Roentgen zostałpo raz pierwszy zsyntetyzowany 8 grudnia 1994 roku przez międzynarodowy zespół kierowany przezSigurda Hofmanna w Instytucie Badań Ciężkich Jonów (GSI) w Darmstadt w Niemczech[7]. Otrzymany został w wyniku bombardowania64Ni jonami209Bi. W doświadczeniu zaobserwowano pojedynczy atomizotopu272Rg:
W 2001 rokuIUPAC orazIUPAP poinformowały o nieuznaniu tego odkrycia ze względu na niedostateczne dowody na jego potwierdzenie[8]. Zespół z GSI powtórzył swoje doświadczenie w 2002 roku, potwierdzając jego prawidłowość poprzez wytworzenie kolejnych trzech atomów pierwiastka[9][10].
Przed oficjalnym nadaniem ostatecznej nazwy pierwiastek 111 określany był jakounununium (Uuu), zgodnie z regułaminazewnictwa nowych pierwiastków chemicznych. Międzynarodowa nazwaroentgenium (a za nią polska:roentgen[11]) i symbol Rg została zaproponowana przez naukowców z Instytutu Badań Ciężkich Jonów dla uhonorowania niemieckiego fizykaWilhelma Conrada Röntgena, odkrywcy „promieni X”, znanych współcześnie jakopromieniowanie rentgenowskie. Nazwa ta została zaakceptowana przezIUPAC 1 listopada 2004[12].
Roentgen nie ma ani stabilnych, ani naturalnie występujących izotopów. W laboratoriach zsyntetyzowane zostało kilkaradioaktywnych izotopów tego pierwiastka, zarówno poprzez przeprowadzenie reakcji syntezy jąder lżejszych pierwiastków, jak i stopniowy rozpad cięższych jąder. Do roku 2013 otrzymano i potwierdzono istnienie 7 izotopów oliczbach masowych 272, 274 i 278–282, spośród których272Rg oraz274Rg mają znaną, lecz niepotwierdzonąmetastabilność. Każdy z nich ulegarozpadowi alfa, oprócz282Rg, w którym zachodzisamorzutne rozszczepienie jądra atomowego[13].
Najstabilniejszym znanym izotopem roentgenu jest281Rg, zokresem połowicznego rozpadu wynoszącym 26 sekund.280Rg ma o.p.r. wynoszący ponad 3 sekundy, a282Rg i279Rg odpowiednio 0,5 i 0,17 sekundy. Okres półtrwania pozostałych czterech znanych izotopów wynosi między 1 a 10 milisekund[13]. Szacuje się, iż nieodkryty287Rg byłby izotopem najstabilniejszym i ulegałbyrozpadowi beta (inaczej niż izotopy już otrzymane)[18]. Dla nieznanych izotopów277Rg i283Rg również oczekuje się stosunkowo dużej stabilności, ich czas rozpadu szacowany jest na odpowiednio 1 sekundę oraz 10 minut. Do obliczeń tych należy podchodzić z ostrożnością, gdyż np. dla278Rg,281Rg i282Rg przed ich odkryciem oczekiwano okresu półtrwania wynoszącego odpowiednio 1 sekundę, 1 minutę oraz 4 minuty, a w rzeczywistości wynosi on 4,2 ms, 26 s i 0,5 s[13].
Stabilne pierwiastki grupy 11: miedź, srebro i złoto mająkonfiguracje elektronową nd10(n+1)s1. Dla każdego z tych pierwiastków konfiguracja każdego pierwszegostanu wzbudzonego ich atomów to nd9(n+1)s2. Ze względu nasprzężenie spinowo-orbitalne pomiędzy elektronami d stan ten jest podzielony na dwa poziomy energii. W przypadku miedzi różnica w energii pomiędzystanem podstawowym a najniższym stanem wzbudzonym powoduje jej czerwonobrunatne zabarwienie. W srebrze luka energetyczna poszerza się, w wyniku czego ma ono kolor srebrny. Ponieważ w miarę wzrostu liczby atomowej stan wzbudzony ulega stabilizacji przez efekty relatywistyczne, w atomie złota luka ponownie się zmniejsza i pierwiastek ma zabarwienie żółte. Obliczenia wykazały, że konfiguracja elektronowa typu nd9(n+1)s2 jest dla roentgenu tak stabilna, iż stan 6d97s2 powinien być stanem podstawowym, a 6d107s1 pierwszym stanem wzbudzonym. Różnica w poziomach energii obu stanów jest podobna do różnic występujących w srebrze, przez co roentgen prawdopodobnie ma barwę srebrną[1]. Szacowana wielkośćpromienia atomowego roentgenu wynosi ok. 138 pm[2][5].
Roentgen jest dziewiątymmetalem przejściowym z okresu 7układu okresowego (ma 9 elektronów naorbitalu 6d). Od kiedykopernik (l.a. 112) został uznany za metal przejściowy, uważa się, iż wszystkie pierwiastki od 104 do 112 tworzą czwarty okres bloku metali przejściowych[19]. Wartościenergii jonizacji,promienia atomowego orazpromienia jonowego atomu roentgenu powinny być podobne do jego lżejszego pierwiastka homologicznego –złota, co oznacza, iż będą one przypominać właściwości innychmiedziowców, jednakże wystąpić mogą między nimi drobne różnice[2].
