Dubnium: Het element

Dubnium is een scheikundig element met symbool Db en atoomnummer 105. Het is vernoemd naar de stad Dubna in Rusland, waar het voor het eerst werd geproduceerd. Het is een radioactief synthetisch element dat niet in de natuur voor komt. De meest stabiele isotoop, dubnium-268, heeft een halveringstijd van ongeveer 28 uur. Het element wordt gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek en heeft (nog) geen industriële toepassing.

Plaats van het element Dubnium in het periodiek systeem

Dubnium is een transactinide, (transuraan) d.w.z. zwaarder dan uranium. In het periodiek systeem bevindt het zich in het d-blok in de 7e periode in groep 5. Het element is nog niet volledig onderzocht maar experimenten tonen aan dat dubnium zich bij benadering chemisch gedraagt als de andere 5 elementen van groep 5, met name als tantalium. In de jaren 1960 en 1970, werden microscopische hoeveelheden Dubnium geproduceerd in laboratoria in Rusland en in de VS. Wegens ruzie tussen Rusland en de VS over wie de ontdekker is kreeg het element pas in 1997, een generatie na zijn ontdekking, zijn officiële naam.

Algemene eigenschappenvan het element dubnium

Chemische en fysische eigenschappen van het element dubnium

Isotopen van het element dubnium

De stabielste isotopen van het element dubnium

Toelichting: SS spontane splijting (Eng.SF)
Lr=Element Lawrencium
Rf=Element Rutherfordium

Ontdekking geschiedenis van het element dubnium

Dubnium werd voor het eerst ontdekt in 1968 in het Joint Institute for Nuclear Research in Dubna Rusland. Americium-243 werd beschoten met neon-22 ionen. De onderzoekers registreerden een 9.40 MeV en een 9,70 MeV alfaverval-activiteit en verkregen de de isotoop 260Db of 261Db.
In hetzelfde jaar werd onder leiding van Albert Ghiorso aan de Universiteit Berkeley in Californie het element gesynthetiseerd door het beschieten een californium-249 met stikstof-15 ionen. Het team publiceerde de vorming van 260Db in de reactie tussen californium-249 doelwit en stikstof -15 ionen volgens de vergelijking:

• 249 / 98Cf + 15 / 7N → 260 / 105Db + 4 n

Het Dubna team herhaalde de reactie en waren in staat om de gegevens over het ontstaan van 260Db te bevestigen met behulp van de reactie:

• 243/95Am + 22/10Ne → 260/105Db + 5 n

Toelichting Chemische eigenschappen van het element dubnium

In het periodiek systeem is element 105 lid van de overgangsmetalen en de zwaarste lid van de groep 5 waarin zich ook de elementen vanadium, niobium en tantaal bevinden. Alle leden van deze groep nemen gemakkelijk oxidatietoestand 5 aan. Van Dubnium wordt dan ook een stabiele 5 oxidatietoestand verwacht. Voor deze groep zijn echter ook de oxidatie toestanden 4 en 3 bekend.

Door extrapolatie van de chemische eigenschappen van niobium en tantaal, zal Dubnium reageren met zuurstof en een inert pentoxide Db2O5 vormen. In een reactie met alkalimetalen verwacht men de vorming van de orthodubnate complex, DbO3-4.
Reacties met halogenen (X) vormen pentahalides, DbX5. Zoals DbCl5 en pentafluoride DbF5. Hydrolyse van de halogeniden vormen gemakkelijk de oxyhalogeniden, MOX3. Zo moet de halogenide DbX5 reageren met water om DbOX3 te vormen. De verwachting van Dubnium is verder de vorming van een reeks fluor-complexen. Met name zal de reactie van pentafluoride met HF een hexafluorodubnate ion, DBF- vormen.

Nucleusynthese van het element dubnium

Productie dubnium elementen door 'Cold fusion'

De synthese van dubnium kernen door de zogenaamde "cold fusion" reacties. Dit zijn processen die samengestelde kernen vormen bij lage excitatie energie (10-20 MeV). De opgeladen nucleus vervalt tot de grondtoestand via de emissie van één of twee neutronen.

• De eerste poging om dubnium te synthetiseren met behulp van koude kernfusie werd uitgevoerd in 1976 door het team van FLNR (Flerov Laboratory of Nuclear Reactions, een afdeling binnen het Joint Institute for Nuclear Research JINR), in Dubna Rusland. Zij konden uiteindelijk 258Db detecteren.
• Het team van GSI (Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung) in 1985 was in staat om 10 atomen van 257Db en later nog de isomeer 257mDb te detecteren.
• Het team van Dubna registreerde in 1983 een 255Db, maar laterere resultaten wijzen echter op 256Db.
• In 2006 was het team van LBNL in staat om 258Db en 257Db te detecteren

Productie dubnium elementen door 'Hot fusion'

Synthese van kernen van het element dubnium door "hot fusion" reacties. Dit zijn processen die kernen samensmelten bij hoge excitatie-energie (40-50 MeV). De opgeladen kern vervalt vervolgens naar zijn grondtoestand (toestand van laagste energie) via de uitstoot van 3-5 neutronen.

• Het reactiemengsel werd eerst bestudeerd door Andreyev bij de FLNR, Dubna in 1992. Ze hebben daarbij 258Db en 257Db geobserveerd.
• In 2000, Chinese wetenschappers aan het Instituut van de moderne fysica (IMP), Lanzhou, kondigde de ontdekking aan van de onbekende isotoop 259Db.
• in 1999 werd aan Paul Scherrer Instituut 262Db waargenomen. Er werden 4 atomen gedetecteerd.
• Behalve de ontdekking van 260Db door Albert Ghiorso in 1970 aan de Universiteit van California, heeft hetzelfde team in 1971 de isotopen 262Db en 261Db ontdekt.
• In 1990, heeft een team onder leiding van Kratz bij LBNL definitief de nieuwe isotoop 263Db ontdekt.
• In 1970, het team van het Lawrence Berkeley National Laboratory identificeerde de isotoop 260Db. In 1977, het team van Oak Ridge herhaalde het experiment en bevestigde deze ontdekking.