Nihonio

Nihonio,  ₁₁₃ Nh

Nihonio
Pronunciación	/ n ɪ ˈ h oʊ n i ə m / ​( nih- HOH -nee-əm )
Número de masa	[286]
El nihonio en la tabla periódica
Hidrógeno Helio Litio Berilio Boro Carbón Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Hierro Cobalto Níquel Cobre Zinc Galio Germanio Arsénico Selenio Bromo Criptón Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio Molibdeno Tecnecio Rutenio Rodio Paladio Plata Cadmio Indio Estaño Antimonio Telurio Yodo Xenón Cesio Bario Lantano Cerio Praseodimio Neodimio Prometeo Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Iterbio Lutecio Hafnio Tantalio Tungsteno Renio Osmio Iridio Platino Oro Mercurio (elemento) Talio Dirigir Bismuto Polonio Astato Radón Francio Radio Actinio Torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio Nobelio Lawrence Rutherfordio Dubnio Seaborgio Bohrio Hassio Meitnerio Darmstadtio Roentgenio Copérnico Nihonio Flerovio Moscovio Livermorio Tennessee Oganesón Tl ↑ Nh ↓ — copernicio ← nihonio → flerovium
Número atómico ( Z )	113
Grupo	grupo 13 (grupo del boro)
Período	periodo 7
Bloquear	bloque p
Configuración electrónica	[ Rn ] 5f 14 6d 10 7s 2 7p 1 (predicho) [1]
Electrones por capa	2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (previsto)
Propiedades físicas
Fase en  STP	sólido (previsto) [1] [2] [3]
Punto de fusión	700  K (430 °C, 810 °F) (previsto) [1]
Punto de ebullición	1430 K (1130 °C, 2070 °F) (previsto) [1] [4]
Densidad (cerca de  rt )	16 g/cm 3 (previsto) [4]
Calor de fusión	7,61  kJ/mol (extrapolado) [3]
Calor de vaporización	130 kJ/mol (previsto) [2] [4]
Propiedades atómicas
Estados de oxidación	común: (ninguno)
Energías de ionización	1º: 704,9 kJ/mol (previsto) [1] 2º: 2240 kJ/mol (previsto) [4] 3º: 3020 kJ/mol (previsto) [4] ( más )
Radio atómico	empírico: 170  pm (previsto) [1]
Radio covalente	172–180 pm (extrapolado) [3]
Otras propiedades
Ocurrencia natural	sintético
Estructura cristalina	Hexagonal compacto (hcp) (previsto) [5] [6]
Número CAS	54084-70-7
Historia
Nombramiento	Después de Japón ( Nihon en japonés)
Descubrimiento	Riken (Japón, primera reclamación indiscutida en 2004), JINR (Rusia) y Livermore (EE. UU., primer anuncio en 2003)
Isótopos del nihonio en mi
Isótopos principales [7] Decadencia abundancia vida media ( t 1/2 ) modo producto 278 Nh sintetizador 2,0 ms alfa 274 Régimen 282 Nh sintetizador 61 ms alfa 278 Régimen 283 Nh sintetizador 123 ms alfa 279 Régimen 284 Nh sintetizador 0,90 segundos alfa 280 rg mi 284 Cn 285 Nh sintetizador 2,1 segundos alfa 281 Régimen SF – 286 Nh sintetizador 9,5 segundos alfa 282 Régimen 287 Nh sintetizador 5,5 s? [8] alfa 283 Régimen 290 Nh sintetizador 2 segundos? [9] alfa 286 Régimen
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El nihonio es un elemento químico sintético , de símbolo Nh y número atómico 113. Es extremadamente radiactivo : su isótopo más estable conocido , el nihonio-286, tiene una vida media de unos 10 segundos. En la tabla periódica , el nihonio es un elemento transactínido del bloque p . Es miembro del período 7 y del grupo 13 .

Se informó por primera vez que el nihonio se creó en experimentos llevados a cabo entre el 14 de julio y el 10 de agosto de 2003, por una colaboración ruso-estadounidense en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) en Dubna , Rusia, trabajando en colaboración con el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Livermore, California , ^[10] y el 23 de julio de 2004, por un equipo de científicos japoneses en Riken en Wakō , Japón. ^[11] La confirmación de sus afirmaciones en los años siguientes involucró a equipos independientes de científicos que trabajaban en los Estados Unidos , Alemania , Suecia y China , así como a los reclamantes originales en Rusia y Japón. En 2015, el Grupo de Trabajo Conjunto IUPAC/IUPAP reconoció el elemento y asignó la prioridad del descubrimiento y los derechos de denominación del elemento a Riken. ^[12] El equipo de Riken sugirió el nombre nihonio en 2016, que fue aprobado el mismo año. El nombre proviene del nombre japonés común para Japón (日本, nihon ) .

Se sabe muy poco sobre el nihonio, ya que solo se ha producido en cantidades muy pequeñas que se desintegran en segundos. Las vidas anormalmente largas de algunos nucleidos superpesados, incluidos algunos isótopos del nihonio, se explican por la teoría de la " isla de estabilidad ". Los experimentos hasta la fecha han apoyado la teoría, con las vidas medias de los isótopos confirmados del nihonio aumentando de milisegundos a segundos a medida que se agregan neutrones y se aproxima la isla. Se ha calculado que el nihonio tiene propiedades similares a sus homólogos boro , aluminio , galio , indio y talio . Todos excepto el boro son metales post-transición , y se espera que el nihonio también sea un metal post-transición. También debería mostrar varias diferencias importantes con ellos; por ejemplo, el nihonio debería ser más estable en el estado de oxidación +1 que en el estado +3, como el talio, pero en el estado +1 el nihonio debería comportarse más como la plata y el astato que el talio. Experimentos preliminares realizados en 2017 mostraron que el nihonio elemental no es muy volátil ; su química permanece en gran parte inexplorada.

Síntesis de núcleos superpesados

Un núcleo atómico superpesado ^[a] se crea en una reacción nuclear que combina otros dos núcleos de tamaño desigual ^[b] en uno; aproximadamente, cuanto más desiguales sean los dos núcleos en términos de masa , mayor será la posibilidad de que los dos reaccionen. ^[18] El material hecho de los núcleos más pesados ​​se convierte en un objetivo, que luego es bombardeado por el haz de núcleos más ligeros. Dos núcleos solo pueden fusionarse en uno si se aproximan lo suficiente; normalmente, los núcleos (todos cargados positivamente) se repelen entre sí debido a la repulsión electrostática . La interacción fuerte puede superar esta repulsión, pero solo a una distancia muy corta de un núcleo; los núcleos del haz se aceleran así en gran medida para que dicha repulsión sea insignificante en comparación con la velocidad del núcleo del haz. ^[19] La energía aplicada a los núcleos del haz para acelerarlos puede hacer que alcancen velocidades tan altas como una décima parte de la velocidad de la luz . Sin embargo, si se aplica demasiada energía, el núcleo del haz puede desmoronarse. ^[19]

