𨨏: 原子序數為107的化學元素

𨨏（bō）（英語：Bohrium）是一種人工合成的化學元素，其化學符號为Bh，原子序數为107。以丹麥物理學家尼爾斯·玻爾命名。𨨏是一種放射性極強的超重元素及錒系後元素，其所有同位素的半衰期都很短，非常不穩定，其中壽命最長的是²⁷⁰Bh，半衰期僅約61秒。

𨨏 ₁₀₇Bh

氫（非金屬） 氦（惰性氣體） 鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體） 鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體） 鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體） 銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體） 銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體） 鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體） 錸 ↑ 𨨏 ↓ (Ups) 𬭳 ← 𨨏 → 𬭶
概況
名稱·符號·序數	𨨏（Bohrium）·Bh·107
元素類別	過渡金屬
族·週期·區	7·7·d
標準原子質量	[270]
电子排布	[Rn] 5f14 6d5 7s2 （計算值） 2, 8, 18, 32, 32, 13, 2 （預測）
歷史
發現	重離子研究所（1981年）
物理性質
物態	固態（預測）
密度	（接近室温） 37（預測） g·cm−3
原子性質
氧化态	7, 5, 4, 3（預測） （實驗證實的氧化態以粗體顯示）
电离能	第一：742.9（估值） kJ·mol−1 第二：1688.5（估值） kJ·mol−1 第三：2566.5（估值） kJ·mol−1 （更多）
原子半径	128（估值） pm
共价半径	141（估值） pm
雜項
CAS号	54037-14-8
同位素 查 论 编
主条目：𨨏的同位素 同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰變 方式 能量​（MeV） 產物 267Bh 人造 22 秒 α 8.83 263Db 270Bh 人造 2.4 分钟 α 8.93 266Db 274Bh 人造 40 秒 α 8.73–8.84 270Db

在元素週期表中，𨨏是位於d區塊的過渡金屬，為第7週期、第7族的成員。人們對𨨏的化學屬性並不完全瞭解，就目前實驗結果所知，𨨏符合7族中位於錸之下元素的特性。

 

正式發現

位於德國達姆施塔特重離子研究所，由彼得·安布鲁斯特和哥特佛萊德·明岑貝格（英语：Gottfried Münzenberg）為首的團隊於1981年首次確定性地成功合成𨨏元素。它們將鉻-54原子核加速撞擊鉍-209目標，並製造出5個𨨏-262同位素原子：

209
83Bi
+ 54
24Cr
→ 262
107Bh
+
n

IUPAC/IUPAP鐨後元素工作小組在其1992年的報告當中將重離子研究所的團隊列為𨨏的正式發現者。

提出的命名

該德國團隊建議將該元素命名為Nielsbohrium，符號為Ns，以紀念丹麥物理學家尼爾斯·波爾。前蘇聯杜布納聯合核研究所的科學家卻曾經建議把第105號元素（現名為𬭊）命名為Nielsbohrium。德國的團隊希望在紀念波爾的同時，肯定杜布納團隊作為首次提出該冷核聚變反應的一方，從而解決命名爭議。杜布納團隊與德國團隊就此對107號元素的命名達成了共識。

在104至106號元素命名爭議的同時，國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）使用Unnilseptium（符號為Uns）作為臨時的系統化命名。1994年，IUPAC的一個委員會建議將107號元素命名為Bohrium（現名），而非Nielsbohrium，因為此前並沒有以某科學家的全名為元素取名的先例。發現者對此表示反對，並擔心這樣的名稱會和硼（Boron）混淆，特別是兩者的含氧阴離子的國際命名：Bohrate（𨨏酸鹽）和Borate（硼酸鹽）。這個問題交由IUPAC位於丹麥的分支處理，但最終的投票結果仍然決定使用Bohrium。鑒於國際上对104至107號元素名均存在較大分歧，1997年8月27日IUPAC在協商后正式對101至109號元素的重新英文定名，其中Bohrium一名成為了國際承認的107號元素的命名。虽然有关于硼酸盐和𨨏酸鹽的歧义，IUPAC之後并没有将𨨏酸鹽改稱。

全國科學技術名詞化學名詞審定委員會據此於1998年7月8日重新审定、公佈101至109號元素的中文命名，其中首次給出107號元素中文名：「𨨏」（bō，音同「波」），名稱源自IUPAC決定的英文名Bohrium，以紀念丹麥物理學家尼爾斯·波爾。

𨨏等超重元素的合成方法是將兩種較輕的元素通過粒子加速器相互高速撞擊，並以此產生核聚變反應。多數𨨏同位素都可以用這種方法合成，但某些較重的同位素則目前只在原子序更高的元素的衰變產物當中發現。

根據所用能量的高低，核合成分為「熱」和「冷」兩類。在熱核聚變反應中，低質量、高能的發射體朝著高質量目標（錒系元素）加速，產生處於高激發能的複核（約40至50 MeV），再裂變或蒸發出3至5顆中子。在冷核聚變反應中，聚變所產生的複核有著低激發能（約10至20 MeV），因此這些產物的裂變可能性較低。複核冷卻至基態時，會只射出1到2顆中子，因此產物的含中子量更高。冷核聚變一詞在此指的不是在室溫下發生的核聚變反應（見冷核聚變）。

冷核聚變

在1981年重離子研究所團隊成功合成𨨏之前，杜布納聯合核研究所的科學家曾於1976年嘗試進行冷核聚變合成𨨏。他們探測到兩次自發裂變事件，半衰期分別為1至2毫秒和5秒。根據別的冷核聚變反應推斷，兩次裂變分別來自於²⁶¹Bh和²⁵⁷Db。不過，之後的證據降低了²⁶¹Bh的自發裂變支鏈，因此事件指定為𨨏的確定性也大大降低。指定為𨧀的裂變事件之後改為指向²⁵⁸Db，而2毫秒長的自發裂變事件則指定為²⁵⁸Rf的33%電子捕獲支鏈。重離子研究所團隊在1981年研究了這條反應，並成功發現𨨏。利用衰變母子體關係法，他們探測到5個²⁶²Bh原子。1987年，來自杜布納的內部報告指出，其團隊曾經直接探測到²⁶¹Bh的自發裂變。重離子研究所團隊又在1989年進一步研究這條反應，並在測量1n和2n激發函數時，發現了新同位素²⁶¹Bh，但是並沒有探測到²⁶¹Bh的自發裂變支鏈。2003年，他們利用新製造的三氟化鉍（BiF₃）目標繼續進行研究，並取得更多有關²⁶²Bh及其衰變產物²⁵⁸Db的數據。2005年，由於質疑此前數據的準確性，位於勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）的團隊重新測量了1n激發函數。他們觀測到18個²⁶²Bh原子和3個²⁶¹Bh原子，並證實了²⁶²Bh的兩個同核異構體。

2007年，LBNL的團隊研究了類似的反應，首次使用鉻-52發射體尋找最輕的𨨏同位素²⁶⁰Bh：

209
83Bi
+ 52
24Cr
→ 260
107Bh
+
n

研究人員成功探測到8個²⁶⁰Bh原子，它們經過α衰變形成²⁵⁶Db，期間放射的α粒子能量為10.16 MeV。這種能量顯示N=152的閉核持續有著穩定的作用。

杜布納的團隊在1976年在一系列利用冷核聚變產生新元素的實驗中，研究了鉛-208目標和錳-55發射體之間的反應：

208
82Pb
+ 55
25Mn
→ 262
107Bh
+
n

他們觀測到與鉍-209和鉻-54之間反應相同的自發裂變事件，並同樣指向²⁶¹Bh和²⁵⁷Db。之後的證據表示事件應該改為指向²⁵⁸Db和²⁵⁸Rf（見上）。1983年，他們重新進行實驗，並用到新的方法：測量經化學分離出的衰變產物的α衰變。研究人員探測到來自衰變產物²⁶²Bh的α衰變，加強證實𨨏原子核的成功合成。位於LBNL的團隊之後詳細研究這條反應，並在2005年探測到33次²⁶²Bh的衰變及2個²⁶¹Bh原子。這確定了這條反應釋放一顆中子的激發函數，以及提供了有關兩種²⁶²Bh同核異構體的光譜數據。2006年重復進行這條反應時研究了釋放兩顆中子的激發函數。該團隊發現，釋放一顆中子的反應的截面比使用²⁰⁹Bi目標的相應反應較高，著與預期的相反。要得出其原因則需要進一步的研究。

