테네신: 요소 속성 및 용도

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설명

테네신(Ts)은 원자 번호 117을 가진 합성, 초중량, 고방사성 원소입니다. 주기율표에 가장 최근에 추가된 원소 중 하나로, 현대 핵 연구에서 기초적인 위치를 차지하고 있습니다. 테네신은 더 가벼운 원소로 붕괴하기 전 몇 분의 1초 동안만 존재하지만, 이 원소의 탄생은 현대의 초중량 핵 탐색에 획기적인 전환점이 되었습니다.

역사와 이름

테네신은 2010년 러시아 두브나에 있는 공동 원자력 연구소(JINR)와 미국 테네시에 있는 오크리지 국립 연구소(ORNL)의 러시아와 미국 과학자들의 공동 연구를 통해 처음 합성되었습니다. 이 실험은 버켈륨-249(²⁴⁹Bk)와 칼슘-48(⁴⁸Ca) 이온을 결합하여 테네신-294 원자를 생성하는 것을 목표로 했습니다.

새로운 원자는 거의 즉시 분해되었지만 특유의 알파 입자 방출은 원소 117의 존재를 증명하는 증거였습니다.

2016년 국제 순수 및 응용 화학 연합(IUPAC)은 이 발견을 공식적으로 인정하고 미국 테네시주의 이름을 딴 '테네신'이라는 이름을 승인하여 ORNL, 밴더빌트 대학교, 테네시 대학교의 초중량 원소 연구 및 발견에 대한 공헌을 기렸습니다.

원자 및 물리적 특성

속성	값(예측 또는 관측)
원자 번호	117
기호	Ts
그룹 / 기간	17 / 7
원소 범주	할로겐(예상)
밀도(예상)	~7.2 g/cm³
융점(예상)	~350-500°C
끓는점(예상)	~610-780°C
가장 안정적인 동위원소	Ts-294
반감기	~20밀리초

테네신은 염소나 요오드와 같은 가벼운 유사체와는 달리 금속 또는 반금속 할로겐으로 작용할 것으로 예상됩니다. 이론적 모델에 따르면 내부 전자의 속도가 빠르기 때문에 상대론적 효과로 인해 비금속 특성이 약해지고 금속 결합 경향이 나타날 수 있다고 합니다.

화학적 특성 설명

반감기가 매우 짧고 생산량이 적기 때문에 테네신에 대한 실제 화학 실험은 수행된 적이 없습니다. 그러나 계산 화학 및 주기적 경향을 통해 테네신의 거동에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다:

-그룹 유사성: 테네신은 그룹 17(할로겐)에 속하며 자연적으로 발생하는 가장 큰 할로겐인 아스타틴(At)과 반응성이 어느 정도 유사할 것으로 예상됩니다.

- 산화 상태: 계산된 산화 상태는 -1, +1, +3이며, 이 중 +1과 +3은 상대론적 안정화 효과로 인해 더 안정적이어야 합니다.

- 화학 반응성: 염화 테네신(TsCl) 및 불화 테네신(TsF)과 같은 간단한 화합물을 만들 수 있지만, 아직 실험적으로 확립된 것은 없습니다.

생산 및 합성

테네신 합성은 입자가속기, 방사성 표적, 정교한 이온빔 기술이 결합된 놀라운 과학적 성과입니다.

합성에는 다음과 같은 주요 단계가 포함됩니다:

1. 표적 준비: ORNL의 고속 동위원소 원자로에서 준비된 베르켈륨-249의 얇은 층을 티타늄 호일 위에 증착합니다.

2. 이온 폭격: 칼슘-48 빔을 고에너지로 가속하여 버켈륨 표적에 충돌시킵니다.

3. 핵융합: 때때로 핵의 충돌로 인해 중성자를 방출하고 거의 즉시 붕괴하는 초중량 화합물 핵(테네신)이 형성됩니다.

4. 탐지: 세심하게 설계된 검출기가 알파 붕괴 사슬을 측정하여 새로운 원소의 존재를 확인합니다.

실험당 몇 개의 원자에 불과한 낮은 수율과 빠른 붕괴로 인해 각 관측은 높은 정밀도와 전 세계적인 협력이 필요합니다.

응용 분야 및 과학적 중요성

테네신은 반감기가 짧고 생산량이 적기 때문에 산업적 또는 상업적 용도는 없지만 과학적 영향력은 막대합니다:

- 핵 구조 연구: 물리학자들은 테네신 연구를 통해 주기율표의 초중량자 영역에서 양성자와 중성자가 어떻게 작용하는지를 관찰할 수 있습니다.

- 이론적 확인: 이 발견은 핵탄 모델 예측과 초중량 원소의 반감기가 더 길 수 있는 이론적 영역인 '안정의 섬'에 대한 탐구를 확인시켜주었습니다.

- 기술 개발: 첨단 표적 준비, 입자 빔 조작, 검출기 기술 등 테네신을 생산하기 위해 개발된 장비와 방법은 핵의학, 재료 과학, 가속기 물리학의 발전에 영향을 미쳤습니다. 자세한 내용은 Stanford Advanced Materials (SAM).

자주 묻는 질문

테네신이란 무엇인가요?

테네신(Ts)은 버켈륨과 칼슘 동위원소의 고에너지 핵융합 반응으로 생성되는 원자 번호 117의 합성 방사성 원소입니다.

테네신이라는 이름이 붙은 이유는 무엇인가요?

이 원소의 발견에 있어 미국 테네시주의 연구 기관이 핵심적인 역할을 수행한 것을 인정하여 미국 테네시주의 이름을 따서 명명되었습니다.

테네신은 어떻게 만들어지나요?

입자가속기에서 버켈륨-249의 표적에 칼슘-48 이온을 충돌시켜 한 번에 몇 개의 원자만 생성하는 방식으로 만들어집니다.

화학적 성질은 무엇인가요?

산화 상태가 -1, +1, +3인 금속성 중 할로겐처럼 작용할 것으로 예상됩니다.

테네신은 산업적으로 유용한 용도가 있나요?

불안정성 때문에 현재로서는 유용한 응용 분야가 존재하지 않지만, 핵 과학 및 고정밀 계측 분야의 기술을 주도하는 합성은 가능합니다.

테네신을 연구하면 어떤 이점이 있나요?

초중량 원소의 안정성, 핵력, 화학적 거동에 대한 상대론적 효과에 대한 이해를 높일 수 있습니다.

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저자 소개

Chin Trento

Chin Trento는 일리노이 대학교에서 응용 화학 학사 학위를 받았습니다. 그의 교육적 배경은 다양한 주제에 접근할 수 있는 폭넓은 기반을 제공합니다. 그는 Stanford Advanced Materials(SAM)에서 4년 넘게 첨단 소재 관련 글을 쓰고 있습니다. 이 글을 쓰는 주된 목적은 독자들에게 무료이면서도 양질의 자료를 제공하는 것입니다. 그는 독자들이 발견하는 오타, 오류 또는 의견 차이에 대한 피드백을 환영합니다.

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