El hecho de acercarse lo suficiente no es suficiente para que dos núcleos se fusionen: cuando dos núcleos se aproximan, suelen permanecer juntos durante unos 10 ⁻²⁰  segundos y luego se separan (no necesariamente en la misma composición que antes de la reacción) en lugar de formar un solo núcleo. ^{[19] [20]} Esto sucede porque durante el intento de formación de un solo núcleo, la repulsión electrostática desgarra el núcleo que se está formando. ^[19] Cada par de un objetivo y un haz se caracteriza por su sección transversal : la probabilidad de que se produzca la fusión si dos núcleos se aproximan entre sí expresada en términos del área transversal que la partícula incidente debe golpear para que se produzca la fusión. ^[c] Esta fusión puede ocurrir como resultado del efecto cuántico en el que los núcleos pueden hacer un túnel a través de la repulsión electrostática. Si los dos núcleos pueden permanecer cerca después de esa fase, las interacciones nucleares múltiples dan como resultado una redistribución de energía y un equilibrio energético. ^[19]

Videos externos
Visualización de una fusión nuclear fallida, basada en cálculos de la Universidad Nacional de Australia [22]

La fusión resultante es un estado excitado ^[23] —denominado núcleo compuesto— y por lo tanto es muy inestable. ^[19] Para alcanzar un estado más estable, la fusión temporal puede fisionarse sin la formación de un núcleo más estable. ^[24] Alternativamente, el núcleo compuesto puede expulsar algunos neutrones , que se llevarían la energía de excitación; si esta última no es suficiente para una expulsión de neutrones, la fusión produciría un rayo gamma . Esto sucede en unos 10 ⁻¹⁶  segundos después de la colisión nuclear inicial y da como resultado la creación de un núcleo más estable. ^[24] La definición del Grupo de Trabajo Conjunto IUPAC/IUPAP (JWP) establece que un elemento químico solo puede reconocerse como descubierto si un núcleo del mismo no se ha desintegrado en 10 ⁻¹⁴ segundos. Este valor se eligió como una estimación de cuánto tiempo tarda un núcleo en adquirir electrones y, por lo tanto, mostrar sus propiedades químicas. ^{[25] [d]}

Descomposición y detección

El haz pasa a través del objetivo y llega a la siguiente cámara, el separador; si se produce un nuevo núcleo, se transporta con este haz. ^[27] En el separador, el núcleo recién producido se separa de otros nucleidos (el del haz original y cualquier otro producto de reacción) ^[e] y se transfiere a un detector de barrera de superficie , que detiene el núcleo. La ubicación exacta del próximo impacto en el detector está marcada; también se marcan su energía y el tiempo de llegada. ^[27] La ​​transferencia tarda unos 10 ⁻⁶  segundos; para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir este tiempo. ^[30] El núcleo se registra nuevamente una vez que se registra su desintegración, y se miden la ubicación, la energía y el tiempo de la desintegración. ^[27]

La estabilidad de un núcleo la proporciona la interacción fuerte. Sin embargo, su alcance es muy corto; a medida que los núcleos se hacen más grandes, su influencia sobre los nucleones más externos ( protones y neutrones) se debilita. Al mismo tiempo, el núcleo se desgarra por la repulsión electrostática entre protones, y su alcance no está limitado. ^[31] La energía de enlace total proporcionada por la interacción fuerte aumenta linealmente con el número de nucleones, mientras que la repulsión electrostática aumenta con el cuadrado del número atómico, es decir, este último crece más rápido y se vuelve cada vez más importante para los núcleos pesados ​​​​y superpesados. ^{[32] [33]} Por lo tanto, se predice teóricamente ^[34] y hasta ahora se ha observado ^[35] que los núcleos superpesados ​​se desintegran predominantemente a través de modos de desintegración que son causados ​​​​por dicha repulsión: desintegración alfa y fisión espontánea . ^[f] Casi todos los emisores alfa tienen más de 210 nucleones, ^[37] y el nucleido más ligero que experimenta principalmente fisión espontánea tiene 238. ^[38] En ambos modos de desintegración, los núcleos no pueden desintegrarse mediante barreras de energía correspondientes para cada modo, pero se pueden atravesar mediante un túnel. ^{[32] [33]}

Las partículas alfa se producen comúnmente en desintegraciones radiactivas porque la masa de una partícula alfa por nucleón es lo suficientemente pequeña como para dejar algo de energía para que la partícula alfa se use como energía cinética para salir del núcleo. ^[40] La fisión espontánea es causada por la repulsión electrostática que desgarra el núcleo y produce varios núcleos en diferentes instancias de fisión de núcleos idénticos. ^[33] A medida que aumenta el número atómico, la fisión espontánea rápidamente se vuelve más importante: las vidas medias parciales de fisión espontánea disminuyen en 23 órdenes de magnitud desde el uranio (elemento 92) hasta el nobelio (elemento 102), ^[41] y en 30 órdenes de magnitud desde el torio (elemento 90) hasta el fermio (elemento 100). ^[42] El modelo anterior de gota líquida sugería que la fisión espontánea ocurriría casi instantáneamente debido a la desaparición de la barrera de fisión para núcleos con aproximadamente 280 nucleones. ^{[33] [43] El} modelo de capas nucleares posterior sugirió que los núcleos con alrededor de 300 nucleones formarían una isla de estabilidad en la que los núcleos serán más resistentes a la fisión espontánea y sufrirán principalmente desintegración alfa con vidas medias más largas. ^{[33] [43]} Descubrimientos posteriores sugirieron que la isla predicha podría estar más lejos de lo que se anticipó originalmente; también mostraron que los núcleos intermedios entre los actínidos de larga vida y la isla predicha se deforman y ganan estabilidad adicional a partir de los efectos de capa. ^[44] Los experimentos en núcleos superpesados ​​​​más ligeros, ^[45] así como aquellos más cercanos a la isla esperada, ^[41] han demostrado una estabilidad mayor que la anticipada previamente contra la fisión espontánea, lo que muestra la importancia de los efectos de capa en los núcleos. ^[g]

Las desintegraciones alfa son registradas por las partículas alfa emitidas, y los productos de la desintegración son fáciles de determinar antes de la desintegración real; si tal desintegración o una serie de desintegraciones consecutivas produce un núcleo conocido, el producto original de una reacción puede determinarse fácilmente. ^[h] (Que todas las desintegraciones dentro de una cadena de desintegración estaban de hecho relacionadas entre sí se establece por la ubicación de estas desintegraciones, que deben estar en el mismo lugar.) ^[27] El núcleo conocido puede reconocerse por las características específicas de la desintegración que sufre, como la energía de desintegración (o más específicamente, la energía cinética de la partícula emitida). ^[i] La fisión espontánea, sin embargo, produce varios núcleos como productos, por lo que el nucleido original no puede determinarse a partir de sus hijos. ^[j]

