment científics russos i estatunidencs sintetitzaren el nihoni 282 bombardejant neptuni 237 amb cations de calci 48, al centre de Dubnà.

$${\displaystyle {\ce {_93^237Np + _20^48Ca -> _113^282Nh + 3_0^1n}}}$$

 

També s'han observat altres isòtops en les cadenes de desintegració d'elements més pesants, el tennes 294, el tennes 293, el moscovi 288 i el moscovi 287.

El 2005 la col·laboració russo-estatunidenca havia reforçat el seu cas per a la desintegració observada, però la Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (IUPAC) considerà que les proves eren insuficients i el descobriment de l'element 113 l'atribuïren a l'equip de RIKEN, a qui se li va donar el privilegi de nomenar-lo. L'element rebé oficialment el nom de nihoni mitjançant una comunicació de la IUPAC del 28 de novembre de 2016. El nom prové de la paraula japonesa per a «Japó» (日本, , Nihon^?), en homenatge al país on fou sintetitzat per primera vegada.

 

El nihoni pertany al grup 13 o grup del bor de la taula periòdica, sota el tal·li. Excepte el bor, que és un semimetall, tots els altres elements d'aquest grup són metalls, per la qual cosa es preveu que també ho sigui el nihoni. Els càlculs li prediuen una estructura cristal·lina hexagonal compacta i un radi atòmic similar al del tal·li (uns 170 pm) a causa de l'estabilització relativista i contracció dels orbitals 7s i 7p_1/2 i, per tant, de major densitat que aquest. No obstant això és d'esperar que la seva reactivitat química sigui menor que la del tal·li. Es preveu que el potencial d'elèctrode estàndard Nh⁺/Nh sigui de ~ 0,6 V, de manera que el Nh hauria de ser un metall bastant noble, tan poc reactiu com el rodi i el ruteni, i s'espera que el seu comportament d'adsorció sobre superfícies d'or en experiments termocromatogràfics sigui més proper al de l'àstat que a eall tal·li. Tot i que el nihoni s'ubica en el grup 13, té diverses propietats similars als elements del grup 17. S'espera que l'enllaç nihoni-or sigui més inestable que el tal·li-or causa de les interaccions magnètiques; això planteja la possibilitat d'algun caràcter de metall de transició pel nihoni. S'esperen compostos amb diferents estats d'oxidació com: NhH, Nh₂O, NhH₃, NhF₃ o NhCl₃. S'ha suggerit l'ús de brom saturat amb BBr₃ com gas portador per a experiments en química del nihoni, que permetrien oxidar tal·li a tal·li(III), el que proporciona una via per investigar els estats d'oxidació del nihoni, similar als experiments amb bromurs d'elements del grup 5, inclòs l'element superpesant dubni.

Des de la primera síntesi s'han observat deu isòtops del nihoni, que val del nihoni 278 al nihoni 287, alguns dels quals encara amb poques dades de les seves característiques. El més estable és el nihoni 286m, amb un període de desintegració de 20 s. Tots ells es desintegren per emissió de partícules alfa donant lloc a isòtops del roentgeni.

Per la seva vida mitjana tan reduïda, de tan sols mil·lisegons a minuts, i la seva inestabilitat són nul·les les aplicacions industrials o comercials d'aquest element superpesant, per la qual cosa la seva aplicació es relega només a la recerca científica.