Oganesson -원소 중 가장 높은 원자 번호와 가장 높은 원자 질량

[dhleepaul]

오가네손

오가네손, 118 오그오가네손 발음외관질량 수주기율표의 오가네손원자 번호 (Z)그룹마침표차단전자 구성껍질당 전자 수물리적 특성STP에서의 단계녹는점끓는점밀도 (R.T. 근처)액체 상태(M.P.)에서원자 특성산화 상태이온화 에너지원자 반경공유 반경기타 특성자연 발생결정 구조CAS 번호역사명명예언발견오가네손의 동위원소

• /ˌɒ ɡəˈnɛsɒn/ (i)[1]
  (오-에-네스-온)
• /ˌoʊɡəˈnɛsən/ (i)[2]
  (오-게-네스-안))

금속성 (예측됨)

[294]

Rn
↑
Og
↓
—
테네신 ← 오가네손 → 우뉴니엄

118

그룹 18 (희귀 기체)

7교시

  p-블록

[RN] 5f14 6d10 7s2 7p6 (예측)[3][4]

2, 8, 18, 32, 32, 18, 8 (예측)

고체 (예측)[5]

325 ± 15 K (52 ± 15 °C, 125 ± 27 °F) (예측)[5]

450 ± 10 K (177 ± 10 °C, 350 ± 18 °F) (예측)[5]

7.2 g/cm3 (고체, 319 K, 계산 기준)[5]

6.6 g/cm3 (액체, 327 K, 계산)[5]

일반: (없음)
(−1),[4] (+1),[6] (+2),[7] (+4),[7] (+6)[4]

• 1위: 860 kJ/mol (계산 기준)[9]
• 2위: 1560 kJ/mol (계산 기준)[9]
•  

경험적: 오후 152시 (예측)[10]

오후 157분 (예측)[11]

종합적인

면심 입방체(FCC)

(추론)[12]

54144-19-3

유리 오가네시안의 이름을 따서

한스 페터 요르겐 율리우스 톰센 (1895)

공동 핵연구소와 로렌스 리버모어 국립연구소 (2002)

 분류: 오가네손

• 토론
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•  

 | 참조

오가네손은 합성 화학 원소이며; 기호는 Og이고 원자 번호는 118입니다. 이 연구는 2002년 러시아 모스크바 근처 두브나에 위치한 합동 핵연구소(JINR)에서 러시아와 미국 과학자 합동 팀에 의해 처음 합성되었습니다. 2015년 12월, 국제 과학 기구인 IUPAC과 IUPAP 공동 작업반에서 네 개의 새로운 요소 중 하나로 인정받았습니다. 2016년 11월 28일에 공식적으로 명명되었습니다. [16][17] 이 이름은 주기율표에서 가장 무거운 원소 발견에 주도적인 역할을 한 핵물리학자 유리 오가네시안을 기리기 위해 따왔습니다.

오가네손은 알려진 모든 원소 중 가장 높은 원자 번호와 가장 높은 원자 질량을 가지고 있습니다. 주기율표에서는 p-블록 원소로, 18군에 속하며 7주기의 마지막 구성원이다. 알려진 유일한 동위원소인 오가네손-294는 반감기가 0.7 ms에 불과한 매우 높은 방사성을 가지고 있으며, 2025년 기준으로, 성공적으로 생성된 원자는 다섯 개뿐입니다. [18] 이로 인해 지금까지 그 화학 실험 연구는 이루어지지 않았습니다. 상대론적 효과 때문에, 이론적 연구들은 이 기체가 상온에서 고체이며, 18족의 다른 구성원들(비활성 기체)과 달리 상당히 반응성이 높다고 예측합니다[3][18].

소개

이 섹션은 슈퍼헤비 원소 § 서론에서 발췌한 것입니다. [편집]

초중핵 합성

핵융합 반응을 그래픽적으로 묘사한 장면. 두 개의 핵이 하나로 융합되어 중성자를 방출합니다. 이 순간에 새로운 원소를 만들어낸 반응도 유사했으며, 유일한 차이점은 때때로 여러 개의 단일 중성자가 방출되거나 전혀 방출되지 않았다는 점이었습니다.

초중핵[a]은 크기가 다른 두 개의 다른 핵[b]을 결합하여 핵반응에서 생성됩니다; 대략적으로, 두 핵의 질량이 불균등할수록 반응할 가능성이 커집니다. [24] 무거운 핵으로 이루어진 물질은 표적으로 만들어지고, 그 표적은 가벼운 핵 빔에 의해 폭격됩니다. 두 핵은 서로 충분히 가까이 접근할 때만 하나로 융합할 수 있습니다; 일반적으로 원자핵(모두 양전하)은 정전기 반발로 인해 서로를 밀어냅니다. 강한 상호작용은 이 반발력을 극복할 수 있지만, 원자핵에서 매우 짧은 거리 내에서만 가능하다; 따라서 빔 핵은 빔 핵의 속도에 비해 이러한 반발력을 무의미하게 만들기 위해 크게 가속됩니다. [25] 빔 핵을 가속시키기 위해 가해진 에너지는 빛의 속도의 1/1에 달하는 속도에 도달할 수 있습니다. 하지만 너무 많은 에너지가 가해지면 빔 핵이 분해될 수 있습니다. [25]

단독으로 충분히 가까이 다가간다고 해서 두 핵이 융합되기에는 충분하지 않습니다: 두 핵이 서로 접근할 때, 보통 약 10−20초 동안 함께 있다가 떨어지다가(반응 전과 같은 조성은 아닐 수 있음), 단일 핵이 되는 것은 아닙니다. [25][26] 이는 단일 원자핵을 형성하려는 시도 중에 정전기 반발력으로 인해 형성 중인 핵이 찢어지기 때문에 발생합니다. [25] 표적과 빔의 각 쌍은 단면적(단면적)으로 특징지어지는데, 이는 두 핵이 서로 접근할 때 융합이 일어날 확률로, 입사 입자가 충돌해야 하는 횡면적을 기준으로 표현합니다. [c] 이 융합은 원자핵이 정전기 반발을 통해 터널링할 수 있는 양자 효과의 결과로 일어날 수 있습니다. 두 핵이 그 상을 넘어서도 가까이 머무를 수 있다면, 여러 핵 상호작용이 에너지 재분포와 에너지 평형 상태를 초래합니다. [25]