La información disponible para los físicos que intentan sintetizar un elemento superpesado es, por tanto, la información recogida en los detectores: posición, energía y tiempo de llegada de una partícula al detector, y los de su desintegración. Los físicos analizan estos datos y tratan de concluir que efectivamente fue causado por un nuevo elemento y no podría haber sido causado por un nucleido diferente del que se afirma. A menudo, los datos proporcionados son insuficientes para concluir que definitivamente se creó un nuevo elemento y no hay otra explicación para los efectos observados; se han cometido errores en la interpretación de los datos. ^[k]

Las síntesis de los elementos 107 a 112 se llevaron a cabo en el Centro Helmholtz de Investigación de Iones Pesados ​​GSI en Darmstadt , Alemania, de 1981 a 1996. Estos elementos se crearon mediante reacciones de fusión fría ^[l] , en las que los objetivos hechos de plomo y bismuto , que están alrededor de la configuración estable de 82 protones, son bombardeados con iones pesados ​​de elementos de período 4. Esto crea núcleos fusionados con bajas energías de excitación debido a la estabilidad de los núcleos de los objetivos, lo que aumenta significativamente el rendimiento de elementos superpesados . La fusión fría fue iniciada por Yuri Oganessian y su equipo en 1974 en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) en Dubna , Unión Soviética. Se encontró que los rendimientos de las reacciones de fusión fría disminuyen significativamente con el aumento del número atómico; los núcleos resultantes eran severamente deficientes en neutrones y de corta duración. El equipo del GSI intentó sintetizar el elemento 113 mediante fusión fría en 1998 y 2003, bombardeando bismuto-209 con zinc -70; ambos intentos resultaron infructuosos. ^{[59] [60]}

Ante este problema, Oganessian y su equipo del JINR dirigieron su renovada atención a la antigua técnica de fusión en caliente, en la que se bombardeaban los objetivos de actínidos pesados ​​con iones más ligeros. Se sugirió el calcio-48 como un proyectil ideal, porque es muy rico en neutrones para un elemento ligero (combinado con los actínidos ya ricos en neutrones) y minimizaría las deficiencias de neutrones de los nucleidos producidos. Al ser doblemente mágico , conferiría beneficios en estabilidad a los núcleos fusionados. En colaboración con el equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en Livermore, California , Estados Unidos, hicieron un intento con el elemento 114 (que se predijo que sería un número mágico , que cerraría una capa de protones y sería más estable que el elemento 113). ^[59]

En 1998, la colaboración JINR–LLNL comenzó su intento por alcanzar el elemento 114, bombardeando un objetivo de plutonio-244 con iones de calcio-48: ^[59]

²⁴⁴
₉₄Pu
+⁴⁸
₂₀California
→ ²⁹² 114* → ²⁹⁰ 114 + 2
norte
+ e ⁻ → ²⁹⁰ 113 + ν _e  ?

Se observó un solo átomo que se pensó que era el isótopo ²⁸⁹ 114: los resultados se publicaron en enero de 1999. ^[61] A pesar de los numerosos intentos de repetir esta reacción, nunca se ha vuelto a encontrar un isótopo con estas propiedades de desintegración, y se desconoce la identidad exacta de esta actividad. ^[62] Un artículo de 2016 de Sigurd Hofmann et al. consideró que la explicación más probable del resultado de 1998 es que el núcleo compuesto producido emitió dos neutrones, lo que dio lugar a ²⁹⁰ 114 y a la captura de electrones a ²⁹⁰ 113, mientras que se emitieron más neutrones en todas las demás cadenas producidas. Este habría sido el primer informe de una cadena de desintegración de un isótopo del elemento 113, pero no se reconoció en ese momento, y la asignación aún es incierta. ^[9] Una actividad similar de larga duración observada por el equipo JINR en marzo de 1999 en la reacción ²⁴² Pu + ⁴⁸ Ca puede deberse a la hija de captura de electrones de ²⁸⁷ 114, ²⁸⁷ 113; esta asignación también es tentativa. ^[8]

El descubrimiento, ahora confirmado, del elemento 114 se realizó en junio de 1999 cuando el equipo del JINR repitió la primera reacción ²⁴⁴ Pu + ^{48 Ca de 1998; [63] [64]} después de esto, el equipo del JINR utilizó la misma técnica de fusión en caliente para sintetizar los elementos 116 y 118 en 2000 y 2002 respectivamente a través de las reacciones ²⁴⁸ Cm + ⁴⁸ Ca y ²⁴⁹ Cf + ⁴⁸ Ca. Luego dirigieron su atención a los elementos impares faltantes, ya que los protones impares y posiblemente los neutrones obstaculizarían la desintegración por fisión espontánea y darían lugar a cadenas de desintegración más largas. ^{[59] [65]}

El primer informe sobre el elemento 113 se publicó en agosto de 2003, cuando se lo identificó como un producto de desintegración alfa del elemento 115. El elemento 115 se había producido bombardeando un objetivo de americio -243 con proyectiles de calcio-48. La colaboración JINR - LLNL publicó sus resultados en febrero de 2004: ^[65]

²⁴³
₉₅Soy
+⁴⁸
₂₀California
→ ²⁹¹ 115* → ²⁸⁸ 115 + 3
norte
→ ²⁸⁴ 113 +
alfa

²⁴³
₉₅Soy
+⁴⁸
₂₀California
→ ²⁹¹ 115* → ²⁸⁷ 115 + 4
norte
→ ²⁸³ 113 +
alfa

Se observaron cuatro desintegraciones alfa más, que terminaron con la fisión espontánea de isótopos del elemento 105, dubnio . ^[65]

Mientras que la colaboración JINR–LLNL había estado estudiando reacciones de fusión con ⁴⁸ Ca, un equipo de científicos japoneses del Centro Riken Nishina para la Ciencia Basada en Aceleradores en Wakō , Japón, dirigido por Kōsuke Morita había estado estudiando reacciones de fusión fría. Morita había estudiado previamente la síntesis de elementos superpesados ​​en el JINR antes de formar su propio equipo en Riken. En 2001, su equipo confirmó los descubrimientos del GSI de los elementos 108 , 110 , 111 y 112. Luego hicieron un nuevo intento con el elemento 113, utilizando la misma reacción ²⁰⁹ Bi + ⁷⁰ Zn que el GSI había intentado sin éxito en 1998. A pesar del rendimiento mucho menor esperado que para la técnica de fusión en caliente del JINR con calcio-48, el equipo de Riken eligió utilizar la fusión fría ya que los isótopos sintetizados se desintegrarían en alfa a nucleidos hijos conocidos y harían el descubrimiento mucho más seguro, y no requerirían el uso de objetivos radiactivos. ^[66] En particular, el isótopo ²⁷⁸ 113 que se esperaba producir en esta reacción se desintegraría al conocido ²⁶⁶ Bh, que había sido sintetizado en 2000 por un equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) en Berkeley. ^[67]

El bombardeo de ²⁰⁹ Bi con ⁷⁰ Zn en Riken comenzó en septiembre de 2003. ^[68] El equipo detectó un solo átomo de ²⁷⁸ 113 en julio de 2004 y publicó sus resultados ese septiembre: ^[69]