熱核聚變

勞倫斯伯克利國家實驗室首次於2006年研究了鈾-238目標與磷-31發射體之間的反應。

238
92U
+ 31
15P
→ 264
107Bh
+ 5
n

實驗結果還沒有被發佈，但初步結果似乎表明可能來自²⁶⁴Bh的自發裂變。

位於中國蘭州近代物理中心（IMP）研究了鋂-243目標與鎂-26發射體之間的反應，以合成新的同位素²⁶⁵Bh，以及蒐集有關²⁶⁶Bh的更多數據：

243
95Am
+ 26
12Mg
→ 269−x
107Bh
+ x
n
(x = 3, 4, 5)

研究人員進行了兩組實驗，並測量了釋放3、4或5顆中子的部分激發函數。

日本理化學研究所的團隊首次於2008年研究了鋦-248目標和鈉-23之間的反應，以瞭解²⁶⁶Bh的衰變屬性。該同位素是他們所聲稱的鉨衰變鏈中的產物：

248
96Cm
+ 23
11Na
→ 271−x
107Bh
+ x
n
(x = 4, 5)

同位素²⁶⁶Bh進行α衰變，能量為9.05至9.23 MeV。這項結果在2010年得到進一步證實。

首次利用熱核聚變嘗試合成𨨏的實驗是在1979年由杜布納的團隊進行的。他們使用氖-22發射體和錇-249目標：

249
97Bk
+ 22
10Ne
→ 271−x
107Bh
+ x
n
(x = 4, 5)

該反應在1983年得到重復，與首次一樣，研究團隊並沒有探測到任何來自𨨏原子核的自發裂變。更近期的實驗利用熱核聚變合成高中子數的穩定的𨨏同位素，從而首次開始對𨨏進行化學研究。1999年，勞倫斯伯克利國家實驗室的團隊聲稱發現了長半衰期的²⁶⁷Bh（5個原子）和²⁶⁶Bh（1個原子）同位素。兩者之後都得到了證實。位於瑞士伯爾尼的保羅謝爾研究所（PSI）其後在第一次實際研究𨨏的化學特性時，又合成了6個²⁶⁷Bh原子。

作為衰變產物

𨨏也在更高原子序的元素衰變時作為產物被發現。䥑是其中一種這樣的元素，它共有7個已知的同位素，全部都進行α衰變，形成𨨏原子核，質量數從262到274不等。䥑本身也可以是錀、鉨、鏌或鿬的衰變產物。至今發現的元素當中，除以上的之外沒有別的可以衰變成𨨏。例如在2010年1月，杜布纳的研究团队通过Ts的α衰变链发现了𨨏-274：

294
117Ts
→ 290
115Mc
+ 4
2He

290
115Mc
→ 286
113Nh
+ 4
2He

286
113Nh
→ 282
111Rg
+ 4
2He

282
111Rg
→ 278
109Mt
+ 4
2He

278
109Mt
→ 274
107Bh
+ 4
2He

如同其他高原子序的超重元素，𨨏的所有同位素都具有極高的放射性，壽命短暫，非常不穩定。𨨏的一些同位素已在實驗室中成功合成，所用方法有兩種：高速撞擊兩種原子核以產生核聚變，或製造出更高的元素並觀測其衰變產物。目前正式發現了的𨨏同位素有11種，質量數分別為260–262、264–267、270–272、274，其中壽命最長的是𨨏-270，半衰期約61秒，而𨨏-262擁有已知的亞穩態。這些同位素都會經α衰變，然而某些仍未被發現的𨨏同位素理論上會進行自發裂變。

穩定性與半衰期

較輕的𨨏同位素一般有較短的半衰期。²⁶⁰Bh、²⁶¹Bh、²⁶²Bh、^262mBh和²⁶³Bh的半衰期在100毫秒以下。同位素²⁶⁴Bh、²⁶⁵Bh、²⁶⁶Bh和²⁷¹Bh較為穩定，半衰期在1秒左右，而²⁶⁷Bh和²⁷²Bh則有大約10秒的半衰期。質量最高的同位素最為穩定，其中²⁷⁰Bh和²⁷⁴Bh分別有大約61秒和54秒的半衰期。未知的²⁷³Bh和²⁷⁵Bh同位素預期將會有更長的半衰期，分別為90分鐘和40分鐘。值得注意的是，在被發現之前，理論預計的²⁷⁴Bh半衰期也長達90分鐘左右，但最終實際只有54秒。

高質子量的²⁶⁰Bh、²⁶¹Bh和²⁶²Bh是直接由冷核聚變產生的，^262mBh和²⁶⁴Bh則是在䥑和錀的衰變鏈中被發現的。高中子量的²⁶⁶Bh和²⁶⁷Bh是通過向錒系元素目標進行放射產生的。中子量最高的四個同位素²⁷⁰Bh 、²⁷¹Bh 、²⁷²Bh 和²⁷⁴Bh分別是在²⁸²Nh、²⁸⁷Mc和²⁸⁸Mc和²⁹⁴Nh的衰變鏈中發現的。後七個同位素的半衰期在8毫秒至1分鐘不等。

同核異構體

²⁶²Bh

𨨏的唯一一個確定的同核異構體出現在²⁶²Bh。直接和成²⁶²Bh會產生兩種狀態：基態和一個同核異能態。已證實，基態會經α衰變，放射的α粒子能量為10.08、9.82和9.76 MeV，半衰期為84毫秒。激發態也通過α衰變，放射的α粒子能量為10.37和10.24 MeV，半衰期為9.6毫秒。

推算

𨨏預計是元素週期表中6d系過渡金屬的第四個元素，也是7族元素中最重的一個，位於錳、鍀和錸之下。該族的所有元素都擁有明顯的+7氧化態，其穩定性隨著質量的增加而提升。因此𨨏也預計會有穩定的+7態。鍀同時也有穩定的+4態，而錸擁有穩定的+4和+3態。𨨏也有可能擁有這些較低的氧化態。

該族的重元素會形成具揮發性的七氧化物M₂O₇，所以𨨏應該會形成具揮發性的Bh₂O₇。這個氧化物應該會在水中溶解，形成高𨨏酸HBhO₄。錸和鍀在其氧化物的鹵化反應後能夠形成鹵氧化物MO₃Cl，所以BhO₃Cl也可能會在這種反應中產生。該族較重元素的氧化物在氟化反應會產生MO₃F和MO₂F₃，而錸則另外會形成ReOF₅和ReF₇。因此，𨨏也應會產生這些氟氧化物，從而證實它會延續7族元素的化學特性。

化學實驗

1995年第一次嘗試分離𨨏元素的實驗以失敗告終。

儘管相對論效應頗為重要，不過107號元素仍然是個典型的7族元素，這在2000年得到證實。

2000年，保羅謝爾研究所的團隊利用²⁶⁷Bh原子進行了化學反應。這些𨨏原子是Bk-249和Ne-22離子的融合產物。這些原子在經過熱能化後，與HCl/O₂混合物反應，並形成一種具揮發性的氯氧化物。這條反應也同時產生了同族的較輕元素鍀（同位素為¹⁰⁸Tc）及錸（同位素為¹⁶⁹Re）。測量出來的吸附等溫線明確指出一種揮發性氯氧化物的產生，其特性和氯氧化錸相似。這證實𨨏是一個典型的7族元素。

2 Bh + 3 O
2 + 2 HCl → 2 BhO
3Cl + H
2

• Beiser, A. Concepts of modern physics 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. World Scientific. 2000. ISBN 978-1-78-326244-1. 
• Kragh, H. From Transuranic to Superheavy Elements: A Story of Dispute and Creation. Springer. 2018. ISBN 978-3-319-75813-8. 

• 元素𨨏在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹（英文）
• EnvironmentalChemistry.com —— 𨨏（英文）
• 元素𨨏在The Periodic Table of Videos（諾丁漢大學）的介紹（英文）
• 元素𨨏在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
• WebElements.com – 𨨏（英文）
• Los Alamos National Laboratory – Bohrium（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Properties of BhO₃Cl