외부 영상

 호주국립대학교의 계산에 기반한 실패한 핵융합의 시각화[28]

결과적으로 합병된 상태는 여기 상태[29]로, 이를 복합 핵이라고 하며, 매우 불안정합니다. [25] 더 안정적인 상태에 도달하기 위해 일시적 병합은 더 안정적인 핵을 형성하지 않고 핵분열을 일으킬 수 있습니다. [30] 또는 복합 핵이 몇 개의 중성자를 방출하여 여기 에너지를 운반할 수도 있습니다; 만약 후자가 중성자 방출에 충분하지 않으면, 병합은 감마선을 생성하게 됩니다. 이는 초기 핵 충돌 후 약 10⁻¹6초 후에 일어나며, 더 안정적인 원자핵이 생성됩니다. [30] IUPAC/IUPAP 공동 작업반(JWP)의 정의에 따르면, 화학 원소는 그 원소의 핵이 10⁻¹4초 이내에 붕괴하지 않았을 때만 발견된 것으로 인식될 수 있습니다. 이 값은 원자핵이 전자를 획득하고 화학적 특성을 나타내는 데 걸리는 시간을 추정하기 위해 선택되었습니다. [31][d]

붕괴와 탐지

빔은 표적을 통과해 다음 챔버인 분리기(separator)에 도달합니다; 새로운 핵이 생성되면 이 빔으로 운반됩니다. [33] 분리기에서는 새로 생성된 핵이 원래 빔 핵종과 다른 반응 생성물의 핵종과 분리되어 표면 장벽 검출기로 옮겨져 핵을 멈춥니다. 검출기에 충돌할 정확한 위치가 표시되어 있습니다; 또한 그 에너지와 도착 시간도 표시되어 있습니다. [33] 전송 시간은 약 10⁻6초이며; 탐지되기 위해서는 핵이 이 정도 오래 살아남아야 합니다. [36] 핵이 붕괴가 기록되면 위치, 에너지, 붕괴 시간이 측정됩니다. [33]

핵의 안정성은 강한 상호작용에 의해 제공된다. 하지만 그 분포 범위는 매우 짧으며; 핵이 커질수록 가장 바깥쪽 핵자(양성자와 중성자)에 미치는 영향은 약해집니다. 동시에 핵은 양성자 간의 정전기 반발로 찢어지며, 그 범위는 제한되지 않습니다. [37] 강한 상호작용으로 제공되는 총 결합 에너지는 핵자 수에 따라 선형적으로 증가하는 반면, 전기적 반발력은 원자 번호의 제곱에 비례하여 정전기 반발력이 더 빠르게 증가하며 무거운 원자핵과 초중핵의 중요성이 점점 커집니다. [38][39] 초중핵은 이론적으로 예측되며[40] 지금까지 주로 이러한 반발에 의해 발생하는 붕괴 모드인 알파 붕괴와 자발 핵분열을 통해 붕괴하는 것으로 관찰되었다[41]. [여] 거의 모든 알파 방출체는 210개 이상의 핵자를 가진다[43], 주로 자발 핵분열을 겪는 가장 가벼운 핵종은 238개를 가지고 있다. [44] 두 붕괴 모드 모두에서 핵은 각 모드에 대응하는 에너지 장벽에 의해 붕괴를 억제하지만, 터널링이 가능합니다. [38][39]

JINR 플레로프 핵반응 연구소에 설치된 두브나 가스 충전 반동 분리기를 기반으로 한 초중원소 생성 장치 설계도. 검출기와 빔 집합 장치 내부의 궤적은 전자의 쌍극자 자석과 후자의 사중극자 자석 때문에 변합니다. [45]

알파 입자는 방사성 붕괴에서 흔히 생성되는데, 이는 핵자당 알파 입자의 질량이 충분히 작아 알파 입자가 원자핵을 빠져나갈 운동 에너지로 사용할 수 있는 에너지를 남기기 때문입니다. [46] 자발적 핵분열은 정전기 반발에 의해 핵이 찢겨 나가면서 발생하며, 동일한 핵 분열 사례에 따라 다양한 핵이 생성됩니다. [39] 원자 번호가 증가함에 따라 자발 핵분열의 중요성이 급격히 증가합니다: 우라늄(원소 92)에서 노벨륨(원소 102)에서 23자릿수, 토륨(원소 90)에서 페르미뮴(원소 100)까지 30자릿수 감소합니다[47]. [48] 따라서 이전의 액체 방울 모델은 약 280개의 핵자로 구성된 핵의 핵분열 장벽이 사라지면서 자발적 핵분열이 거의 즉시 일어날 것이라고 제안했습니다. [39][49] 후기 핵껍질 모델은 약 300개의 핵자를 가진 핵이 안정성의 섬을 형성할 것이라 제안했으며, 이 과정에서 핵은 자발적 핵분열에 더 강하고 주로 알파 붕괴를 겪으며 반감기가 길어진다. [39][49] 이후 발견된 결과, 예측된 섬이 원래 예상보다 더 멀었을 가능성이 제기되었으나; 또한 장수명 악티나이드와 예측된 섬 사이의 중간 핵들이 변형되어 껍질 효과로 인해 추가적인 안정성을 얻는다는 것을 보여주었습니다. [50] 가벼운 초중핵[51]과 예상된 섬 근처에 가까운 핵들에 대한 실험[47]은 자발 핵분열에 대해 이전에 예상했던 것보다 더 높은 안정성을 보여주었으며, 이는 껍질 효과가 핵에 미치는 중요성을 보여주었다. [g]

알파 붕괴는 방출되는 알파 입자에 의해 감지되며, 붕괴 생성물은 실제 붕괴 전에 쉽게 결정할 수 있습니다; 이러한 붕괴나 연속적인 붕괴가 알려진 핵을 생성한다면, 반응의 원래 산물을 쉽게 알 수 있습니다. [h] (붕괴 사슬 내 모든 붕괴가 서로 관련되어 있다는 것은 반드시 같은 위치에 있어야 한다는 점에서 입증된다.)[33] 알려진 핵은 붕괴 에너지(또는 더 구체적으로는 방출된 입자의 운동 에너지)와 같은 붕괴의 특정 특성으로 식별할 수 있습니다. [i] 그러나 자발 핵분열은 다양한 핵을 생성물로 생성하기 때문에 원래의 핵종은 딸핵으로 구분할 수 없다. [j]