²⁰⁹
₈₃Bi
+⁷⁰
₃₀Zinc
→ ²⁷⁹ 113* → ²⁷⁸ 113 +
norte

El equipo de Riken observó cuatro desintegraciones alfa del ²⁷⁸ 113, creando una cadena de desintegración que pasaba por ^{el 274} Rg, ^{el 270} Mt y ^{el 266} Bh antes de terminar con la fisión espontánea del ²⁶² Db. ^[69] Los datos de desintegración que observaron para la desintegración alfa del ²⁶⁶ Bh coincidían con los datos de 2000, lo que respaldaba su afirmación. La fisión espontánea de su hijo, ^{el 262} Db, no se conocía anteriormente; el equipo estadounidense solo había observado la desintegración alfa de este nucleido. ^[67]

Cuando se reivindica el descubrimiento de un nuevo elemento, el Grupo de Trabajo Conjunto (GTC) de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) y la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAP) se reúne para examinar las reivindicaciones según sus criterios para el descubrimiento de un nuevo elemento, y decide la prioridad científica y los derechos de denominación de los elementos. Según los criterios del GTC, un descubrimiento debe demostrar que el elemento tiene un número atómico diferente de todos los valores observados anteriormente. También debería ser repetido preferiblemente por otros laboratorios, aunque este requisito se ha obviado cuando los datos son de muy alta calidad. Tal demostración debe establecer propiedades, ya sean físicas o químicas, del nuevo elemento y establecer que son las de un elemento previamente desconocido. Las principales técnicas utilizadas para demostrar el número atómico son las reacciones cruzadas (creando nucleidos reivindicados como padres o hijos de otros nucleidos producidos por una reacción diferente) y anclando cadenas de desintegración a nucleidos hijos conocidos. Para el GTC, la prioridad en la confirmación tiene precedencia sobre la fecha de la reivindicación original. Ambos equipos se propusieron confirmar sus resultados mediante estos métodos. ^[70]

En junio de 2004 y nuevamente en diciembre de 2005, la colaboración JINR–LLNL fortaleció su afirmación del descubrimiento del elemento 113 al realizar experimentos químicos en ²⁶⁸ Db , el producto de desintegración final de ²⁸⁸ 115. Esto fue valioso ya que ninguno de los nucleidos en esta cadena de desintegración se conocía previamente, por lo que su afirmación no estaba respaldada por ningún dato experimental previo, y la experimentación química fortalecería el caso de su afirmación, ya que se conoce la química del dubnio. ²⁶⁸ Db se identificó con éxito extrayendo los productos de desintegración finales, midiendo las actividades de fisión espontánea (SF) y utilizando técnicas de identificación química para confirmar que se comportan como un elemento del grupo 5 (se sabe que el dubnio está en el grupo 5). ^{[1] [71]} Tanto la vida media como el modo de desintegración se confirmaron para el ²⁶⁸ Db propuesto, lo que respalda la asignación de los núcleos padre e hija a los elementos 115 y 113 respectivamente. ^{[71] [72]} Otros experimentos realizados en el JINR en 2005 confirmaron los datos de desintegración observados. ^[67]

En noviembre y diciembre de 2004, el equipo Riken estudió la reacción ²⁰⁵ Tl + ⁷⁰ Zn, apuntando el haz de zinc hacia un objetivo de talio en lugar de uno de bismuto, en un esfuerzo por producir directamente ²⁷⁴ Rg en un bombardeo cruzado, ya que es el hijo inmediato de ²⁷⁸ 113. La reacción no tuvo éxito, ya que el objetivo de talio era físicamente débil en comparación con los objetivos de plomo y bismuto más comúnmente utilizados, y se deterioró significativamente y se volvió no uniforme en espesor. Se desconocen las razones de esta debilidad, dado que el talio tiene un punto de fusión más alto que el bismuto. ^[73] Luego, el equipo Riken repitió la reacción original ²⁰⁹ Bi + ^{70 Zn y produjo un segundo átomo de 278} 113 en abril de 2005, con una cadena de desintegración que nuevamente terminó con la fisión espontánea de ²⁶² Db. Los datos de desintegración fueron ligeramente diferentes de los de la primera cadena: esto podría deberse a que una partícula alfa escapó del detector sin depositar toda su energía, o a que algunos de los productos de desintegración intermedios se formaron en estados isoméricos metaestables . ^[67]

En 2006, un equipo de la Instalación de Investigación de Iones Pesados ​​en Lanzhou , China, investigó la reacción ²⁴³ Am + ^{26 Mg, produciendo cuatro átomos de 266} Bh. Las cuatro cadenas comenzaron con una desintegración alfa a ²⁶² Db; tres cadenas terminaron allí con fisión espontánea, como en las cadenas ²⁷⁸ 113 observadas en Riken, mientras que la restante continuó a través de otra desintegración alfa a ²⁵⁸ Lr, como en las cadenas ^{266 Bh observadas en LBNL. [70]}

En junio de 2006, la colaboración JINR–LLNL afirmó haber sintetizado un nuevo isótopo del elemento 113 directamente bombardeando un objetivo de neptunio -237 con núcleos acelerados de calcio-48:

²³⁷
₉₃Notario público
+⁴⁸
₂₀California
→ ²⁸⁵ 113* → ²⁸² 113 + 3
norte

Se detectaron dos átomos de ²⁸² 113. El objetivo de este experimento había sido sintetizar los isótopos ²⁸¹ 113 y ²⁸² 113 que llenarían el vacío entre los isótopos producidos por fusión caliente ( ²⁸³ 113 y ²⁸⁴ 113) y fusión fría ( ²⁷⁸ 113). Después de cinco desintegraciones alfa, estos nucleidos alcanzarían los isótopos conocidos de lawrencio , suponiendo que las cadenas de desintegración no terminaran prematuramente por fisión espontánea. La primera cadena de desintegración terminó en fisión después de cuatro desintegraciones alfa, presumiblemente originadas a partir de ²⁶⁶ Db o su hija de captura de electrones ²⁶⁶ Rf. No se observó fisión espontánea en la segunda cadena incluso después de cuatro desintegraciones alfa. Es posible que se haya pasado por alto una quinta desintegración alfa en cada cadena, ya que ^{el 266} Db puede, en teoría, sufrir desintegración alfa, en cuyo caso la primera cadena de desintegración habría terminado en el conocido ²⁶² Lr o ^{262 No y la segunda podría haber continuado hasta el conocido 258} Md, de larga vida , que tiene una vida media de 51,5 días, más larga que la duración del experimento: esto explicaría la falta de un evento de fisión espontánea en esta cadena. En ausencia de detección directa de las desintegraciones alfa de larga duración , estas interpretaciones siguen sin confirmarse, y todavía no se conoce ningún vínculo entre los nucleidos superpesados ​​producidos por fusión en caliente y el cuerpo principal bien conocido del diagrama de nucleidos. ^[74]

