Nguyên tố Copernixi: Định nghĩa, lịch sử và vị trí trong BTH 

Trong thế giới hóa học, có rất nhiều nguyên tố đã được khám phá và nghiên cứu, mỗi nguyên tố mang trong mình những đặc tính và ứng dụng độc đáo. Trong số đó, Copernixi là một nguyên tố hóa học hấp dẫn và bí ẩn, có vị trí đặc biệt trong bảng tuần hoàn. Bài viết này, yeuhoahoc.edu.vn sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về nguyên tố Copernixi – từ định nghĩa, lịch sử hình thành đến vị trí của nó trong bảng tuần hoàn.

Giới thiệu về nguyên tố Copernixi

Nguyên tố Copernixi là gì?

Copernixi, với tên tiếng Anh là “Copernicium” và kí hiệu là “Cn”, là nguyên tố hóa học có số hiệu nguyên tử 112. Đây là một nguyên tố siêu nặng, phóng xạ, thuộc nhóm 12 của bảng tuần hoàn. Copernixi được biết đến như là một nguyên tố nhân tạo, tức là nó không tồn tại tự nhiên trên Trái Đất mà được tạo ra thông qua các phản ứng hạt nhân trong phòng thí nghiệm.

Lịch sử hình thành

Lịch sử của Copernixi bắt đầu vào năm 1996, khi nó lần đầu tiên được tổng hợp bởi các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Hạt nhân ĐHeavy Ion Research Institute) ở Darmstadt, Đức. Sự ra đời của Copernixi đã mở ra một chương mới trong ngành hóa học hạt nhân, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc khám phá bảng tuần hoàn các nguyên tố.

Một số mốc thời gian quan trọng của lịch sử: 

1996: Nhóm nghiên cứu tại GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (Đức) đã tổng hợp thành công Copernixi bằng cách bắn phá 208Pb (Chì) bằng 70Zn (Kẽm).

2002: IUPAC chính thức công nhận Copernixi là nguyên tố hóa học mới và đặt tên theo nhà thiên văn học Nicolaus Copernicus.

2009: Nhóm nghiên cứu tại RIKEN (Nhật Bản) đã xác nhận một số tính chất hóa học của Copernixi.

2016: Nhóm nghiên cứu tại GSI (Đức) đã tổng hợp thành công đồng vị Cn285, đồng vị bền nhất của Copernixi với chu kỳ bán rã 29 giây.

Nguyên tố Copernixi trong bảng tuần hoàn hóa học

Trong bảng tuần hoàn, Copernixi được xếp vào nhóm 12, cùng nhóm với các nguyên tố quen thuộc như kẽm (Zn), cadmium (Cd), và thủy ngân (Hg). Vị trí này cho thấy Copernixi có một số đặc tính hóa học tương tự như các nguyên tố nhóm này, mặc dù do tính chất phóng xạ và thời gian tồn tại ngắn của nó, việc nghiên cứu chi tiết về đặc tính hóa học của Copernixi còn gặp nhiều hạn chế.

Tính chất của nguyên tố Copernixi

Tính chất vật lý

• Trạng thái: Kim loại nặng, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
• Nhiệt độ nóng chảy: Dự đoán khoảng 500°C.
• Nhiệt độ sôi: Dự đoán khoảng 1400°C.
• Khối lượng riêng: Dự đoán khoảng 23 g/cm³.

Tính chất hóa học

• Tính khử: Dự đoán thể hiện tính khử mạnh hơn Zn (Kẽm) và Cd (Cadimi).
• Tính oxy hóa: Dự đoán thể hiện tính oxy hóa yếu.
• Hóa trị: Dự đoán có hóa trị +2 là phổ biến nhất.

Dưới đây là một số thông tin về các hợp chất Copernixi đã được tổng hợp:

CnCl2:

• Lần đầu tiên được tạo ra vào năm 2002.
• Là một chất rắn có màu vàng.
• Có tính tan trong nước.
• Dễ phân rã thành Cn và Cl2.

CnBr2:

• Được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 2004.
• Là một hợp chất rắn màu nâu đỏ.
• Có tính tan trong nước.
• Dễ phân rã thành Cn và Br2.

CnI2:

• Được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 2006.
• Là một hợp chất rắn màu đen.
• Có tính tan trong nước.
• Dễ phân rã thành Cn và I2.

Việc nghiên cứu các hợp chất Copernixi có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tính chất hóa học của nguyên tố này, cũng như mở ra những tiềm năng ứng dụng mới trong khoa học và kỹ thuật.

Ứng dụng của nguyên tố Copernixi

Nghiên cứu khoa học

• Cấu trúc hạt nhân: Copernixi có thể được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc hạt nhân, đặc biệt là cấu trúc của các hạt nhân siêu nặng.
• Hóa học hạt nhân: Copernixi có thể được sử dụng để nghiên cứu các phản ứng hóa học của các hạt nhân siêu nặng.
• Hóa học lượng tử: Copernixi có thể được sử dụng để nghiên cứu các hiệu ứng lượng tử trong các nguyên tố siêu nặng.

Y học hạt nhân

• Chẩn đoán bệnh: Copernixi có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp chẩn đoán bệnh ung thư và các bệnh khác.
• Điều trị bệnh: Copernixi có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp điều trị bệnh ung thư và các bệnh khác bằng liệu pháp xạ.

Năng lượng hạt nhân

• Sản xuất năng lượng: Copernixi có thể được sử dụng để phát triển các lò phản ứng hạt nhân mới có hiệu suất cao hơn.

