ニホニウム

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コペルニシウム ニホニウム フレロビウム
Tl

Nh

Uht
Element 1: 水素 (H), 非金属
Element 2: ヘリウム (He), 希ガス
Element 3: リチウム (Li), アルカリ金属
Element 4: ベリリウム (Be), 卑金属
Element 5: ホウ素 (B), 金属
Element 6: 炭素 (C), 非金属
Element 7: 窒素 (N), 非金属
Element 8: 酸素 (O), 非金属
Element 9: フッ素 (F), ハロゲン
Element 10: ネオン (Ne), 希ガス
Element 11: ナトリウム (Na), アルカリ金属
Element 12: マグネシウム (Mg), 卑金属
Element 13: アルミニウム (Al), 卑金属
Element 14: ケイ素 (Si), 金属
Element 15: リン (P), 非金属
Element 16: 硫黄 (S), 非金属
Element 17: 塩素 (Cl), ハロゲン
Element 18: アルゴン (Ar), 希ガス
Element 19: カリウム (K), アルカリ金属
Element 20: カルシウム (Ca), アルカリ土類金属
Element 21: スカンジウム (Sc), 遷移金属
Element 22: チタン (Ti), 遷移金属
Element 23: バナジウム (V), 遷移金属
Element 24: クロム (Cr), 遷移金属
Element 25: マンガン (Mn), 遷移金属
Element 26: 鉄 (Fe), 遷移金属
Element 27: コバルト (Co), 遷移金属
Element 28: ニッケル (Ni), 遷移金属
Element 29: 銅 (Cu), 遷移金属
Element 30: 亜鉛 (Zn), 卑金属
Element 31: ガリウム (Ga), 卑金属
Element 32: ゲルマニウム (Ge), 金属
Element 33: ヒ素 (As), 金属
Element 34: セレン (Se), 非金属
Element 35: 臭素 (Br), ハロゲン
Element 36: クリプトン (Kr), 希ガス
Element 37: ルビジウム (Rb), アルカリ金属
Element 38: ストロンチウム (Sr), アルカリ土類金属
Element 39: イットリウム (Y), 遷移金属
Element 40: ジルコニウム (Zr), 遷移金属
Element 41: ニオブ (Nb), 遷移金属
Element 42: モリブデン (Mo), 遷移金属
Element 43: テクネチウム (Tc), 遷移金属
Element 44: ルテニウム (Ru), 遷移金属
Element 45: ロジウム (Rh), 遷移金属
Element 46: パラジウム (Pd), 遷移金属
Element 47: 銀 (Ag), 遷移金属
Element 48: カドミウム (Cd), 卑金属
Element 49: インジウム (In), 卑金属
Element 50: スズ (Sn), 卑金属
Element 51: アンチモン (Sb), 金属
Element 52: テルル (Te), 金属
Element 53: ヨウ素 (I), ハロゲン
Element 54: キセノン (Xe), 希ガス
Element 55: セシウム (Cs), アルカリ金属
Element 56: バリウム (Ba), アルカリ土類金属
Element 57: ランタン (La), ランタノイド
Element 58: セリウム (Ce), ランタノイド
Element 59: プラセオジム (Pr), ランタノイド
Element 60: ネオジム (Nd), ランタノイド
Element 61: プロメチウム (Pm), ランタノイド
Element 62: サマリウム (Sm), ランタノイド
Element 63: ユウロピウム (Eu), ランタノイド
Element 64: ガドリニウム (Gd), ランタノイド
Element 65: テルビウム (Tb), ランタノイド
Element 66: ジスプロシウム (Dy), ランタノイド
Element 67: ホルミウム (Ho), ランタノイド
Element 68: エルビウム (Er), ランタノイド