El JWP publicó su informe sobre los elementos 113-116 y 118 en 2011. Reconoció la colaboración JINR-LLNL como descubridora de los elementos 114 y 116, pero no aceptó la reivindicación de ninguno de los dos equipos sobre el elemento 113 ni las reivindicaciones JINR-LLNL sobre los elementos 115 y 118. La reivindicación JINR-LLNL sobre los elementos 115 y 113 se había basado en la identificación química de su hijo dubnio, pero el JWP objetó que la teoría actual no podía distinguir entre los elementos superpesados ​​del grupo 4 y del grupo 5 por sus propiedades químicas con suficiente confianza para permitir esta asignación. ^[67] Las propiedades de desintegración de todos los núcleos en la cadena de desintegración del elemento 115 no habían sido caracterizadas previamente antes de los experimentos JINR, una situación que el JWP generalmente considera "problemática, pero no necesariamente exclusiva", y con el pequeño número de átomos producidos sin hijas conocidas ni reacciones cruzadas, el JWP consideró que sus criterios no se habían cumplido. ^[67] El JWP tampoco aceptó la afirmación del equipo de Riken debido a inconsistencias en los datos de desintegración, el pequeño número de átomos del elemento 113 producidos y la falta de anclajes inequívocos a isótopos conocidos. ^[67]

A principios de 2009, el equipo de Riken sintetizó el producto de desintegración ²⁶⁶ Bh directamente en la reacción ²⁴⁸ Cm + ²³ Na para establecer su vínculo con ²⁷⁸ 113 como un bombardeo cruzado. También establecieron la desintegración ramificada de ²⁶² Db, que a veces sufría fisión espontánea y a veces sufría la desintegración alfa previamente conocida para dar ²⁵⁸ Lr. ^{[75] [76]}

A finales de 2009, la colaboración JINR–LLNL estudió la reacción ²⁴⁹ Bk + ⁴⁸ Ca en un esfuerzo por producir el elemento 117 , que se desintegraría en los elementos 115 y 113 y reforzaría sus afirmaciones en una reacción cruzada. Ahora se les unieron científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) y la Universidad de Vanderbilt , ambos en Tennessee , Estados Unidos, ^[59] que ayudaron a obtener el raro y altamente radiactivo objetivo de berkelio necesario para completar la campaña de calcio-48 del JINR para sintetizar los elementos más pesados ​​​​en la tabla periódica. ^[59] Se sintetizaron dos isótopos del elemento 117, que se desintegraron en el elemento 115 y luego en el elemento 113: ^[77]

²⁴⁹
₉₇Libro
+⁴⁸
₂₀California
→ ²⁹⁷ 117* → ²⁹⁴ 117 + 3
norte
→ ²⁹⁰ 115 + α → ²⁸⁶ 113 + α

²⁴⁹
₉₇Libro
+⁴⁸
₂₀California
→ ²⁹⁷ 117* → ²⁹³ 117 + 4
norte
→ ²⁸⁹ 115 + α → ²⁸⁵ 113 + α

Los nuevos isótopos ²⁸⁵ 113 y ²⁸⁶ 113 producidos no se superpusieron con los ²⁸² 113, ²⁸³ 113 y ²⁸⁴ 113 previamente reclamados, por lo que esta reacción no pudo usarse como un bombardeo cruzado para confirmar las afirmaciones de 2003 o 2006. ^[70]

En marzo de 2010, el equipo Riken volvió a intentar sintetizar ²⁷⁴ Rg directamente a través de la reacción ²⁰⁵ Tl + ⁷⁰ Zn con equipo mejorado; fracasaron nuevamente y abandonaron esta ruta de bombardeo cruzado. ^[73]

Después de 450 días más de irradiación de bismuto con proyectiles de zinc, Riken produjo e identificó otros ²⁷⁸ átomos de 113 en agosto de 2012. ^[78] Aunque los precios de la electricidad se habían disparado desde el terremoto y tsunami de Tōhoku de 2011 , y Riken había ordenado el cierre de los programas de aceleradores para ahorrar dinero, al equipo de Morita se le permitió continuar con un experimento, y eligieron su intento de confirmar su síntesis del elemento 113. ^[79] En este caso, se observó una serie de seis desintegraciones alfa, lo que dio lugar a un isótopo de mendelevio :

²⁷⁸ 113 →²⁷⁴
₁₁₁Rg
+
alfa
→²⁷⁰
₁₀₉Monte
+
alfa
→²⁶⁶
₁₀₇Bh
+
alfa
→²⁶²
₁₀₅Db
+
alfa
→²⁵⁸
₁₀₃Lr
+
alfa
→²⁵⁴
₁₀₁Maryland
+
alfa

Esta cadena de desintegración difería de las observaciones previas en Riken principalmente en el modo de desintegración de ²⁶² Db, que previamente se había observado que sufría fisión espontánea, pero en este caso en cambio se desintegró en alfa; la desintegración alfa de ²⁶² Db a ²⁵⁸ Lr es bien conocida . El equipo calculó que la probabilidad de coincidencia accidental era de 10 ⁻²⁸ , o totalmente insignificante. ^[78] El átomo ^{de 254} Md resultante luego experimentó una captura de electrones a ²⁵⁴ Fm , que experimentó la séptima desintegración alfa en la cadena al ²⁵⁰ Cf de larga duración , que tiene una vida media de alrededor de trece años. ^[80]

El experimento ²⁴⁹ Bk + ⁴⁸ Ca se repitió en el JINR en 2012 y 2013 con resultados consistentes, y nuevamente en el GSI en 2014. ^[70] En agosto de 2013, un equipo de investigadores de la Universidad de Lund en Lund , Suecia, y en el GSI anunció que habían repetido el experimento ²⁴³ Am + ⁴⁸ Ca de 2003, confirmando los hallazgos de la colaboración JINR-LLNL. ^{[68] [81]} El mismo año, el experimento de 2003 se había repetido en el JINR, ahora también creando el isótopo ²⁸⁹ 115 que podría servir como un bombardeo cruzado para confirmar su descubrimiento del isótopo ^{293 117} del elemento 117 , así como su hija ²⁸⁵ 113 como parte de su cadena de desintegración. ^[70] La confirmación de ²⁸⁸ 115 y sus hijas fue publicada por el equipo del LBNL en agosto de 2015. ^[82]

En diciembre de 2015, la IUPAC publicó las conclusiones de un nuevo informe del JWP en un comunicado de prensa, en el que se le atribuía el elemento 113 a Riken; los elementos 115, 117 y 118 se concedían a las colaboraciones que implicaban al JINR. ^[83] Se había programado un anuncio conjunto de la IUPAC y la IUPAP para 2016 para que coincidiera con la publicación de los informes del JWP, pero la IUPAC decidió por sí sola una publicación anticipada porque la noticia de que Riken había recibido el crédito por el elemento 113 se había filtrado a los periódicos japoneses. ^[84] Por primera vez en la historia, un equipo de físicos asiáticos nombraría un nuevo elemento. ^[83] El JINR consideró que la adjudicación del elemento 113 a Riken era inesperada, citando su propia producción de los elementos 115 y 113 en 2003 y señalando los precedentes de los elementos 103 , 104 y 105, en los que la IUPAC había otorgado crédito conjunto al JINR y al LBNL. Afirmaron que respetaban la decisión de la IUPAC, pero reservaban la determinación de su posición para la publicación oficial de los informes del JWP. ^[85]

Los informes completos del JWP se publicaron el 21 de enero de 2016. El JWP reconoció el descubrimiento del elemento 113 y le asignó prioridad a Riken. Señalaron que, si bien las energías de desintegración individuales de cada nucleido en la cadena de desintegración de ²⁷⁸ 113 eran inconsistentes, ahora se confirmaba que su suma era consistente, lo que sugería firmemente que los estados inicial y final en ²⁷⁸ 113 y su hijo ²⁶² Db eran los mismos para los tres eventos. La desintegración de ²⁶² Db a ²⁵⁸ Lr y ²⁵⁴ Md se conocía previamente, lo que ancla firmemente la cadena de desintegración de ²⁷⁸ 113 a regiones conocidas del diagrama de nucleidos. El JWP consideró que las colaboraciones JINR–LLNL de 2004 y 2007, que produjeron el elemento 113 como hijo del elemento 115, no cumplían los criterios de descubrimiento, ya que no habían determinado de manera convincente los números atómicos de sus nucleidos mediante bombardeos cruzados, que se consideraron necesarios ya que sus cadenas de desintegración no estaban ancladas a nucleidos previamente conocidos. También consideraron que las preocupaciones del JWP anterior sobre su identificación química del hijo del dubnio no se habían abordado adecuadamente. El JWP reconoció la colaboración JINR–LLNL–ORNL–Vanderbilt de 2010 como la que había descubierto los elementos 117 y 115, y aceptó que el elemento 113 se había producido como su hijo, pero no le dio crédito compartido a este trabajo. ^{[70] [73] [86]}

Después de la publicación de los informes del JWP, Sergey Dimitriev, el director del laboratorio Flerov en el JINR donde se hicieron los descubrimientos, comentó que estaba contento con la decisión de la IUPAC, mencionando el tiempo que Riken dedicó a su experimento y sus buenas relaciones con Morita, quien había aprendido los conceptos básicos de la síntesis de elementos superpesados ​​en el JINR. ^{[59] [85]}

El argumento de la suma presentado por el JWP para aprobar el descubrimiento del elemento 113 fue posteriormente criticado en un estudio de mayo de 2016 de la Universidad de Lund y el GSI, ya que solo es válido si no se produce desintegración gamma ni conversión interna a lo largo de la cadena de desintegración, lo que no es probable en el caso de núcleos impares, y la incertidumbre de las energías de desintegración alfa medidas en la cadena de desintegración ^{del 278} 113 no era lo suficientemente pequeña como para descartar esta posibilidad. Si este es el caso, la similitud en las vidas medias de los descendientes intermedios se convierte en un argumento sin sentido, ya que diferentes isómeros del mismo nucleido pueden tener diferentes vidas medias: por ejemplo, el estado fundamental del ¹⁸⁰ Ta tiene una vida media de horas, pero nunca se ha observado que un estado excitado ^{del 180m} Ta se desintegrara. Este estudio encontró motivos para dudar y criticar la aprobación por parte de la IUPAC de los descubrimientos de los elementos 115 y 117, pero se encontró que los datos de Riken para el elemento 113 eran congruentes, y los datos del equipo JINR para los elementos 115 y 113 probablemente lo eran, lo que respalda la aprobación por parte de la IUPAC del descubrimiento del elemento 113. ^{[87] [88]} Dos miembros del equipo JINR publicaron un artículo de revista refutando estas críticas contra la congruencia de sus datos sobre los elementos 113, 115 y 117 en junio de 2017. ^[89]

Usando la nomenclatura de Mendeleev para elementos no nombrados y no descubiertos , el nihonio sería conocido como eka-talio . En 1979, la IUPAC publicó recomendaciones según las cuales el elemento debía llamarse ununtrium (con el símbolo correspondiente de Uut ), ^[90] un nombre de elemento sistemático como marcador de posición , hasta que se confirme el descubrimiento del elemento y se decida un nombre. Las recomendaciones fueron ampliamente utilizadas en la comunidad química en todos los niveles, desde las aulas de química hasta los libros de texto avanzados, pero fueron ignoradas en su mayoría entre los científicos en el campo, quienes lo llamaron "elemento 113", con el símbolo de E113 , (113) , o incluso simplemente 113. ^[1 ]

Antes del reconocimiento de su prioridad por parte del JWP, el equipo japonés había sugerido de manera extraoficial varios nombres: japonium , en honor a su país de origen; ^[91] nishinanium , en honor al físico japonés Yoshio Nishina , el "padre fundador de la investigación en física moderna en Japón"; ^[92] y rikenium , en honor al instituto. ^[91] Después del reconocimiento, el equipo de Riken se reunió en febrero de 2016 para decidir un nombre. Morita expresó su deseo de que el nombre honrara el hecho de que el elemento 113 había sido descubierto en Japón. Se consideró japonium , lo que hace que la conexión con Japón sea fácil de identificar para los no japoneses, pero fue rechazado ya que el jap se considera un insulto étnico . El nombre nihonium fue elegido después de una hora de deliberación: proviene de nihon (日本) , una de las dos pronunciaciones japonesas para el nombre de Japón. ^[93] Los descubridores también pretendían hacer referencia al apoyo de su investigación por parte del pueblo japonés (Riken estaba financiado casi en su totalidad por el gobierno), ^[94] recuperar el orgullo y la confianza perdidos en la ciencia entre los afectados por el desastre nuclear de Fukushima Daiichi , ^[95] y honrar el descubrimiento del renio en 1908 del químico japonés Masataka Ogawa , al que llamó "nipponium" con el símbolo Np en honor a la otra pronunciación japonesa del nombre de Japón. ^[86] Como la afirmación de Ogawa no había sido aceptada, el nombre "nipponium" no podía reutilizarse para un nuevo elemento, y su símbolo Np se había utilizado desde entonces para el neptunio . ^[m] En marzo de 2016, Morita propuso el nombre "nihonium" a la IUPAC, con el símbolo Nh. ^[86] El nombre hizo realidad lo que había sido un sueño nacional en la ciencia japonesa desde la afirmación de Ogawa. ^[79]

La expresidenta de la IUPAP, Cecilia Jarlskog , se quejó en el Simposio Nobel sobre Elementos Superpesados ​​en el Castillo de Bäckaskog , Suecia, en junio de 2016 sobre la falta de apertura involucrada en el proceso de aprobación de nuevos elementos, y declaró que creía que el trabajo del JWP era defectuoso y debería ser rehecho por un nuevo JWP. Una encuesta a físicos determinó que muchos sentían que las críticas de Lund–GSI 2016 al informe del JWP estaban bien fundadas, pero que las conclusiones se mantendrían si el trabajo se rehiciera, y el nuevo presidente, Bruce McKellar , dictaminó que los nombres propuestos deberían publicarse en un comunicado de prensa conjunto de la IUPAP y la IUPAC. ^[84] Por lo tanto, la IUPAC y la IUPAP publicitaron la propuesta de nihonium ese junio, ^[95] y establecieron un plazo de cinco meses para recopilar comentarios, después del cual el nombre se establecería formalmente en una conferencia. ^{[98] [99]} El nombre fue aprobado oficialmente el 28 de noviembre de 2016. ^[100] La ceremonia de nombramiento del nuevo elemento se celebró en Tokio , Japón, el 14 de marzo de 2017, con la presencia de Naruhito , entonces Príncipe Heredero de Japón. ^[101]

El nihonio no tiene isótopos estables o naturales. Se han sintetizado varios isótopos radiactivos en el laboratorio, ya sea fusionando dos átomos o observando la desintegración de elementos más pesados. Se han descrito ocho isótopos diferentes de nihonio con masas atómicas de 278, 282-287 y 290 ( ²⁸⁷ Nh y ²⁹⁰ Nh no están confirmados); todos se desintegran mediante desintegración alfa en isótopos de roentgenio . ^[103] Hay indicios de que el nihonio-284 también puede desintegrarse por captura de electrones en copernicio -284, aunque las estimaciones de la vida media parcial para esta rama varían mucho según el modelo. ^[104] También se ha descrito una rama de fisión espontánea del nihonio-285. ^[102]

La estabilidad de los núcleos disminuye rápidamente con el aumento del número atómico después del curio , el elemento 96, cuya vida media es más de diez mil veces más larga que la de cualquier otro elemento posterior. Todos los isótopos con un número atómico superior a 101 sufren una desintegración radiactiva con vidas medias inferiores a 30 horas: esto se debe a la repulsión cada vez mayor de Coulomb hacia los protones, de modo que la fuerza nuclear fuerte no puede mantener unido al núcleo contra la fisión espontánea durante mucho tiempo. Los cálculos sugieren que, en ausencia de otros factores estabilizadores, no deberían existir elementos con más de 103 protones . Los investigadores de la década de 1960 sugirieron que las capas nucleares cerradas alrededor de 114 protones y 184 neutrones deberían contrarrestar esta inestabilidad y crear una " isla de estabilidad " que contenga nucleidos con vidas medias que alcanzan miles o millones de años. La existencia de la isla aún no está probada, pero la existencia de elementos superpesados ​​(incluido el nihonio) confirma que el efecto estabilizador es real y, en general, los nucleidos superpesados ​​conocidos tienen una vida más larga a medida que se acercan a la ubicación prevista de la isla. ^{[105] [106]}

Todos los isótopos del nihonio son inestables y radiactivos; los más pesados ​​son más estables que los más ligeros, ya que están más cerca del centro de la isla. El isótopo de nihonio más estable conocido, ^{el 286} Nh, es también el más pesado; tiene una vida media de 8 segundos. También se ha informado de que el isótopo ²⁸⁵ Nh, así como los no confirmados ²⁸⁷ Nh y ^{290 Nh, tienen vidas medias de más de un segundo. Los isótopos 284} Nh y ²⁸³ Nh tienen vidas medias de 0,90 y 0,12 segundos respectivamente. Los dos isótopos restantes tienen vidas medias de entre 0,1 y 100 milisegundos: ^{el 282} Nh tiene una vida media de 61 milisegundos y ^{el 278} Nh, el isótopo más ligero conocido del nihonio, es también el de vida media más corta, con una vida media de 2,0 milisegundos. Este rápido aumento de las vidas medias cerca de la capa de neutrones cerrada en N  = 184 se observa en el roentgenio, el copernicio y el nihonio (elementos 111 a 113), donde cada neutrón adicional hasta ahora multiplica la vida media por un factor de 5 a 20. ^{[106] [107]}

Se han medido muy pocas propiedades del nihonio o de sus compuestos; esto se debe a su producción extremadamente limitada y costosa ^[108] y al hecho de que se desintegra muy rápidamente. Las propiedades del nihonio siguen siendo en su mayoría desconocidas y solo se pueden hacer predicciones.

El nihonio es el primer miembro de la serie 7p de elementos y el elemento más pesado del grupo 13 en la tabla periódica, por debajo del boro , el aluminio , el galio , el indio y el talio . Todos los elementos del grupo 13 excepto el boro son metales, y se espera que el nihonio siga su ejemplo. Se predice que el nihonio mostrará muchas diferencias con sus homólogos más ligeros. La razón principal de esto es la interacción espín-órbita (SO) , que es especialmente fuerte para los elementos superpesados , porque sus electrones se mueven mucho más rápido que en átomos más ligeros, a velocidades cercanas a la velocidad de la luz . ^{[110] : 63} En relación con los átomos de nihonio, reduce los niveles de energía de los electrones 7s y 7p (estabilizando esos electrones), pero dos de los niveles de energía de los electrones 7p se estabilizan más que los otros cuatro. ^[111] La estabilización de los electrones 7s se denomina efecto de par inerte , y la separación de la subcapa 7p en las partes más y menos estabilizadas se denomina división de subcapa. Los químicos computacionales ven la división como un cambio del segundo número cuántico azimutal l , de 1 a 1/2 y 3/2 para las partes más y menos estabilizadas de la subcapa 7p, respectivamente. ^{[110] : 63} El número cuántico corresponde a la letra en el nombre del orbital del electrón: 0 a s, 1 a p, 2 a d, etc. Para fines teóricos, la configuración electrónica de valencia puede representarse para reflejar la división de la subcapa 7p como 7s ²  7p _1/2 ¹ . ^[1] Se espera que la primera energía de ionización del nihonio sea 7,306  eV , la más alta entre los metales del grupo 13. ^[1] Debería existir una división de subcapa similar para los niveles electrónicos 6d, con cuatro siendo 6d _3/2 y seis siendo 6d _5/2 . Ambos niveles se elevan para que estén cerca en energía a los 7s, lo suficientemente altos como para posiblemente ser químicamente activos. Esto permitiría la posibilidad de compuestos exóticos de nihonio sin análogos más ligeros del grupo 13. ^[111]

Las tendencias periódicas predecirían que el nihonio tiene un radio atómico mayor que el del talio debido a que está un período más abajo en la tabla periódica, pero los cálculos sugieren que el nihonio tiene un radio atómico de aproximadamente 170 pm, el mismo que el del talio, debido a la estabilización relativista y la contracción de sus orbitales 7s y 7p _1/2 . Por lo tanto, se espera que el nihonio sea mucho más denso que el talio, con una densidad predicha de aproximadamente 16 a 18 g/cm ³ en comparación con los 11,85 g/cm ³ del talio , ya que los átomos de nihonio son más pesados ​​que los átomos de talio pero tienen el mismo volumen. ^{[1] [109]} Se espera que el nihonio en masa tenga una estructura cristalina hexagonal compacta , como el talio. ^[5] Se ha pronosticado que los puntos de fusión y ebullición del nihonio serán de 430 °C y 1100 °C respectivamente, superando los valores del indio y el talio, siguiendo tendencias periódicas. ^{[1] [2]} El nihonio debería tener un módulo volumétrico de 20,8 GPa, aproximadamente la mitad del talio (43 GPa). ^[6]

Se espera que la química del nihonio sea muy diferente a la del talio. Esta diferencia se debe a la división de espín-órbita de la capa 7p, lo que hace que el nihonio esté entre dos elementos de capa cerrada relativamente inertes ( copernicium y flerovium ). ^[112] Se espera que el nihonio sea menos reactivo que el talio, debido a la mayor estabilización y la inactividad química resultante de la subcapa 7s en el nihonio en comparación con la subcapa 6s en el talio. ^[4] Se predice que el potencial de electrodo estándar para el par Nh ⁺ /Nh es de 0,6 V. El nihonio debería ser un metal bastante noble . ^[4]

Los elementos del grupo metálico 13 se encuentran típicamente en dos estados de oxidación : +1 y +3. El primero resulta de la participación de un solo electrón p en el enlace, y el segundo resulta de la participación de los tres electrones de valencia, dos en la subcapa s y uno en la subcapa p. Al descender en el grupo, las energías de enlace disminuyen y el estado +3 se vuelve menos estable, ya que la energía liberada al formar dos enlaces adicionales y alcanzar el estado +3 no siempre es suficiente para compensar la energía necesaria para involucrar a los electrones s. Por lo tanto, para el aluminio y el galio +3 es el estado más estable, pero +1 gana importancia para el indio y para el talio se vuelve más estable que el estado +3. Se espera que el nihonio continúe con esta tendencia y tenga +1 como su estado de oxidación más estable. ^[1]

El compuesto de nihonio más simple posible es el monohidruro, NhH. El enlace lo proporcionan el electrón 7p _1/2 del nihonio y el electrón 1s del hidrógeno. La interacción SO hace que la energía de enlace del monohidruro de nihonio se reduzca en aproximadamente 1 eV ^[1] y la longitud del enlace nihonio-hidrógeno disminuya a medida que el orbital de enlace 7p _1/2 se contrae relativistamente. Esto es único entre los monohidruros de elementos 7p; todos los demás tienen expansión relativista de la longitud del enlace en lugar de contracción. ^[113] Otro efecto de la interacción SO es que se espera que el enlace Nh–H tenga un carácter de enlace pi significativo (superposición de orbitales laterales), a diferencia del enlace sigma casi puro (superposición de orbitales frontales) en el monohidruro de talio (TlH). ^[114] El monofluoruro análogo (Nh F ) también debería existir. ^[109] Se predice que el nihonio (I) es más similar a la plata (I) que al talio (I): ^[1] se espera que el ion Nh ⁺ se una más voluntariamente a los aniones , por lo que el NhCl debería ser bastante soluble en exceso de ácido clorhídrico o amoníaco ; el TlCl no lo es. A diferencia del Tl ⁺ , que forma el hidróxido fuertemente básico ( TlOH ) en solución, el catión Nh ⁺ debería hidrolizarse en cambio hasta el óxido anfótero Nh ₂ O, que sería soluble en amoníaco acuoso y débilmente soluble en agua. ^[4]

Se espera que el comportamiento de adsorción del nihonio sobre superficies de oro en experimentos termocromatográficos sea más cercano al del astato que al del talio. La desestabilización de la subcapa 7p _{3/2 conduce efectivamente a un cierre de la capa de valencia en la configuración 7s} ²  7p ² en lugar de la configuración esperada 7s ²  7p ⁶ con su octeto estable. Como tal, se puede considerar que el nihonio, como el astato, tiene un electrón p menos que la capa de valencia cerrada. Por lo tanto, aunque el nihonio está en el grupo 13, tiene varias propiedades similares a los elementos del grupo 17. ( El tenesino en el grupo 17 tiene algunas propiedades similares al grupo 13, ya que tiene tres electrones de valencia fuera de la capa cerrada 7s ²  7p ^{2. [115]} ) Se espera que el nihonio pueda ganar un electrón para alcanzar esta configuración de capa cerrada, formando el estado de oxidación −1 como los halógenos ( flúor , cloro , bromo , yodo y astato). Este estado debería ser más estable que el del talio, ya que la división de SO de la subcapa 7p es mayor que la de la subcapa 6p. ^{[110] : 63} El nihonio debería ser el más electronegativo de los elementos metálicos del grupo 13, ^[1] incluso más electronegativo que el tenesino, el congénere del período 7 de los halógenos: en el compuesto NhTs, se espera que la carga negativa esté en el átomo de nihonio en lugar del átomo de tenesino. ^[109] La oxidación −1 debería ser más estable para el nihonio que para la tennessina. ^{[1] [116]} Se calcula que la afinidad electrónica del nihonio es de alrededor de 0,68 eV, más alta que la del talio, de 0,4 eV; se espera que la de la tennessina sea de 1,8 eV, la más baja de su grupo. ^[1] Se predice teóricamente que el nihonio debería tener una entalpía de sublimación de alrededor de 150 kJ/mol y una entalpía de adsorción sobre una superficie de oro de alrededor de −159 kJ/mol. ^[117]

Se espera una participación significativa de 6d en el enlace Nh–Au, aunque se espera que sea más inestable que el enlace Tl–Au y se deba enteramente a interacciones magnéticas. Esto plantea la posibilidad de algún carácter de metal de transición para el nihonium. ^[112] Sobre la base de la pequeña brecha de energía entre los electrones 6d y 7s, se han sugerido los estados de oxidación más altos +3 y +5 para el nihonium. ^{[1] [4]} Algunos compuestos simples con nihonium en el estado de oxidación +3 serían el trihidruro (NhH ₃ ), el trifluoruro (NhF ₃ ) y el tricloruro (Nh Cl ₃ ). Se predice que estas moléculas tienen forma de T y no son trigonales planares como sus análogos de boro : ^[p] esto se debe a la influencia de los electrones 6d _5/2 en el enlace. ^{[114] [q]} El tribromuro de nihonio (Nh Br ₃ ) y el triyoduro (Nh I ₃ ) más pesados ​​son trigonales planares debido a la mayor repulsión estérica entre los átomos periféricos; en consecuencia, no muestran una participación significativa de 6d en su enlace, aunque la gran brecha de energía 7s–7p significa que muestran una hibridación sp ² reducida en comparación con sus análogos de boro. ^[114]

El enlace en las moléculas más ligeras de NhX ₃ puede considerarse como el de un NhX lineal.⁺
₂especies (similares a HgF ₂ o AuF⁻
₂) con un enlace Nh–X adicional que involucra el orbital 7p del nihonio perpendicular a los otros dos ligandos. