دوبنیوم (بهانگلیسی:Dubnium)عنصر مصنوعیجدول تناوبی است؛نماد شیمیایی آنDb وعدد اتمی آن ۱۰۵ می‌باشد. این عنصر به شدت رادیواکتیو است. پایدارترین ایزوتوپ شناخته شده آن، دوبنیوم-۲۶۸، داراینیمه‌عمر حدود ۱۶ ساعت است. این موضوع تحقیقات گسترده بر روی این عنصر را به شدت محدود می‌کند.
دوبنیوم به‌طور طبیعی در زمین یافت نمی‌شود و به‌طور مصنوعی تولید می‌شود.مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای شوروی (JINR) اولین کشف این عنصر را در سال ۱۹۶۸ اعلام کرد، و سپسآزمایشگاه ملی لارنس برکلی آمریکا در سال ۱۹۷۰ این کشف را اعلام نمود. هر دو تیم نام‌های خود را برای این عنصر جدید پیشنهاد دادند و از آنها بدون تأیید رسمی استفاده کردند. اختلاف طولانی مدت در سال ۱۹۹۳ با یک تحقیق رسمی از سوی گروه کاری ترانسفرمیوم که توسطآیوپاک واتحادیه بین‌المللی فیزیک محض و کاربردی تشکیل شده بود، حل شد و در نتیجه، کشف این عنصر به‌طور رسمی بین هر دو تیم تقسیم شد. این عنصر در سال ۱۹۹۷ به‌طور رسمیدوبنیوم نامگذاری شد که از نام شهردوبنا، محل JINR، گرفته شده است.
تحقیقات نظری دوبنیوم را به عنوان عضوی ازگروه ۵ جدول تناوبی در سری ۶dفلزات واسطه قرار می‌دهند که آن را زیروانادیوم،نیوبیوم وتانتالم قرار می‌دهد. دوبنیوم باید بیشتر ویژگی‌ها، مانندآرایش الکترونی ظرفیت و داشتن حالت اکسیداسیون غالب +۵، را با دیگر عناصر گروه ۵ به اشتراک بگذارد، با چند استثنا به دلیلشیمی کوانتومی نسبیتی. تحقیقات محدود شیمی دوبنیوم این موضوع را تأیید کرده است.
اورانیوم، عنصر ۹۲، سنگین‌ترین عنصری است که به‌طور قابل توجهی در طبیعت یافت می‌شود؛ عناصر سنگین‌تر تنها از طریق سنتز می‌توانند به‌طور عملی تولید شوند. اولین سنتز یک عنصر جدید—نپتونیم، عنصر ۹۳—در سال ۱۹۴۰ توسط تیمی از محققان در ایالات متحده انجام شد.[۵] در سال‌های بعد، دانشمندان آمریکایی عناصر تامندلیفیم، عنصر ۱۰۱، که در سال ۱۹۵۵ سنتز شد، را تولید کردند. ازنوبلیم، اولویت کشف‌ها بین فیزیک‌دانان آمریکایی و شوروی مورد مناقشه قرار گرفت.[۶] رقابت آنها منجر به یک مسابقه برای کشف عناصر جدید و کسب اعتبار برای این کشف‌ها شد که بعدها به نامجنگ‌های پسافرمیمی شناخته شد.[۷]
اولین گزارشکشف عناصر شیمیایی از سویمؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای (JINR) دردوبنا،استان مسکو،اتحاد جماهیر شوروی در آوریل ۱۹۶۸ منتشر شد. دانشمندان ایزوتوپ‌هایامریسیم را با پرتوهایی از یون‌هاینئون بمباران کردند و 9.4 MeV (با نیمه‌عمر ۰٫۱–۳ ثانیه) و 9.7 MeV (t1/2 > 0.05 s)واپاشی آلفا را گزارش کردند که فعالیت‌های مشابهی با256103 یا257103 داشت. براساس پیش‌بینی‌های نظری پیشین، این دو خط فعالیت به261105 و260105 نسبت داده شدند.[۸]
243 95Am +22 10Ne →265−x105 +xn (x = ۴, ۵)
پس از مشاهده واپاشی آلفای عنصر ۱۰۵، محققان قصد داشتندشکافت خود به خود (SF) عنصر را مشاهده کرده و شکست‌های حاصل از شکافت را مطالعه کنند. آنها در فوریه ۱۹۷۰ مقاله‌ای منتشر کردند که در آن نمونه‌های متعدد از چنین فعالیت‌هایی با نیمه‌عمرهای 14 ms و۷۰۰۰۲۲۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰♠۲٫۲±۰٫۵ s را گزارش کردند. آنها فعالیت اول را به242mfAm نسبت دادند (این نشانه‌گذاری به این معنی است که هسته یکایزومر هسته‌ای است که از طریق شکافت خود به خود تجزیه می‌شود) و فعالیت دوم را به ایزوتوپ عنصر ۱۰۵ نسبت دادند. آنها پیشنهاد کردند که بعید است این فعالیت از یک واکنش انتقالی به غیر از عنصر ۱۰۵ باشد، زیرا نسبت تولید این واکنش به واکنش تولید242mfAm به‌طور قابل توجهی کمتر از پیش‌بینی‌های نظری بود. برای اثبات اینکه این فعالیت از واکنش (22Ne,xn) نیست، محققان یک هدف243Am را با یون‌های18O بمباران کردند؛ واکنش‌های تولید256103 و257103 فعالیت SF کمی نشان دادند (مطابق داده‌های تأسیس‌شده) و واکنش‌های تولید ایزوتوپ‌های سنگین‌تر258103 و259103 هیچ‌گونه فعالیت SF تولید نکردند که با داده‌های نظری همخوانی داشت. محققان نتیجه گرفتند که فعالیت‌های مشاهده‌شده ناشی از SF عنصر ۱۰۵ بوده است.[۸]
در آوریل ۱۹۷۰، تیمی ازآزمایشگاه ملی لارنس برکلی (LBL) دربرکلی (کالیفرنیا),کالیفرنیا، ایالات متحده، ادعا کردند که عنصر ۱۰۵ را با بمباران ایزوتوپ‌هایکالیفرنیوم با یون‌هاینیتروژن سنتز کرده‌اند، با فعالیت آلفا 9.1 MeV. برای اطمینان از اینکه این فعالیت از یک واکنش دیگر نبوده است، تیم تلاش کرد واکنش‌های دیگری را انجام دهد: بمباران249Cf با14N, Pb با15N، و Hg با15N. آنها اعلام کردند که چنین فعالیتی در این واکنش‌ها مشاهده نشد. ویژگی‌های هسته‌های دختر با256103 منطبق بود، که نشان می‌دهد هسته‌های والد260105 بوده‌اند.[۸]
249 98Cf +15 7N →260105 + 4n
این نتایج کشفیات مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای را در خصوص واپاشی آلفای 9.4 MeV یا 9.7 MeV از260105 تأیید نکرد و تنها261105 به‌عنوان ایزوتوپ ممکن تولیدشده باقی ماند.[۸]
سپس مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای آزمایش دیگری برای تولید عنصر ۱۰۵ انجام داد که در گزارش مه ۱۹۷۰ منتشر شد. آنها اعلام کردند که هسته‌های بیشتری از عنصر ۱۰۵ را سنتز کرده‌اند و آزمایش تأیید کرد که کار قبلی آنها درست بوده است. طبق مقاله، ایزوتوپی که توسط مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای تولید شده احتمالاً261105 بوده است یا ممکن است260105 باشد.[۸] این گزارش شامل یک بررسی شیمیایی اولیه بود: نسخه‌ای از روشکروماتوگرافی گاز با شیب حرارتی برای نشان دادن اینکه کلرید تولیدشده از فعالیت SF تقریباً مشابهکلرید نیوبیم (V) بوده و نهکلرید هافنیم (IV) استفاده شد. تیم فعالیت SF 2.2 ثانیه‌ای را در یک کلرید فرار شبیه به خواص اکا-تانتالوم شناسایی کرده و نتیجه گرفتند که منبع این فعالیت SF باید عنصر ۱۰۵ باشد.[۸]
در ژوئن ۱۹۷۰، مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای پیشرفت‌هایی در آزمایش اول خود ایجاد کرد، با استفاده از هدفی خالص‌تر و کاهش شدت واکنش‌های انتقالی با نصب یکموازی ساز پیش از گیرنده. این بار آنها توانستند فعالیت‌های آلفای 9.1 MeV با ایزوتوپ‌های دختر قابل شناسایی به‌عنوان256103 یا257103 پیدا کنند که نشان می‌دهد ایزوتوپ اصلی یا260105 یا261105 بوده است.[۸]
فیزیکدان هسته‌ای دانمارکینیلز بور و شیمیدان هسته‌ای آلمانیاتو هان، هر دو به‌عنوان نامزدهای احتمالی برای نامگذاری عنصر ۱۰۵
مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای پس از گزارش اول خود در مورد سنتز عنصر ۱۰۵، که معمولاً با پیشنهاد نام همراه است، هیچ نامی برای آن پیشنهاد نکرد. این امر باعث شد که LBL معتقد شود که مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای داده‌های تجربی کافی برای پشتیبانی از ادعای خود نداشت.[۹] پس از جمع‌آوری داده‌های بیشتر، مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای پیشنهاد نامbohrium (Bo) را به افتخار فیزیکدان هسته‌ای دانمارکینیلز بور، بنیان‌گذار نظریه‌هایاتم ونظریه کوانتومی قدیمی ارائه داد؛[۱۰] اما به‌زودی پیشنهاد خود را بهnielsbohrium (Ns) تغییر داد تا از هرگونه ابهام بابور جلوگیری کند.[۱۱] نام دیگری که پیشنهاد شدdubnium بود.[۱۲][۱۳] هنگامی که LBL اولین اعلامیه خود را دربارهٔ سنتز عنصر ۱۰۵ منتشر کرد، آنها پیشنهاد نامhahnium (Ha) را دادند تا این عنصر به‌افتخار شیمیدان آلمانیاتو هان، «پدرشیمی هسته‌ای»، نامگذاری شود و این امر باعث بروز یکمناقشه نامگذاری عنصر شد.[۱۴]
در اوایل دهه ۱۹۷۰، هر دو تیم گزارش‌هایی از سنتز عنصر ۱۰۶ ارائه دادند، اما هیچ‌کدام نامی برای آن پیشنهاد نکردند.[۱۵] JINR پیشنهاد کرد که یک کمیته بین‌المللی برای روشن کردن معیارهای کشف این عنصر تشکیل شود. این پیشنهاد در سال ۱۹۷۴ پذیرفته شد و یک گروه مشترک بی‌طرف تشکیل گردید.[۱۶] هیچ‌یک از تیم‌ها تمایلی به حل مناقشه از طریق یک طرف سوم نداشتند، بنابراین دانشمندان پیشرو LBL—آلبرت گیورسو وگلن سیبورگ—در سال ۱۹۷۵ به دوبنا سفر کردند و با دانشمندان پیشروی JINR—گئورگی فلروف،یوری اوگانسیان و دیگران—ملاقات کردند تا سعی کنند مناقشه را داخلی حل کرده و گروه بی‌طرف مشترک را غیرضروری کنند؛ پس از دو ساعت بحث، این تلاش شکست خورد.[۱۷] گروه بی‌طرف مشترک هیچ‌گاه تشکیل نشد تا ادعاها را ارزیابی کند و مناقشه حل نشد.[۱۶] در سال ۱۹۷۹، IUPAC پیشنهاد کرد که ازنام سیستماتیک عنصرها به‌عنوان نام‌های موقت استفاده شود تا زمانی که نام‌های دائمی تعیین گردند؛ طبق این پیشنهاد، عنصر ۱۰۵ «اونیلپنتیوم» نامیده می‌شد که از ریشه‌های لاتینی «un-»، «nil-» و ریشه یونانی «pent-» (به معنای «یک»، «صفر» و «پنج»، به ترتیب ارقام عدد اتمی) گرفته شده است. هر دو تیم این پیشنهاد را نادیده گرفتند چون نمی‌خواستند ادعاهای برجسته‌شان ضعیف شود.[۱۸]
نمودار پایداری نوکلایدها که توسط مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای در سال ۲۰۱۲ استفاده شده است. ایزوتوپ‌های مشخص شده با مرزها نشان داده شده‌اند.[۱۹]
دوبنیم (105Db) یکعنصر مصنوعی است، بنابراین نمی‌توان جرم اتمی استانداردی برای آن تعیین کرد. مانند تمامی عناصر مصنوعی، دوبنیم هیچایزوتوپ پایداری ندارد. اولینایزوتوپ که سنتز شد،261Db در سال ۱۹۶۸ بود. سیزدهایزوتوپ پرتوزا شناخته‌شده وجود دارند که از255Db تا270Db متغیر هستند (به‌جز264Db,265Db، و269Db)، به همراه یکایزومر هسته‌ای (257mDb). دو ایزومر دیگر نیز گزارش شده‌اند اما تأیید نشده‌اند. طولانی‌ترین نیمه‌عمر شناخته‌شده برای ایزوتوپ دوبنیم،268Db است که نیمه‌عمر آن ۱۶ ساعت می‌باشد.
بر اساسروندهای تناوبی، دوبنیم همراه باوانادیم،نیوبیم وتانتالم باید جزو گروه ۵ باشد. مطالعات مختلف خواص عنصر ۱۰۵ را بررسی کرده‌اند و نتایج نشان داده‌اند که این خواص عموماً با پیش‌بینی‌های قانون تناوبی تطابق دارند. با این حال، انحرافات قابل توجهی ممکن است به دلیلشیمی کوانتومی نسبیتی رخ دهد،[الف] که خواص فیزیکی را در مقیاس‌های اتمی و ماکروسکال به‌طور چشمگیری تغییر می‌دهد. اندازه‌گیری این خواص تاکنون با چالش‌های زیادی مواجه بوده است؛ از جمله مشکلات در تولید اتم‌های فوق‌سنگین، نرخ پایین تولید که تنها امکان اندازه‌گیری در مقیاس‌های میکروسکوپی را فراهم می‌آورد، نیاز به آزمایشگاه‌های رادیوشیمی برای آزمایش این اتم‌ها، نیمه‌عمر کوتاه این اتم‌ها و وجود فعالیت‌های ناخواسته که به غیر از سنتز اتم‌های فوق‌سنگین هستند. تا کنون، تحقیقات تنها بر روی تک اتم‌ها انجام شده است.
نمودار توزیع شعاعی الکترون‌های والانس 7s در دوبنیم به‌طور نسبیتی (خط ممتد) و غیرنسبیتی (خط چین)
یکی از اثرات مستقیم نسبیتی این است که با افزایش عدد اتمی عناصر، الکترون‌های درونی‌تر به دلیل افزایشالکترومغناطیس میان الکترون و هسته، سریع‌تر به دور هسته می‌چرخند. اثرات مشابهی برای اوربیتال‌های s بیرونی (و p1/2 که در دوبنیم اشغال نشده‌اند) مشاهده شده است: به‌عنوان مثال، اوربیتال 7s اندازه‌اش ۲۵٪ کاهش می‌یابد و به میزان ۲٫۶الکترون‌ولت پایدار می‌شود.
یک اثر غیرمستقیم‌تر این است که اوربیتال‌های فشرده‌شده s و p1/2 بار هسته را به‌طور مؤثرتری پوشش می‌دهند، بنابراین مقدار کمتری از بار هسته برای الکترون‌های بیرونی d و f باقی می‌ماند، که به نوبه خود باعث می‌شود این الکترون‌ها در اوربیتال‌های بزرگتری حرکت کنند. دوبنیم به‌شدت تحت تأثیر این پدیده قرار دارد: برخلاف اعضای قبلی گروه ۵، الکترون‌های 7s آن کمی سخت‌تر از الکترون‌های 6d آن استخراج می‌شوند.
تثبیت نسبیتی اوربیتال‌هایns، بی‌ثباتی اوربیتال‌های(n-1)d و تفکیک اسپین–مدار برای عناصر گروه ۵.
یکی دیگر از اثراتتعامل اسپین-مدار، به‌ویژه تفکیک اسپین–مدار است که اوربیتال 6d را تقسیم می‌کند—عدد کوانتومی اوربیتالی ℓ برای پوسته d برابر با ۲ است—به دو زیرپوسته، به طوری که چهار تا از ده اوربیتال ℓ آنها به ۳/۲ کاهش می‌یابند و شش اوربیتال دیگر به ۵/۲ افزایش می‌یابند. تمام ده سطح انرژی افزایش می‌یابند؛ چهار تای آنها از شش تای دیگر پایین‌ترند.[۲۰] (سه الکترون 6d معمولاً سطوح انرژی پایین‌تر، یعنی 6d3/2، را اشغال می‌کنند)
یک اتم یونیزه‌شده دوبنیم (Db+) باید یک الکترون 6d را نسبت به اتم خنثی از دست بدهد؛ اتم‌های دوبنیم با بار دوگانه (Db2+) یا سه‌گانه (Db3+) باید الکترون‌های 7s خود را از دست بدهند، برخلاف همولوگ‌های سبک‌تر آن. با وجود این تغییرات، دوبنیم هنوز انتظار می‌رود که پنج الکترون والانس داشته باشد. از آنجا که اوربیتال‌های 6d دوبنیم بی‌ثبات‌تر از اوربیتال‌های 5d تانتالوم هستند، و انتظار می‌رود که Db3+ دو الکترون 6d و نه 7s باقی بگذارد، حالت اکسیداسیون +۳ آن انتظار می‌رود که ناپایدار باشد و حتی نادرتر از حالت اکسیداسیون تانتالوم باشد. پتانسیل یونیزاسیون دوبنیم در حالت اکسیداسیون +۵ آن باید کمی پایین‌تر از تانتالوم باشد و شعاع یونی دوبنیم باید نسبت به تانتالوم افزایش یابد؛ این تأثیر زیادی بر شیمی دوبنیم دارد.[۲۱]
اتم‌های دوبنیم در حالت جامد باید خود را در یک پیکربندیدستگاه بلوری مکعبی مشابه با دیگر عناصر گروه ۵ تنظیم کنند. چگالی پیش‌بینی‌شده دوبنیم برابر با 21.6 g/cm3 است.[۲۲]
↑۸٫۰۸٫۱۸٫۲۸٫۳۸٫۴۸٫۵۸٫۶خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب<ref> غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام1993 report وارد نشده است. (صفحهٔراهنما را مطالعه کنید.).
↑Hoffmann, K. (1987).Можно ли сделать золото? Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов [Can one make gold? Swindlers, deceivers and scientists from the history of the chemical elements](به روسی). Nauka. pp. 180–181. Translation fromHoffmann, K. (1979).Kann man Gold machen? Gauner, Gaukler und Gelehrte. Aus der Geschichte der chemischen Elemente [Can one make gold? Swindlers, deceivers and scientists. From the history of the chemical elements](به آلمانی). Urania.
↑Karpov, A. V.; Zagrebaev, V. I.; Palenzuela, Y. M.; Greiner, W. (2013). "Superheavy Nuclei: Decay and Stability". In Greiner, W. (ed.).Exciting Interdisciplinary Physics. FIAS Interdisciplinary Science Series(به انگلیسی). Springer International Publishing. pp. 69–79.doi:10.1007/978-3-319-00047-3_6.ISBN978-3-319-00046-6.
.jpg)