초중원소 합성을 목표로 하는 물리학자들이 얻을 수 있는 정보는 검출기에서 수집된 정보입니다: 입자가 검출기에 도착하는 위치, 에너지, 시간, 그리고 붕괴 시간입니다. 물리학자들은 이 데이터를 분석하여 실제로 새로운 원소에 의해 발생했으며, 주장된 핵종과 다른 핵종에 의해 발생했을 수 없다고 결론지으려 합니다. 종종 제공된 데이터만으로는 새로운 요소가 확실히 생성되었다는 결론을 내리기에는 부족하며, 관찰된 효과에 대한 다른 설명이 없다는 점이 있습니다; 데이터 해석에 오류가 있었습니다. [k]

역사

참고: 화학 원소 발견 연대표

초기 추측

헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈 다음으로 일곱 번째 비활성 가스의 가능성은 비활성 기체군이 발견되자마자 거의 즉시 고려되었다. 덴마크 화학자 한스 페터 요르겐 율리우스 톰센은 아르곤 발견 다음 해인 1895년 4월, 할로겐과 알칼리 금속기를 잇는 일련의 화학적으로 불활성 가스가 존재한다고 예측했습니다. 그는 이 시리즈의 일곱 번째 기체가 토륨과 우라늄을 포함하는 32원소 시기를 끝낼 것이라고 예상했습니다 원자량은 292로, 현재 확인된 오가네손의 최초이자 유일한 동위원소 294에 근접합니다. [62] 덴마크 물리학자 닐스 보는 1922년에 이 일곱 번째 비활성 기체가 원자 번호 118을 가져야 한다고 언급하며, 그 전자 구조를 2, 8, 18, 32, 32, 18, 8로 예측하여 현대 예측과 일치시켰습니다. [63] 이후 독일 화학자 아리스티드 폰 그로세는 1965년에 원소 118의 가능성 있는 특성을 예측하는 논문을 썼습니다. [12] 톰센의 예측에서 오가네손이 성공적으로 합성되기까지 107년이 걸렸으나, 그 화학적 성질이 라돈의 더 무거운 동종 물질로 작용하는지 여부는 아직 조사되지 않았다. [64] 1975년 논문에서 미국 화학자 케네스 피처는 상대론적 효과로 인해 원소 118이 기체 또는 휘발성 액체여야 한다고 제안했습니다. [65]

확인되지 않은 증거 발견 주장

1998년 말, 폴란드 물리학자 로버트 스몰란추크는 오가네손을 포함한 초중원자 합성을 위한 원자핵 융합에 관한 계산을 발표했습니다. [66] 그의 계산은 엄격히 조절된 조건에서 납과 크립톤을 융합시켜 원소 118을 만들 수 있을 것이며, 그 반응의 융합 확률(단면적)은 원소 106인 시보르기움을 만든 납-크롬 반응과 거의 비슷할 것임을 시사했다. 이는 납 또는 비스무트 표적과의 반응에서 원소의 원자 번호가 증가함에 따라 단면적이 기하급수적으로 감소할 것이라는 예측과 상충되었다. [66]

1999년 로렌스 버클리 국립연구소 연구진은 이 예측을 활용해 Physical Review Letters에 발표한 논문에서 118번과 116번 원소의 발견을 발표했으며, 곧이어 Science에 결과가 보고되었습니다. [68] 연구진은 자신들이 반응을 수행했다고 보고했습니다

208
82PB + 86
36Kr → 293
118오그 + n.

2001년, 다른 연구소 연구자들이 결과를 재현하지 못하고 버클리 연구실도 재현하지 못하자 철회문을 발표했습니다. [69] 2002년 6월, 연구소 소장은 이 두 원소의 발견에 대한 원래 주장이 주저자 빅터 니노프가 조작한 데이터에 근거했다고 발표했습니다. [70][71] 최신 실험 결과와 이론적 예측은 결과 핵종의 원자 번호가 증가함에 따라 납과 비스무트 표적을 가진 단면적이 기하급수적으로 감소한다는 사실을 확인했습니다. [72]

증거 개시 보고서

동위원소 오가네손-294의 방사성 붕괴 경로. [14] 붕괴 에너지와 평균 반감기는 모 동위원소와 각 자손 동위원소에 대해 제시됩니다. 자발 핵분열(SF)을 겪는 원자의 비율은 녹색으로 표시되어 있습니다.

오가네손 원자의 첫 진정한 붕괴는 2002년 러시아 두브나의 합동 핵연구소(JINR)에서 러시아와 미국 과학자 합동 팀에 의해 관찰되었다. 아르메니아계 러시아 핵물리학자 유리 오가네시안이 이끌었으며, 캘리포니아 로렌스 리버모어 국립연구소의 미국 과학자들도 포함되었다. [73] 이 발견은 즉시 발표되지 않았는데, 294Og의 붕괴 에너지가 초중무거운 원소를 생성하는 핵융합 반응에서 흔히 발생하는 불순물인 212mPo와 일치했기 때문에, 발표는 2005년 더 많은 오가네손 원자를 생성하는 확인 실험 이후로 미뤄졌다. [74] 2005년 실험은 다른 빔 에너지(245 MeV 대신 251 MeV)와 표적 두께(0.23 mg/cm2 대신 0.34 mg/cm2)를 사용했다. [14] 2006년 10월 9일, 연구진은 칼리포늄-249 원자와 칼슘-48 이온의 충돌을 통해 생성된 오가네손-294의 총 3개(아마도 4개)의 핵(2002년에는 한두 개[75], 2005년에는 두 개)을 간접적으로 검출했다고 발표했습니다[14]. [76][77][78][79][80]

249
98참조 + 48
20카 → 294
118오그+ 3 n.

2011년 IUPAC은 2006년 더브나-리버모어 협력 결과를 평가하며 다음과 같이 결론지었습니다: "Z = 118 동위원소에 대해 보고된 세 가지 사건은 내부 상태가 매우 우수합니다 중복성이지만 알려진 핵에 고정하지 않는 것은 발견 기준을 충족하지 못한다"고 말했다. [81]

융합 반응 확률이 매우 작았기 때문에(융합 단면적은 ~0.3–0.6 pb 또는 (3–6)×10−41 m2) 실험은 4개월이 걸렸고, 칼리포늄 표적에 2.5×10개의 칼슘 이온을 쏘아 올리는 첫 번째 기록된 사건인 오가네손 합성을 만들어내는 것을 포함 했다. [82] 그럼에도 불구하고, 연구자들은 이 결과가 거짓 양성이 아니라고 매우 확신했는데, 이 발견이 무작위 사건일 확률이 10만 분의 1 미만으로 추정되었기 때문입니다. [83]

실험에서 오가네손의 세 원자가 알파 붕괴하는 현상이 관찰되었습니다. 네 번째 붕괴는 직접적인 자발 핵분열에 의한 것으로도 제안되었다. 반감기는 0.89 ms로 계산되었습니다: 294
오그 다음과 같은 290
LV 알파 디케이가 지냈다. 핵이 세 개뿐이기 때문에 관측된 수명에서 도출된 반감기는 큰 불확실성을 가집니다: 0.89+1.07
−0.31 MS. [14]

294
118오그 → 290
116LV + 4
2그

294
오그 핵은 별도로 추정되는 자궁핵을 만들어 검증되었다 290
LV 직접 포격을 통해 245
센티미터 와 48
카 이온

245
96센티미터 + 48
20카 → 290
116LV + 3 n,

그리고 290
LV 붕괴는 붕괴 사슬과 일치했다. 294
오그 핵. [14] 자궁 핵 290
LV 매우 불안정하며, 수명이 14밀리초에 걸쳐 붕괴됩니다. 286
플로리다, 이 노드는 자발적 핵분열이나 알파 붕괴를 겪을 수 있습니다. 282
Cn, 이 실험은 자발 핵분열을 일으킬 것입니다. [14]

견진성사

2015년 12월, 국제 과학 기구인 국제 순수 및 응용화학 연합(IUPAC)과 국제 순수 및 응용물리학 연합(IUPAP) 공동 작업반은 이 원소의 발견을 인정하고 더브나-리버모어 협력체에 발견의 우선순위를 부여했습니다. [84] 이는 2009년과 2010년에 로렌스 버클리 국립연구소에서 294Og, 286Fl의 손녀 특성이 확인되었고, 2012년 Dubna 그룹이 294Og의 또 다른 일관된 붕괴 사슬을 관측한 데 기인합니다. 이 실험의 목표는 249Bk(48Ca,3n) 반응을 통해 294Ts를 합성하는 것이었으나, 249Bk의 짧은 반감기로 인해 표적의 상당 부분이 249Cf로 붕괴되어 테네신 대신 오가네손이 합성되었다. [85]

2015년 10월 1일부터 2016년 4월 6일까지 두브나 팀은 48Ca 탄환을 사용해 249Cf, 250Cf, 251Cf를 포함한 혼합 동위원소 칼리포늄 표적을 겨냥해 유사한 실험을 수행했으며, 더 무거운 오가네손 동위원소 295Og와 296Og를 생산하는 것을 목표로 했습니다. 252 MeV와 258 MeV 두 개의 빔 에너지가 사용되었습니다. 낮은 빔 에너지에서 원자 하나만 관찰되었는데, 그 붕괴 사슬은 이전에 알려진 294Og(286Fl의 자발 핵분열로 끝나는)와 일치했고, 높은 빔 에너지에서는 원자가 관찰되지 않았습니다. 실험은 섹터 프레임의 접착제가 목표물을 덮고 증발 잔류물이 검출기로 빠져나가는 것을 막아 중단되었다. [86] 이 반응을 통해 293Og와 그 자손인 289Lv, 그리고 더 무거운 동위원소 297Og의 생산도 가능하다. 동위원소 295Og와 296Og는 248Cm와 50Ti 탄환의 융합으로도 생성될 수 있습니다. [86][87][88] 이 무겁고 아마도 더 안정적인 동위원소들은 오가네손의 화학적 조사에 유용할 수 있다. [89][90] 2017년 RIKEN에서 이 반응을 이용한 탐색은 실패했습니다. [91]

명명

원소 118은 합성 원소 발견의 선구자인 유리 오가네시안의 이름을 따서 오가네손(Og)이라는 이름으로 명명되었습니다. 오가네시안과 오가네손-294의 붕괴 사슬은 2017년 12월 28일 발행된 아르메니아 우표에 그려졌다.

멘델레예프의 명명법을 사용해 미발견 원소에 대한 오가네손은 때때로 에카-라돈(eka-radon)으로도 알려져 있으며(1960년대까지는 에카-발산(eka-emanation), 발현은 라돈의 옛 명칭입니다). [12] 1979년 IUPAC은 발견되지 않은 원소에 체계적 임시 명칭인 ununoctium을 부여하고, 해당 기호 Uuo를 붙였으며,[92] 원소가 확인된 후까지는 사용할 것을 권고했습니다. [93] 화학 교실부터 고급 교과서에 이르기까지 화학 커뮤니티 전반에서 널리 사용되었지만, 이 권고는 과학자들 사이에서는 대부분 무시되었고, 그들은 이를 '원소 118'이라 부르며 E118, (118) 또는 단순히 118이라는 기호를 사용했습니다. [4]

2001년 철회 이전, 버클리 연구진은 연구팀의 주요 멤버인 알버트 기오르소의 이름을 따서 원소 이름을 기오르시움(Gh)으로 명명할 계획이었다. [94]

러시아 발견자들은 2006년에 이 합성을 보고했습니다. IUPAC 권고에 따르면, 새로운 원소를 발견한 사람은 이름을 제안할 권리가 있습니다. [95] 2007년, 러시아 연구소 소장은 팀이 새로운 원소에 대해 두 가지 이름을 고려 중이라고 밝혔습니다: 두브나 연구소 창립자 게오르기 플리요로프를 기리기 위해 플라이오리움; 그리고 모스크바 주(모스크바 주)를 기념하여 두브나가 위치한 모스코비움(moskovium)입니다. [96] 또한 이 원소가 미국 협력체로 발견되었고 칼리포늄 표적을 제공했지만, JINR의 플리요로프 핵반응 연구소만이 세계에서 유일하게 이 결과를 달성할 수 있는 시설이기 때문에 러시아의 이름을 따서 명명되어야 한다고 말했다. [97] 이 이름들은 이후 원소 114(flerovium)와 원소 116(moscovium)에 제안되었습니다. [98] 플레로비움은 원소 114의 이름이 되었다; 원소 116의 최종 명칭은 리버모리움(Livermorium)이었으며[99] 이후 모스코비움(Moscovium)이 제안되어 115호 원소에 대해 채택되었다. [100]

전통적으로 모든 귀 가스의 이름은 '-on'으로 끝나지만, 헬륨은 발견 당시 귀 기체로 알려지지 않았습니다. 그러나 발견 승인 시점에 유효했던 IUPAC 지침은 모든 새로운 원소가 할로겐(전통적으로 "-ine"으로 끝나는)이나 비가스(전통적으로 "-on"로 끝나는 것)라도 반드시 "-ium"으로 명명되어야 한다고 요구했습니다. [101] 임시 명칭인 ununoctium은 이 관례를 따랐지만, 2016년에 발표된 새로운 IUPAC 권고안은 새로운 18그룹 원소에 대해 비활성 기체의 화학적 성질을 가졌는지 여부와 관계없이 "-on" 끝을 사용할 것을 권고했습니다. [102]

원소 118의 발견에 참여한 과학자들과 117, 115의 과학자들은 2016년 3월 23일 이름을 결정하기 위해 컨퍼런스 콜을 열었습니다. 엘리먼트 118은 마지막으로 결정되었으며; 오가네시안이 전화를 떠나라는 요청을 받은 후, 남은 과학자들은 만장일치로 그를 따라 원소 "오가네손"을 선택하기로 결정했다. 오가네시안은 초중원소 연구의 개척자였으며, 이 분야의 기초부터 시작된 이래로 그의 팀과 제안한 기법들은 107번부터 118번까지의 합성으로 직접 이어졌다. LLNL의 핵화학자 마크 스토이어는 나중에 "우리는 리버모어에서 그 이름을 제안하려 했는데, 여러 곳에서 동시에 제안이 나왔다. 우리가 실제로 이름을 제안했다고 주장할 수 있을지 모르겠지만, 우리는 의도했었어요." [103]

내부 논의에서 IUPAC은 JINR에 이 원소를 러시아어 철자와 더 가깝게 "oganeson"으로 표기할지 물었습니다. 오가네시안과 JINR은 프랑스어 규칙에 따라 이름을 라틴 알파벳으로 음역하는 소련 시대 관행('오가네시안'이 그런 음역법)을 이유로 이 제안을 거절했고, '오가네손'이 사람과 연결되기 더 쉽다고 주장했다. [104][l] 2016년 6월, IUPAC은 발견자들이 이 원소에 오가네손(oganesson, 기호: Og)이라는 이름을 붙일 계획이라고 발표했습니다. 이 이름은 2016년 11월 28일에 공식적으로 확정되었습니다. [100] 2017년 오가네시안은 이 명명에 대해 다음과 같이 언급했습니다:[105]

저에게는 영광입니다. 118호 원소의 발견은 러시아의 합동 핵연구소와 미국의 로렌스 리버모어 국립연구소의 과학자들에 의해 이루어졌으며, 오가네손이라는 이름을 제안한 것도 제 동료들이었습니다. 제 자녀들과 손주들은 수십 년간 미국에 살고 있지만, 딸은 울고 있어서 그날 밤 잠을 못 잤다고 저에게 편지를 썼습니다. [105]

— 유리 오가네시안

모스코비움, 테네시, 오가네손의 명명식은 2017년 3월 2일 모스크바 러시아 과학 아카데미에서 열렸습니다. [106]

2019년 인터뷰에서, 자신의 이름이 주기율표에서 아인슈타인, 멘델레예프, 쿠리 부부, 러더퍼드 옆에 있는 것을 보는 기분이 어땠냐는 질문에 오가네시안은 이렇게 답했다:[104]

별거 아니에요! 보시다시피, 별로 좋아하지 않아요. 과학에서는 발견자의 이름을 따서 새로운 것을 명명하는 것이 관례입니다. 단지 요소가 적고, 이런 일이 드물게 일어나는 것뿐입니다. 하지만 수학에서 누군가의 이름을 딴 방정식과 정리가 얼마나 많은지 보세요. 의학 분야는? 알츠하이머, 파킨슨. 특별한 건 없어.

특징

핵 특성 외에는 오가네손이나 그 화합물의 특성이 측정된 바 없습니다; 이는 극히 제한적이고 비싼 생산량과 매우 빠르게 부식되기 때문입니다. 따라서 예측만 가능합니다.

핵 안정성과 동위원소

주요 문서: 오가네손의 동위원소

오가네손(118행)은 '안정의 섬'(흰색 타원)보다 약간 위에 위치해 있어 핵이 예상보다 약간 더 안정적입니다.

원자번호가 증가함에 따라 핵의 안정성은 큐륨 이후 급격히 감소하는데, 원소 96은 가장 안정적인 동위원소인 247Cm로, 이후 어떤 원소보다 반감기가 4배 더 길다. 원자 번호가 101 이상인 모든 핵종은 반감기가 30시간 미만으로 방사성 붕괴를 겪습니다. 원자 번호가 82 이상인 원소는 (납 이후로) 안정 동위원소를 갖지 못합니다. [108] 이는 양성자의 쿨롱 반발력이 점점 증가하기 때문인데, 강한 핵력으로는 자발적 핵분열에 맞서 원자핵을 오래 붙잡을 수 없습니다. 계산에 따르면 다른 안정화 요소가 없으면 104 양성자를 초과하는 원소는 존재하지 않을 것으로 추정됩니다. [109] 하지만 1960년대 연구자들은 114개의 양성자와 184개의 중성자 주변에 있는 폐쇄된 핵 껍질이 이러한 불안정성을 상쇄할 것이라 제안했으며, 그 안에서 핵종의 반감기가 수천 년 또는 수백만 년에 달할 수 있는 안정의 섬을 만들 수 있다고 제안했습니다. 과학자들은 아직 섬에 도달하지 못했지만, 초중원소(오가네손 포함)의 존재만으로도 이 안정화 효과가 실제임을 확인시켜 주며, 일반적으로 알려진 초중핵종들은 섬의 예측 위치에 가까워질수록 기하급수적으로 수명이 길어집니다. [110][111] 오가네손은 방사성으로, 알파 붕괴와 자발 핵분열을 통해 붕괴하며,[112][113] 반감기는 1밀리초 미만으로 보입니다. 그럼에도 불구하고, 이는 일부 예측 값보다는 긴 수치입니다. [114][115]

양자 터널링 모델을 이용한 계산은 알파 붕괴 반감기가 약 1 ms에 가까운 여러 무거운 오가네손 동위원소의 존재를 예측합니다.[116][117]

다른 동위원소들의 합성 경로와 반감기에 대한 이론적 계산 결과, 일부 동위원소는 합성된 294Og, 아마도 293 Og, 295Og, 296Og, 297Og, 298Og, 300Og, 302Og(마지막 동위원소는 N = 184 껍질 폐쇄에 도달함)보다 약간 더 안정적일 수 있음을 보여주었다. [114][118] 이 중 297Og는 더 오래 지속되는 핵을 얻을 수 있는 가장 좋은 기회를 제공할 수 있으며,[114][118] 따라서 이 원소에 대한 향후 연구의 초점이 될 수 있다. 313Og 주변에 위치한 중성자가 훨씬 많은 동위원소도 더 오래 지속되는 원자핵을 제공할 수 있습니다. [119] 291Og에서 295Og 사이의 동위원소는 249–251Cf+50Ti, 245Cm+48Ca, 248Cm+48Ca 반응에서 도달할 수 있는 원소 120 동위원소의 자손으로 생성될 수 있습니다.[120]

양자 터널링 모델에서 알파 붕괴 반감기는 294
오그 그럴 것으로 예측되었다 0.66+0.23
−0.18 MS[114]는 2004년에 발표된 실험적 Q-값과 함께 있습니다. [121] Muntian–Hofman–Patyk–Sobiczewski의 거시-미시적 모델에서 이론적 Q-값을 이용한 계산은 다소 낮지만 비교 가능한 결과를 얻는다. [122]

계산된 원자 및 물리적 특성

오가네손은 18족, 즉 제로 원소의 구성원입니다. 이 그룹의 구성원들은 외부 원가껍질이 완전히 8개의 전자로 가득 차 있기 때문에 대부분의 일반적인 화학 반응(예: 연소)에 대해 보통 불활성 상태입니다. 이로 인해 외부 전자들이 단단히 결합된 안정적인 최소 에너지 구성이 만들어집니다. [123] 비슷하게, 오가네손은 원자가 전자가 7s27p6 배열로 배열된 닫힌 외부 원자가 껍질을 가진다고 생각된다. [3]

따라서 일부는 오가네손이 주기율표 위의 비활성 기체인 라돈과 가장 유사한 물리적·화학적 특성을 가질 것으로 기대합니다. [124] 주기적인 추세를 따라, 오가네손은 라돈보다 약간 더 반응성이 높을 것으로 예상됩니다. 하지만 이론적 계산 결과, 이 현상이 훨씬 더 반응적일 수 있음이 밝혀졌습니다. [7] 오가네손은 라돈보다 훨씬 더 반응성이 높을 뿐만 아니라, 각각 더 화학적으로 활성적인 원소인 납과 수은의 더 무거운 상동체인 플레로뷸과 코페르니슘보다도 더 반응성이 높을 수 있습니다. [3] 오가네손의 화학 활성이 라돈에 비해 증가할 수 있는 이유는 마지막 점유된 7p-아껍질의 에너지 불안정화와 방사형 팽창 때문입니다. [3] 더 정확히 말하면, 7p 전자와 비활성 7s 전자 간의 상당한 스핀-궤도 상호작용은 플레로비움에서 두 번째 원자 껍질이 닫히게 만들고, 오가네손의 닫힌 껍질의 안정화가 크게 감소합니다. [3] 또한 오가네손은 다른 귀한 기체들과 달리 에너지가 방출되어 전자에 결합하는데, 즉 상대론적으로 안정화된 8s 에너지 준위와 불안정화된 7p3/2 준위 때문에 양의 전자 친화도를 보인다는 계산도 있다,[125][126] 반면 코페르니슘과 플레로뷸은 전자 친화력이 없다고 예측됩니다. [128][129] 그럼에도 불구하고, 양자 전기역학 보정은 음이온 Og−의 결합을 9% 감소시켜 이 친화도를 상당히 낮추는 것으로 나타났으며, 이는 초중원소에서 이러한 보정의 중요성을 확인시켜 준다. [125] 2022년 계산에 따르면 오가네손의 전자 친화도는 0.080(6) eV로 예상됩니다. [9]

몬테카를로 시뮬레이션 오가네손의 분자 동역학에 따르면, 상대론적 효과로 인해 녹는점이 325±15 K, 끓는점이 450±10 K로 예측됩니다(이 효과를 무시하면 오가네손은 ≈220 K에서 녹을 것입니다). 따라서 오가네손은 표준 조건에서 기체가 아닌 고체일 가능성이 높지만, 녹는점은 여전히 낮습니다. [5][18]

오가네손은 라돈의 거의 두 배에 가까운 매우 넓은 분극성을 가질 것으로 예상됩니다. [3] 엄청난 분극성 때문에 오가네손은 약 860 kJ/mol로 비정상적으로 낮은 1차 이온화 에너지를 가질 것으로 예상되며, 이는 카드뮴과 비슷하고 이리듐, 백금, 금보다는 낮습니다. 이는 다름슈타티움, 렌트게니움, 코페르니움의 예측값보다는 현저히 작지만, 플레로뷸의 예측보다는 큽니다. [130] 두 번째 이온화 에너지는 약 1560 kJ/mol이어야 합니다.[9] 오가네손의 핵과 전자 구름 내 껍질 구조도 상대론적 효과에 의해 강한 영향을 받습니다: 오가네손의 원자와 핵 전자 아껍질은 균질한 페르미 가스 내에서 '번져버려' 있을 것으로 예상됩니다 이는 '덜 상대론적인' 라돈과 제논과 달리(라돈에서는 초기 비국소화가 있음), 오가네손에서 7p 궤도의 매우 강한 스핀-오빗 분할 때문이다. [131] 유사한 효과는 특히 중성자에 대해서도 닫힌 중성자 껍질 핵 302Og에서 시작되며, 가상의 초중성자 폐쇄 껍질 핵 472164에서 164개의 양성자와 308개의 중성자를 가진 가상의 초중성자 폐쇄 껍질 핵 472 164에서 강하게 나타납니다. [131] 연구들은 또한 정전기력이 증가함에 따라 오가네손이 양성자 밀도에서 반기포 구조를 가질 수 있으며, 핵 중심에 양성자가 적을 수 있다고 예측했습니다. [132][133] 더불어, 스핀-오빗 효과로 인해 벌크 오가네손은 반도체가 될 수 있으며, 밴드 갭은 1.5±0.6 eV로 예측된다. 가벼운 비활성 가스는 절연체로 간주됩니다. 예를 들어, 벌크 라돈의 밴드 갭은 7.1±0.5 eV로 예상됩니다. [134]

예측된 화합물

제프
4 정사각형 평면 분자 기하학을 가집니다.

오브 오브
4 사면체 분자 기하학을 가질 것으로 예측된다.

오가네손의 유일하게 확인된 동위원소인 294Og는 반감기가 너무 짧아 화학적으로 실험적으로 조사하기 어렵습니다. 따라서 오가네손의 화합물은 아직 합성되지 않았습니다. [74] 그럼에도 불구하고 이론적 화합물에 대한 계산은 1964년부터 수행되어 왔습니다. [12] 원소의 이온화 에너지가 충분히 높으면 산화가 어려워지므로, 가장 일반적인 산화 상태는 0이 될 것으로 예상되며(비활성 기체의 경우), [135] 그럼에도 불구하고, 이는 사실이 아닌 것으로 보인다. [64]

이원자 분자에 대한 계산 오그
2 대략 계산된 것과 동등한 결합 상호작용을 보여주었다. Hg
2, 그리고 해리 에너지는 6 kJ/mol로, 이는 약 4배입니다. RN
2. [3] 가장 눈에 띄는 점은, 결합 길이가 RN
2 0.16 Å 증가하여 상당한 결합 상호작용을 시사합니다. [3] 반면, 화합물 OgH+는 해리 에너지(즉, Oganesson의 양성자 친화력)를 RnH+보다 낮게 보입니다. [3]

OgH에서 오가네손과 수소 간의 결합은 매우 약할 것으로 예측되며, 진정한 화학 결합이라기보다는 순수 반데르발스 상호작용으로 볼 수 있습니다. [6] 반면, 전기음성도가 높은 원소를 가진 오가네손은 코페르니슘이나 플레로비움보다 더 안정적인 화합물을 형성하는 것으로 보입니다. [6] 불소 내에서 안정 산화 상태 +2와 +4가 존재할 것으로 예측되었습니다 오브 오브
2 그리고 오브 오브
4. [136] +6 상태는 7p1/2 서브쉘의 강한 결합 때문에 덜 안정적일 것입니다. [64] 이는 오가네손을 비정상적으로 반응하게 만드는 동일한 스핀-궤도 상호작용의 결과입니다. 예를 들어, 오가네손의 반응이 F
2 복합물을 형성하기 위해 오브 오브
2 이 상호작용에서 약 46 kcal/mol의 에너지가 방출됩니다. [6] 비교를 위해, 유사한 분자의 스핀-궤도 상호작용은 RNF
2 형성 에너지 49 kcal/mol 중 약 10 kcal/mol이다.[6] 같은 상호작용이 사면체 Td 구성을 안정화한다. 오브 오브
4, 이는 정사각형 평면 D4h와 구별된다. 제프
4어느 RNF
4 또한 다음을 기대하는 것; [136] 이는 OgF4가 두 개의 비활성 전자 쌍(7s와 7p1/2)을 가질 것으로 예상되기 때문입니다. 따라서 OgF6는 결합되지 않은 상태일 것으로 예상되며, 이는 +6 산화 상태의 불안정화 추세를 계속 이어가고 있습니다(RnF6 역시 XeF6보다 훨씬 덜 안정적일 것으로 예상됩니다). [137][138] Og–F 결합은 아마도 공유 결합이 아닌 이온성 결합일 것이며, 따라서 오가네손 플루오라이드는 비휘발성을 가집니다. [7][139] OgF2는 오가네손의 높은 전기양성으로 인해 부분적으로 이온성으로 예측된다. [140] 오가네손은 염소와 Og–Cl 결합을 형성할 만큼 충분한 전기양성을 가진 것으로 예측된다[140]. [7]

오가네손과 테네신의 화합물인 OgTs4는 화학적으로 잠재적으로 안정적일 것으로 예측되었습니다. [141]

참고 문헌

• 안정의 섬 – 상대적으로 더 안정적인 초중원소의 예측된 동위원소 집합
• 초중원소 – 원자 번호가 104에서 120까지의 화학 원소들
• 초우라늄 원소 – 원자 번호가 92보다 큰 원소
• 확장 주기율표 – 8주기 이상의 주기를 가진 원소들의 주기율표

주석

1.  핵물리학에서 원소가 원자 번호가 높을 때 무거운 원소라고 하며; 납(원소 82)이 그런 무거운 원소의 한 예입니다. "초중원소"라는 용어는 일반적으로 원자 번호가 103보다 큰 원소를 가리킵니다(원자 번호가 100[19], 112 이상의 다른 정의도 있습니다;[20] 때때로 이 용어는 가상의 슈퍼악티나이드 계열 시작 전에 상한선을 설정하는 '트랜스액티나이드'와 동등하게 제시되기도 합니다. [21] "무거운 동위원소"(특정 원소의 동위원소)와 "무거운 핵"이라는 용어는 일반적으로 이해할 수 있는 의미로, 각각 주어진 원소에 대해 고질량의 동위원소와 고질량의 핵을 의미합니다.
2.  2009년, 오가네시안이 이끄는 JINR 팀은 대칭적인 136Xe + 136Xe 반응에서 하슘을 생성하려는 시도 결과를 발표했습니다. 그들은 그러한 반응에서 단 한 원자도 관측하지 못해 단면적, 즉 핵반응 확률의 상한선을 2.5 pb로 설정했다. [22] 비교하자면, 하슘 발견을 이끈 반응인 208Pb + 58Fe는 단면적은 ~20 pb(좀 더 구체적으로는 19+19-11
    발견자들이 추정한 대로 PB). [23]
3.  빔 입자를 가속시키기 위해 가하는 에너지의 양도 단면적 값에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 28
   14네 + 1
   0n → 28
   13알 + 1
   1p 반응 결과, 단면적은 12.3 MeV에서 370 mb에서 18.3 MeV에서 160 mb로 부드럽게 변화하며, 최대 값은 380 mb인 13.5 MeV에서 넓은 피크를 기록합니다. [27]
4.  이 수치는 또한 복합 핵의 수명에 일반적으로 인정되는 상한선을 나타냅니다. [32]
5.  이 분리는 결과적으로 생성된 핵들이 반응하지 않은 빔 핵보다 표적을 더 천천히 통과한다는 점에 기반합니다. 분리기는 특정 속도에 따라 움직이는 입자에 미치는 영향이 상쇄되는 전기장과 자기장을 포함합니다. [34] 이러한 분리는 비행 시간 측정과 반동 에너지 측정으로도 도움을 받을 수 있습니다; 이 둘을 결합하면 원자핵의 질량을 추정할 수 있을 것입니다. [35]
6.  모든 붕괴 모드가 정전기 반발에 의해 발생하는 것은 아닙니다. 예를 들어, 베타 붕괴는 약한 상호작용에 의해 발생합니다. [42]
7.  1960년대에는 핵의 기저 상태가 에너지와 형태에서 다르며, 특정 핵자의 마법 숫자가 핵의 안정성을 높인다는 사실이 이미 알려져 있었습니다. 그러나 초중핵은 너무 변형되어 핵 구조가 없어 핵 구조가 없다고 가정했습니다. [47]
8.  원자핵의 질량은 직접 측정되는 것이 아니라 다른 원자핵의 질량을 바탕으로 계산되기 때문에, 이러한 측정을 간접 측정이라고 합니다. 직접 측정도 가능하지만, 대부분 초중핵에 대해서는 아직 불가능했습니다. [52] 초중핵의 질량에 대한 최초의 직접 측정은 2018년 LBNL에서 보고되었습니다. [53] 질량은 이동 후 원자핵의 위치를 바탕으로 결정되었으며(이 위치는 자석 존재 하에서 이루어졌기 때문에 핵의 질량-전하 비율과 연관되어 궤적을 결정하는 데 도움을 줍니다). [54]
9.  붕괴가 진공 상태에서 일어났다면, 붕괴 전후의 고립된 시스템의 총 운동량을 보존해야 하므로 딸핵도 작은 속도를 받게 됩니다. 두 속도의 비율, 그리고 그에 따른 운동 에너지 비율은 두 질량의 비율과 반수된다. 붕괴 에너지는 알파 입자의 알려진 운동 에너지와 딸 핵의 운동 에너지의 합(전자의 정확한 분율)과 같다. [43] 실험에서도 계산이 가능하지만, 차이점은 핵이 검출기에 연결되어 있기 때문에 붕괴 후에 움직이지 않는다는 점입니다.
10.  자발 핵분열은 소련의 물리학자 게오르기 플레로프[55]에 의해 발견되었으며, 이는 이 시설의 '취미' 개념이었다. [56] 반면, LBL 과학자들은 핵분열 정보만으로는 원소 합성 주장에 충분하지 않다고 믿었다. 그들은 자발 핵분열이 충분히 연구되어 있지 않아 새로운 원소를 식별하는 데 사용되지 않았다고 믿었는데, 복합 핵이 중성자만 방출하고 양성자나 알파 입자 같은 하전 입자는 방출하지 않았다는 것을 입증하기 어려웠기 때문이다. [32] 따라서 그들은 새로운 동위원소를 이미 알려진 동위원소와 연속적인 알파 붕괴로 연결하는 방식을 선호했습니다. [55]
11.  예를 들어, 102번 원소는 1957년 스웨덴 스톡홀름 주 스톡홀름에 위치한 노벨 물리학 연구소에서 잘못 식별되었습니다. [57] 이 원소의 생성에 대한 명확한 주장은 이전에 없었으며, 스웨덴, 미국, 영국의 발견자들에 의해 노벨륨이라는 이름이 붙여졌습니다. 나중에 그 식별이 잘못된 것으로 밝혀졌다. [58] 다음 해, RL은 스웨덴 결과를 재현하지 못하고 대신 이 원소의 합성을 발표했습니다; 이 주장은 나중에 반박되었다. [58] JINR은 자신들이 이 원소를 처음 만든 자라고 주장하며, 새로운 원소 이름인 졸리오티움을 제안했다; [59] 소련 명칭도 받아들여지지 않았으며(JINR은 나중에 102호 원소의 명명을 '성급하다'고 표현했다). [60] 이 명칭은 1992년 9월 29일 IUPAC가 원소의 발견 우선권 청구에 관한 판결에 대해 서면으로 답변하여 제안되었습니다. [60] "노벨리움"이라는 이름은 널리 사용되었기 때문에 변하지 않았습니다. [61]
12.  러시아어로 오가네시안의 이름은 Оганесян [ˈɐgənjɪˈsjan]으로 표기된다; 영어 규칙에 따른 음역은 Oganesyan이며, s는 1입니다. 마찬가지로 이 원소의 러시아어 이름은 оганесон, 즉 글자 단위로 오가네손(oganeson)입니다. 오가네시안은 아르메니아 성씨 호브하니시안(아르메니아어: Հովհաննիսյան [hɔvhɑnnisˈjɑn])의 러시아식 표현이다. 이는 '호바네스의 아들', 즉 '요한의 아들'이라는 뜻이다. 이 성씨는 아르메니아에서 가장 흔한 성씨 중 하나입니다.

참고문헌

1.  오가네손. 주기율표 영상. 노팅엄 대학교. 2016년 12월 15일.
2.  리터, 맬컴 (2016년 6월 9일). "모스크바, 일본, 테네시 이름을 딴 주기율표 원소들". AP 통신. 2017년 12월 19일에 확인함.
3.  내쉬, 클린턴 S. (2005). "원소 112, 114, 118의 원자 및 분자 성질". 물리화학 저널 A. 109 (15): 3493–3500. 참고 코드: 2005JPCA.. 109.3493N. doi:10.1021/jp050736o. PMID 16833687.
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추가 읽을거리

• 에릭 스체리 (2007). 주기율표, 그 이야기와 그 중요성. 뉴욕: 옥스퍼드 대학교 출판부. ISBN 978-0-19-530573-9.

외부 링크

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• 요소 118: 발견에 관한 실험, 발견자 공식 웹페이지
• 118번 원소, 역대 가장 무거운 1,000초 단위로 뉴욕 타임스에 보도됨.
• 원소: 오가네손
• 오가네손 - 비디오 주기율표 (노팅엄 대학교)
• 원소 110, 111, 112, 114, 116, 118의 발견 청구에 관하여 (IUPAC 기술 보고서)
• 웹엘리먼츠: 오가네손