Element 69: ツリウム (Tm), ランタノイド
Element 70: イッテルビウム (Yb), ランタノイド
Element 71: ルテチウム (Lu), ランタノイド
Element 72: ハフニウム (Hf), 遷移金属
Element 73: タンタル (Ta), 遷移金属
Element 74: タングステン (W), 遷移金属
Element 75: レニウム (Re), 遷移金属
Element 76: オスミウム (Os), 遷移金属
Element 77: イリジウム (Ir), 遷移金属
Element 78: 白金 (Pt), 遷移金属
Element 79: 金 (Au), 遷移金属
Element 80: 水銀 (Hg), 卑金属
Element 81: タリウム (Tl), 卑金属
Element 82: 鉛 (Pb), 卑金属
Element 83: ビスマス (Bi), 卑金属
Element 84: ポロニウム (Po), 金属
Element 85: アスタチン (At), ハロゲン
Element 86: ラドン (Rn), 希ガス
Element 87: フランシウム (Fr), アルカリ金属
Element 88: ラジウム (Ra), アルカリ土類金属
Element 89: アクチニウム (Ac), アクチノイド
Element 90: トリウム (Th), アクチノイド
Element 91: プロトアクチニウム (Pa), アクチノイド
Element 92: ウラン (U), アクチノイド
Element 93: ネプツニウム (Np), アクチノイド
Element 94: プルトニウム (Pu), アクチノイド
Element 95: アメリシウム (Am), アクチノイド
Element 96: キュリウム (Cm), アクチノイド
Element 97: バークリウム (Bk), アクチノイド
Element 98: カリホルニウム (Cf), アクチノイド
Element 99: アインスタイニウム (Es), アクチノイド
Element 100: フェルミウム (Fm), アクチノイド
Element 101: メンデレビウム (Md), アクチノイド
Element 102: ノーベリウム (No), アクチノイド
Element 103: ローレンシウム (Lr), アクチノイド
Element 104: ラザホージウム (Rf), 遷移金属
Element 105: ドブニウム (Db), 遷移金属
Element 106: シーボーギウム (Sg), 遷移金属
Element 107: ボーリウム (Bh), 遷移金属
Element 108: ハッシウム (Hs), 遷移金属
Element 109: マイトネリウム (Mt), 遷移金属
Element 110: ダームスタチウム (Ds), 遷移金属
Element 111: レントゲニウム (Rg), 遷移金属
Element 112: コペルニシウム (Cn), 卑金属
Element 113: ニホニウム (Nh), 卑金属
Element 114: フレロビウム (Fl), 卑金属
Element 115: モスコビウム (Mc), 卑金属
Element 116: リバモリウム (Lv), 卑金属
Element 117: テネシン (Ts), ハロゲン
Element 118: オガネソン (Og), 希ガス
113Nh
外見
不明
一般特性
名称, 記号, 番号 ニホニウム, Nh, 113
, 周期, ブロック 13, 7, p
原子量 [286]
電子配置 [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p1
電子殻 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3(画像
物理特性
原子特性
その他
CAS登録番号 54084-70-7
最安定同位体
詳細はニホニウムの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
278Nh syn 0.34 ms α 11.68 274Rg
282Nh syn 73 ms α 10.63 278Rg
283Nh syn 0.10 s α 10.12 279Rg
284Nh syn 0.49 s α 10.00 280Rg
285Nh syn 5.5 s α 9.74, 9.48 281Rg
286Nh syn 19.6 s α 9.63 282Rg

ニホニウム: nihonium)は、原子番号113元素元素記号Nh。2016年11月に正式名称が決定するまでは、暫定的に IUPAC系統的命名法に則りウンウントリウム[1]と呼ばれていた。

周期表第13族元素に属し、タリウムの下に位置するため「エカタリウム」と呼ばれることもある。超ウラン元素では比較的長寿命とされ、278Nhの平均寿命は2ミリ秒であることがわかっている[2]

歴史[編集]

2003年8月、ロシアのドゥブナ合同原子核研究所とアメリカのローレンス・リバモア国立研究所による合同研究チームがアメリシウムカルシウムから115番元素[注 1]元素合成に成功し、翌2004年2月、そのα崩壊の過程で0.48秒間、113番元素を観測したと発表したが[3]、当時は113番元素についての命名権は得られなかった。

2004年9月28日に日本の理化学研究所は、森田浩介博士らの率いるグループが線形加速器を用いて光速の10%(約30,000km/s)にまで加速した70Zn(亜鉛)を209Bi(ビスマス)に衝突させることで「113番元素」の合成に成功したと発表した[4][5][6][7][8]

この実験は80日間にわたって、2.8×1012 個/秒(1秒間に2.8兆個)の亜鉛原子核をビスマス原子核に約 1.7×1019 回照射した。生成した113番元素の原子核は344マイクロ秒 (3.44×104 s) でα崩壊し、レントゲニウムの同位体となったのを、同年7月23日に検出している[5][6][8]

2006年6月には、ドゥブナ合同原子核研究所とローレンス・リバモア国立研究所による合同研究チームが、ネプツニウムとカルシウムから113番元素の合成に成功したと発表している[9]

2009年にはドゥブナ合同原子核研究所やアメリカのオークリッジ国立研究所などによるバークリウムとカルシウムから117番元素[注 2]を元素合成する共同研究において、その崩壊過程で113番元素を検出している[10]

2012年9月27日、理化学研究所は3個目の合成を発表した[2][11]278Uutが6回のα崩壊を経て254Mdとなる崩壊系列の確認に初めて成功した。前回は4回目のα崩壊で生じる262Db自発核分裂してしまったが、今回はα崩壊(確率は2/3)し、次の258Lrもα崩壊で254Mdとなるのを観測できたため、合成した原子核が113番元素だと証明できた[2][5][12]

理化学研究所が3個の113番元素の合成および証明に成功したことから、2015年12月31日、IUPAC評議会により理化学研究所の研究グループに113番元素の命名権が与えられた[13][14]。研究グループは名称案を2016年3月18日にIUPACに提出し[15]、2016年6月8日に「nihonium(ニホニウム)」(元素記号:Nh)と言う名称案が発表され、約5ヶ月間にわたり一般からの意見を公募してパブリックレビューを受けた上で[16][17][18][19][20]、2016年11月30日にニホニウムに正式に決定となった[21][22]

同位体[編集]

ニホニウムの同位体の一覧
核種 半減期[23] 崩壊モード[23] 発見年 反応式
278Nh 0.24ミリ秒 α 2004 209Bi(70Zn,n)[4]
282Nh 70ミリ秒 α 2006 237Np(48Ca,3n)[24]
283Nh 0.10秒 α 2003 287Mc(—,α)[24]
284Nh 0.48秒 α, EC 2003 288Mc(—,α)[24]
285Nh 5.5秒 α 2009 293Ts(—,2α)[10]
286Nh 20秒 α 2009 294Ts(—,2α)[10]
287Nh 20分? α, SF ? 未発見

ニホニウムには安定同位体がなく、天然には存在しない。2つの原子核の融合によって合成するか、より重い原子核の崩壊を観察することによって、いくつかの放射性同位体が実験的に得られている。質量数278および282から286の同位体が発見されており、これらはすべてα崩壊によって崩壊するが、284Nh は電子捕獲も起こす可能性がある[25]

安定性と半減期[編集]

陽子数 Z と中性子数 N についての元素の安定性の#Dグラフ。Nの小さい方から大きい方へと斜めに走る「山脈」と、その先のNとZの高い位置の「安定の島」が見える。
原子番号112、中性子数178付近で理論的に予測されている安定の島を描いた3Dグラフ

ニホニウムの同位体はすべて寿命が短いが、それでも重い同位体のほうが軽いものよりも安定な傾向にある。発見報告のあるうちで、もっとも長命な同位体はもっとも重い同位体でもある 286Nh(半減期20)である。285Nh も半減期1秒を超えると報告されている。284Nh と 283Nh はそれぞれ0.48秒と0.10秒の半減期を有する。282Nh の半減期は70ミリ秒、既知の最も軽い同位体の 278Nh は半減期も最も短く0.24ミリ秒である。未発見のさらに重い同位体はもっと安定していると予測されており、例えば 287Nh は約20の半減期が予測されており[26]、この長さは 286Nh のものよりも2大きい[23]

ニホニウム同位体のα崩壊半減期の理論的推定値は、実験データとよく一致している[27]。未発見の同位体 293Nh が最も安定な同位体でβ崩壊すると予測されている[28]が、既知のニホニウムの同位体にベータ崩壊するものはまだ知られていない[23]

原子核の安定性は最も重い原生核種英語版を持つプルトニウム以降の原子番号では急激に低下し、原子番号102以上の核種268Db を除いてすべて半減期が1日未満となっている。にもかかわらず、原子番号110のダームスタチウムから114のフレロビウムまでの間では安定性がわずかに上がる現象が見られる。はっきりとした理由は未だに解明されていないものの、この概念は核物理学において魔法数と呼ばれる法則に基づく「安定の島」として知られており、カリフォルニア大学グレン・シーボーグ教授によって、超重元素が予想よりも長い原子番号・質量数の範囲に渡って存在していることを説明するために提唱されたものである[29]

命名[編集]

2016年12月1日、113番元素の名称正式決定を受け記者会見する九州大学大学院理学研究院の教授の森田浩介(中央)と理化学研究所の理事長の松本紘(右)、仁科加速器研究センターのセンター長の延與秀人(左)、超重元素分析装置チームリーダー森本幸司(奥)

複数の発見者(命名権獲得)候補があったが、2015年12月31日、IUPAC評議会[30]は延期していた、発見報告のある118番までの未発見元素4つについて認定することを発表し[13]、日本の理化学研究所の研究グループが113番元素の命名権を獲得したと発表した[14]。新元素の発見はアジア初の快挙である[14]。同研究グループは2016年3月18日に名称案をIUPACに提出し[15]、早ければ2016年末〜2017年初め頃にも承認・決定される見通しとなった[14][16]

2016年6月8日、IUPACは113番、115番、117番および118番元素の名称案を発表した。113番元素の名称案は「nihoniumニホニウム」(元素記号:Nh)とされた。これは発見国である日本国にほんこくにちなんだ名称である。これらの元素の名称案について約5ヶ月間、一般からの意見を公募しパブリックレビューを受けた上で[16][17][18][19][20]、同年11月30日、決定に至った(後述[21][22]

命名権獲得までの経緯[編集]

理化学研究所のチームが、ロシアのドゥブナ合同原子核研究所およびアメリカのローレンス・リバモア国立研究所、オークリッジ国立研究所による合同研究チームと命名権を争うこととなり、その行方が注目されていた。

理化学研究所のチームは2004年7月23日と2005年4月2日の2回の合成[4][31]をもって2006年と2007年に合同作業部会に申請したが[5][6][8][12]、認定は見送られている[5][8][12]。同チームはその後2008年から2009年にかけての実験で、崩壊過程で生じる266Bhの存在をより確実にすることで証拠を補強した[5][8][12][32]。しかし2011年1月に発表された、国際純正・応用化学連合 (IUPAC) と国際純粋・応用物理学連合 (IUPAP) の113から116および118番元素についての合同作業部会の報告書[33]でも、113番元素の認定は見送られている。その一方で米露のグループは114番元素と116番元素の発見を認定されている。これは理化学研究所のような確実な証拠が無くとも充分な状況証拠があれば命名権が得られる前例となり、理化学研究所にとっては逆風となった[34]

理化学研究所のチームは2012年の合同作業部会にも申請しており、その審議中の8月12日に3個目の生成に成功している[注 3][5][8][11][12]レントゲニウム重イオン研究所が3個目の生成後に命名権を得ているため、命名権を獲得できる可能性が高まった。この年の申請は5月に締め切られており、追加の証拠という形で受理はされたものの、直ちに認定とはならなかった[34]。さらに何回か生成と崩壊系列を確認すれば命名権がより確実になるものの、必要な設備[注 4]は動かすのに数百万円から数十億円かかり、容易ではなかった。一方で翌年の2013年には米露のグループも状況証拠のみで命名権を満たす程度の充分なデータを揃えており、もし前年に理化学研究所が3例目の証拠を提出していなければこの時点で米露のグループが命名権を得ていた可能性が高かったと関係者は見ている[34]

2015年8月のIUPAC評議会[30]では認定および命名権の付与が検討されたものの決定が延期となっており、日本時間の同年12月31日にようやく認定に至った。

承認の背景[編集]

114から118番元素まではいずれもアクチノイドをターゲットにした励起エネルギーの高い「熱い核融合」により、合成に成功したグループに命名権が与えられている。この手法は、重い原子核を材料とするため成功率は高いが、必然的に中性子を多く含むため自発核分裂を生じやすく、『崩壊系列が、既知の核種に到達すること』という発見の大原則を達成できず、状況証拠どまりとなりがちだった。

一方、113番元素において理化学研究所は、中程度の重さの原子核同士を材料とする「冷たい核融合(コールドフュージョン)」により、自発核分裂を起こさず既知の核種に崩壊系列が繋がる、確実な証拠を得ることに成功した[注 5]

元素名の候補[編集]

理化学研究所の新元素合成実験は1990年代後半に「ジャポニウム計画[注 6]と名付けられ、以来実施されてきた経緯があり[36]、113番元素の名称についても「ジャポニウム」(元素記号:Jp、Jn)[注 7]が最有力とみられていたが、2016年6月8日には前述のとおり同研究所のチームがIUPACに提出した名称案は「ニホニウム」(元素記号:Nh)であることが公表された[17][18][19][20]。「ジャポニウム」もしくは「ジャパニウム」という名称が最有力とされながらも、最終的に候補から除外された背景には、母語である日本語にこだわった点と、英語圏における日本人の蔑称である「ジャップ」を連想させるという懸念があったことなどの理由がある[37][38]

なお、この他には同研究所所在地の和光市から「ワコニウム」、和光市の旧地名でもある大和町から「ヤマトニウム」、物理学者の仁科芳雄にちなむ「ニシナニウム」などの候補も挙がっていた[39]。また「ニッポニウム」(元素記号:Nm)は、43番元素として一度命名されたものの取り消された、レニウムを巡る過去の経緯から混乱を避けるため採用できないルールとなっており、除外されていた[40][41]

ネイチャー誌上での予想[編集]

イギリスの科学雑誌『ネイチャー』はブログ版「The Sceptical Chymist」で専門家による元素名の予想をオッズ付きで行なっており、このページでは上記の候補の他に、天照大神にちなんだ「Amaterasiumアマテラシウム」や、煙々羅にちなんだ「Enenraiumエネンライウム」、ゴジラにちなんだ「Godzilliumゴジリウム」なども候補に挙がっていた[42][43]

理化学研究所の発表[編集]

2016年6月8日、理化学研究所は113番元素の新名称として「nihoniumニホニウム」(元素記号:Nh)と命名する案を発表した[16][19][20]

正式決定[編集]

国際純正・応用化学連合 (IUPAC) は2016年11月30日、113番元素の名称について日本側の提案通りに「nihoniumニホニウム」(元素記号:Nh)と決定したことを発表した[21][22]

その他[編集]

理研新元素発見記念事業(ニホニウム通り)[編集]

日本の和光市は理化学研究所のチームによる「ニホニウム」発見を受けて「理研新元素発見記念事業」に着手する[44]

同市は「理研新元素発見記念事業」の一環として、和光市駅から理化学研究所までの道路約 1.1 km を「ニホニウム通り」と命名し、この道路に記念のモニュメントや1番から113番までの元素記号の路面板などを設置すると2016年12月2日に発表。11月1日〜11月20日での間に4つの名称候補について同市が市民投票を実施し、425票中最多の165票を獲得した「ニホニウム通り」に命名することを決定した[44]

ニホニウム通りの歩道には、元素記号1番から112番までの青銅製の路面板を112枚(一辺30cm)と113番の路面板1枚(一辺120cm)を 10 m 間隔で設置する。また、和光市駅前には理化学研究所から記念碑が寄贈されるほか、モニュメント等が設置される[44]

脚注[編集]

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注釈[編集]

  1. ^ 後にモスコビウムと名付けられた。
  2. ^ 後にテネシンと名付けられた。
  3. ^ ただし、生成の成功が明らかとなったのは同年8月18日の事である[5][12]
  4. ^ 線形加速器だけでなく、粒子を捕捉して崩壊を観測する装置などが必要。
  5. ^ しかし中性子の少ない未発見元素の合成はほぼ限界に達しており、そのような確実な証拠をもって命名権が与えられた元素は、この時点でニホニウムが最後となっている。将来的にも、119番以降の元素のコールドフュージョンは期待されていない[8][35]
  6. ^ 日本を表すラテン語の「japoniaジャポニア」にちなむ。
  7. ^ これにより、周期表に初めて「J」の文字が出現する可能性があった。

出典[編集]

  1. ^ : ununtriumUut
  2. ^ a b c “3個目の113番元素の合成を新たな崩壊経路で確認” (プレスリリース), 理研, (2012年9月27日), オリジナル2012年11月27日時点によるアーカイブ。, https://web.archive.org/web/20121127065710/http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/press/2012/120927/detail.html 2015年12月31日閲覧。 
  3. ^ Oganessian et al. (2003)
  4. ^ a b c Morita et al. (2004)
  5. ^ a b c d e f g h 鈴木志乃「3個目の113番元素を合成 (PDF) 」 、『理研ニュース』2013年1月号、理研、 6-9頁、 ISSN 1349-1229OCLC 939469976
  6. ^ a b c 研究者インタビュー”. 113番元素特設ページ. 理研. p. 1. 2016年1月6日閲覧。
  7. ^ “新発見の113番元素” (プレスリリース), 理研, (2004年9月28日), オリジナル2004年10月11日時点によるアーカイブ。, https://web.archive.org/web/20041011165210/http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/press/2004/040928_2/index.html 2015年12月31日閲覧。 
  8. ^ a b c d e f g デイビー日高 (2012年9月28日). “理研、113番元素の命名優先権獲得に王手 - 新たな崩壊経路の3例目を確認”. マイナビニュース (マイナビ). http://news.mynavi.jp/articles/2012/09/28/113element/ 2016年1月4日閲覧。 
  9. ^ Oganessian et al. (2007)
  10. ^ a b c Oganessian et al. (2010)
  11. ^ a b Morita et al. (2012)
  12. ^ a b c d e f 研究者インタビュー”. 113番元素特設ページ. 理研. p. 2. 2016年1月6日閲覧。
  13. ^ a b “Discovery and Assignment of Elements with Atomic Numbers 113, 115, 117 and 118” (プレスリリース), IUPAC, (2015年12月31日), オリジナル2015年12月31日時点によるアーカイブ。, https://web.archive.org/web/20151231074712/http://www.iupac.org/news/news-detail/article/discovery-and-assignment-of-elements-with-atomic-numbers-113-115-117-and-118.html 
  14. ^ a b c d “113番元素の命名権獲得 -元素周期表にアジア初、日本発の元素が加わる-” (プレスリリース), 理研, (2015年12月31日), オリジナル2015年12月31日時点によるアーカイブ。, https://web.archive.org/web/20151231132035/http://www.riken.jp/pr/press/2015/20151231_1/ 2015年12月31日閲覧。 
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  16. ^ a b c d “113番元素の名前の案「ニホニウム」に 国際機関が発表”. NHK NEWS WEB (NHK). (2016年6月8日). オリジナル2016年6月9日時点によるアーカイブ。. http://web.archive.org/web/20160609121732/http://www3.nhk.or.jp/news/html/20160608/k10010550401000.html 2016年7月6日閲覧。 
  17. ^ a b c “IUPAC is naming the four new elements nihonium, moscovium, tennessine, and oganesson” (PDF) (プレスリリース), IUPAC, (2016年6月8日), http://iupac.org/cms/wp-content/uploads/2016/06/Press-Release_Naming-Four-New-Elements_8June2016.pdf 2016年6月8日閲覧。 
  18. ^ a b c IUPAC is naming the four new elements nihonium, moscovium, tennessine, and oganesson”. IUPAC (2016年6月8日). 2016年6月8日閲覧。
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参考文献[編集]

原論文[編集]

書籍[編集]

関連項目[編集]

外部リンク[編集]