Przewiduje się, iż roentgen wykazywać może cechymetalu szlachetnego. Na podstawie najstabilniejszychstopni utlenienia lżejszych pierwiastków z 11 grupy wnioskuje się, iż roentgen jest stabilny na V, III i −I oraz mniej stabilny na I stopniu utlenienia. Oczekuje się, że najstabilniejszy powinien być III stopień utlenienia. Przypuszcza się, że roentgen(III) ma podobnąreaktywność co złoto(III), lecz powinien być trwalszy i tworzyć więcej związków. Złoto tworzy również stabilne związki na −I stopniu utlenienia dzięki efektom relatywistycznym. Zakłada się, że podobnie jest w przypadku roentgenu[2]. Z drugiej strony wartośćpowinowactwa elektronowego roentgenu szacuje się na ok. 1,6eV, znacznie mniej od wartości dla złota, wynoszącej 2,3 eV, co oznacza, iż związki roentgenu mogą być niestabilne lub nawet wcale nie istnieć[5].Orbital 6d jest destabilizowany przez efekty relatywistyczne isprzężenie spinowo-orbitalne występujące dla pierwiastków z końca czwartego okresu bloku metali przejściowych, co sprawia, że pierwiastki te na wyższym stopniu utlenienia, np. Rg(V) lub Cn(IV), powinny być stabilniejsze od swoich lżejszych homologów, takich jakrtęć(IV) lubzłoto(V) (które występują tylko dlafluorków tych pierwiastków:HgF4 iAuF5), ponieważ elektrony z orbitalu 6d uczestniczą w wiązaniu w większym stopniu.Oddziaływania spinowo-orbitalne powinny stabilizować związki roentgenu z wiązaniami z większym udziałem elektronów wiążących z orbitala 6d. Przypuszcza się, żeRgF− 6 jest bardziej stabilny odRgF− 4, który z kolei powinien być stabilniejszy odRgF2-. Otrzymanie roentgenu(I) prawdopodobnie jest trudne[2][20][21].
Spodziewane właściwości chemiczne roentgenu wzbudziły większe zainteresowanie niż dwóch pierwiastków odkrytych przed nim,meitneru idarmsztadtu, ponieważ w jego przypadku oczekuje się najsilniejszego relatywistycznego skurczeniawalencyjnegoorbitalu s[2]. Obliczenia wykonane nawodorku roentgenu(I), RgH, pokazały, że efekt relatywistyczny podwoił siłę wiązania pomiędzyatomami roentgenu iwodoru, pomimo osłabienia sprzężenia spinowo-orbitalnego o 0,7 eV. Obliczenia dla związków typu AuX i RgX[b] również wskazują na niezaniedbywalne efekty relatywistyczne w związkach roentgenu[2][22]. Oczekuje się też, że Rg+ powinien byćnajmiększy wśródjonów metali, miększy nawet odkationu Au+[23].
Właściwości chemiczne roentgenu nie zostały określone doświadczalnie w sposób jednoznaczny[24] ze względu na zbyt małą ilość otrzymanego materiału[2]. Do badań chemiitransaktynowców wytworzone muszą być co najmniej cztery atomy, którychokres półtrwania wynosi minimum 1 sekundę, a wydajność produkcji umożliwiać musi tworzenie przynajmniej jednego atomu tygodniowo[19]. Mimo że okres półtrwania izotopu281Rg wynosi 26 sekund, czyli wystarczająco długo, aby przeprowadzić badania chemiczne, to konieczne jest opracowanie metody produkcji roentgenu pozwalającej na prowadzanie eksperymentów trwających szereg tygodni, które umożliwiłyby uzyskanie wynikówistotnych statystycznie. Ze względu na niską wydajność syntezy bardzo ciężkich pierwiastków konieczna jest automatyczna detekcja i izolacja uzyskanych atomów roentgenu, a następnie analiza ich właściwości wfazie gazowej i wroztworze. Jednakże prace nad roentgenem nie wzbudzają takiego zainteresowania jak właściwości cięższych pierwiastków –kopernika iflerowu[2][24].
↑ Wartość w nawiasach klamrowych jestliczbą masową najtrwalszegoizotopu tego pierwiastka, z uwagi na to, że nie posiada on trwałych izotopów, a tym samym niemożliwe jest wyznaczenie dla niego standardowej względnej masy atomowej. Bezwzględna masa atomowa tego izotopu wynosi: 282,16934u (282 Rg). Zob.Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.
↑abcA.A.TürlerA.A.,Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements, „Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences”, 5 (2), 2004, R19–R25,DOI: 10.14494/jnrs2000.5.R19 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑abcdefghijklmnoTransactinides and the future elements. W: Richard G. Haire: The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Wyd. trzecie. Dordrecht, Holandia: Springer Science+Business Media, 2006.ISBN 1-4020-3555-1. (ang.). Brak numerów stron w książce
↑abA.A.ÖstlinA.A.,L.L.VitosL.L.,First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals, „Physical Review B”, 84 (11),2011,DOI: 10.1103/PhysRevB.84.113104 [dostęp 2024-06-26](ang.).}
↑abcBurkhardB.FrickeBurkhardB.,Superheavy elements a prediction of their chemical and physical properties, [w:]Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry, t. 21, Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1975, s. 89–144,DOI: 10.1007/bfb0116498,ISBN 978-3-540-07109-9(ang.).
↑abS.S.HofmannS.S. i inni,The new element 111, „Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei”, 350 (4),1995, s. 281–282,DOI: 10.1007/BF01291182 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑P.J.P.J.KarolP.J.P.J.,H.H.NakaharaH.H.,B.W.B.W.PetleyB.W.B.W.,E.E.VogtE.E.,On the discovery of the elements 110-112 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 73 (6),2001, s. 959–967,DOI: 10.1351/pac200173060959 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑S.S.HofmannS.S. i inni,New results on elements 111 and 112, „The European Physical Journal A”, 14 (2),2002, s. 147–157,DOI: 10.1140/epja/i2001-10119-x [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑JohnJ.CorishJohnJ.,G.M.G.M.RosenblattG.M.G.M.,Name and symbol of the element with atomic number 111 (IUPAC Recommendations 2004), „Pure and Applied Chemistry”, 76 (12), 2004, s. 2101–2103,DOI: 10.1351/pac200476122101 [dostęp 2024-06-26](ang.).1 stycznia
↑abcdeSonzogni, Alejandro: Interactive Chart of Nuclides. [w:]National Nuclear Data Center [on-line]. Brookhaven National Laboratory. [dostęp 2008-06-06]. (ang.).
↑KosukeK.MoritaKosukeK. i inni,Experiment on the Synthesis of Element 113 in the Reaction209Bi(70Zn,n)278113, „Journal of the Physical Society of Japan”, 73 (10),2004, s. 2593–2596,DOI: 10.1143/JPSJ.73.2593 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑abcYu. Ts.Y.T.OganessianYu. Ts.Y.T.,Yu. E.Y.E.PenionzhkevichYu. E.Y.E.,E.A.E.A.CherepanovE.A.E.A.,Heaviest Nuclei Produced in48Ca-induced Reactions (Synthesis and Decay Properties), „AIP Conference Proceedings”, 912, 2007, s. 235–246,DOI: 10.1063/1.2746600 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑Yu. Ts.Y.T.OganessianYu. Ts.Y.T. i inni,Experimental studies of the249Bk +48Ca reaction including decay properties and excitation function for isotopes of element 117, and discovery of the new isotope277Mt, „Physical Review C”, 87 (5),2013,DOI: 10.1103/PhysRevC.87.054621 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑Yu. Ts.Y.T.OganessianYu. Ts.Y.T. i inni,Synthesis of a New Element with Atomic Number Z = 117, „Physical Review Letters”, 104 (14),2010,DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.142502 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑G.K.G.K.NieG.K.G.K.,Charge radii of β-stable nuclei, „Modern Physics Letters A”, 21 (24),2006, s. 1889–1900,DOI: 10.1142/S0217732306020226 [dostęp 2024-06-26](ang.).}
↑abBy W.P.B.W.P.GriffithBy W.P.B.W.P.,The Periodic Table and the Platinum Group Metals, „Platinum Metals Review”, 52 (2),2008, s. 114–119,DOI: 10.1595/147106708X297486 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑MichaelM.SethMichaelM.,FionaF.CookeFionaF.,PeterP.SchwerdtfegerPeterP.,Jean-LouisJ.L.HeullyJean-LouisJ.L.,MichelM.PelissierMichelM.,The chemistry of the superheavy elements. II. The stability of high oxidation states in group 11 elements: Relativistic coupled cluster calculations for the di-, tetra- and hexafluoro metallates of Cu, Ag, Au, and element 111, „The Journal of Chemical Physics”, 109 (10),1998, s. 3935–3943,DOI: 10.1063/1.476993 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑MichaelM.SethMichaelM.,KnutK.FaegriKnutK.,PeterP.SchwerdtfegerPeterP.,The Stability of the Oxidation State +4 in Group 14 Compounds from Carbon to Element 114, „Angewandte Chemie International Edition”, 37 (18),1998, s. 2493–2496,DOI: 10.1002/(sici)1521-3773(19981002)37:18<2493::aid-anie2493>3.3.co;2-6 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑WenjianW.LiuWenjianW.,Christoph vanCh.WüllenChristoph vanCh.,Spectroscopic constants of gold and eka-gold (element 111) diatomic compounds: The importance of spin–orbit coupling, „The Journal of Chemical Physics”, 110 (8),1999, s. 3730–3735,DOI: 10.1063/1.478237 [dostęp 2024-06-26](ang.).
↑abChristoph E.Ch.E.DüllmannChristoph E.Ch.E.,Superheavy elements at GSI: a broad research program with element 114 in the focus of physics and chemistry, „ract”, 100 (2),2012, s. 67–74,DOI: 10.1524/ract.2011.1842 [dostęp 2024-06-26](ang.).