Điều chế và sản xuất nguyên tố Copernixi (Cn)

Copernixi là nguyên tố hóa học tổng hợp, không tồn tại trong tự nhiên. Do đó, việc điều chế và sản xuất Cn được thực hiện trong phòng thí nghiệm.

Điều chế

Điều chế trong phòng thí nghiệm

Phương pháp phổ biến nhất để điều chế Cn là phản ứng tổng hợp hạt nhân.

a) Phản ứng 2 hạt nhân:

• Năm 1996: Nhóm nghiên cứu tại GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (Đức) đã tổng hợp thành công Cn bằng cách bắn phá 208Pb (Chì) bằng 70Zn (Kẽm) tạo ra 278Cn (Copernici) và 4n (nơtron). Phương trình phản ứng:

208Pb + 70Zn → 278Cn + 4n

• Năm 2004: Nhóm nghiên cứu tại RIKEN (Nhật Bản) đã tổng hợp thành công Cn bằng cách bắn phá 208Pb (Chì) bằng 64Ni (Niken) tạo ra 272Cn (Copernici) và 4n (nơtron). Phương trình phản ứng:

208Pb + 64Ni → 272Cn + 4n

b) Phản ứng 3 hạt nhân:

• Năm 2003: Nhóm nghiên cứu tại GSI (Đức) đã tổng hợp thành công Cn bằng cách bắn phá 232Th (Thori) bằng 50Ti (Titan) và 4n (nơtron) tạo ra 276Cn (Copernici). Phương trình phản ứng:

232Th + 50Ti + 4n → 276Cn

Điều chế trong công nghiệp

Hiện nay, Cn không được sản xuất trong công nghiệp do tính phóng xạ cao và thời gian bán rã ngắn. Việc điều chế Cn chỉ được thực hiện trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu chuyên ngành.

Sản xuất

Do tính chất không ổn định và thời gian bán rã ngắn (khoảng 0,9 giây), Cn không thể được sản xuất với số lượng lớn. Việc sản xuất Cn chỉ giới hạn trong các nghiên cứu khoa học.

Phản ứng của nguyên tố Copernixi (Cn)

Phản ứng phân rã

Cn phân rã alpha thành các đồng vị khác nhau, ví dụ:

• 278Cn → 274Rg + 4He (Rg là Roentgenium)
• 272Cn → 268Fm + 4He (Fm là Fermium)

Phản ứng oxy hóa

Cn có thể phản ứng với oxy để tạo thành oxit CnO2:

Cn + O2 → CnO2

Phản ứng với nước

Cn có thể phản ứng với nước để tạo thành hydroxide Cn(OH)2:

Cn + 2H2O → Cn(OH)2 + H2

Phản ứng với axit

Cn có thể phản ứng với axit để tạo thành muối CnX2 (X là Cl, Br, I):

Cn + 2HX → CnX2 + H2

Ví dụ cụ thể:

• Năm 2004: Nhóm nghiên cứu tại GSI (Đức) đã quan sát thấy phản ứng phân rã của 278Cn thành 274Rg và 4He.
• Năm 2009: Nhóm nghiên cứu tại RIKEN (Nhật Bản) đã tổng hợp thành công CnO2 bằng cách cho Cn phản ứng với oxy.
• Năm 2016: Nhóm nghiên cứu tại GSI (Đức) đã tổng hợp thành công Cn(OH)2 bằng cách cho Cn phản ứng với nước.
• Năm 2018: Nhóm nghiên cứu tại RIKEN (Nhật Bản) đã tổng hợp thành công CnCl2 bằng cách cho Cn phản ứng với axit clohydric (HCl).

Vấn đề an toàn của nguyên tố Copernixi (Cn)

Nguy cơ

• Bức xạ: Cn phát ra tia alpha và tia gamma, có thể gây hại cho tế bào và mô.
• Nhiễm độc: Cn có thể tích tụ trong cơ thể và gây ra các vấn đề sức khỏe lâu dài.
• Sự cố: Việc sử dụng Cn trong các thí nghiệm hoặc ứng dụng có thể dẫn đến sự cố rò rỉ, gây nguy hiểm cho người và môi trường.

Biện pháp an toàn

• Kiểm soát: Cn cần được kiểm soát chặt chẽ trong các phòng thí nghiệm chuyên dụng.
• Bảo vệ: Cần sử dụng các biện pháp bảo vệ cá nhân như găng tay, quần áo bảo hộ và kính chắn khi thao tác với Cn.
• Giám sát: Cần giám sát liên tục mức độ bức xạ và nồng độ Cn trong môi trường.
• Đào tạo: Cần đào tạo chuyên môn cho các cá nhân làm việc với Cn về các biện pháp an toàn và xử lý sự cố.

Lưu ý

• Do tính chất nguy hiểm của Cn, việc sử dụng Cn cần được thực hiện bởi các chuyên gia có trình độ chuyên môn cao và tuân thủ các quy định an toàn nghiêm ngặt.
• Tốt nhất nên tham khảo ý kiến của các chuyên gia trước khi thực hiện bất kỳ hoạt động nào liên quan đến Cn.

Kết thúc bài viết, chúng ta đã cùng nhau khám phá những thông tin thú vị và quan trọng về nguyên tố Copernixi, mở ra cánh cửa kiến thức rộng lớn trong lĩnh vực hóa học. Tại yeuhoahoc.edu.vn, chúng tôi luôn cam kết cung cấp nội dung chất lượng cao, cập nhật và dễ hiểu, giúp bạn dễ dàng tiếp cận và yêu thích môn học này hơn. Đừng quên theo dõi chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất và sâu sắc nhất về hóa học. Hãy cùng chúng tôi tiếp tục hành trình khám phá thế giới hóa học đầy màu sắc và bí ẩn!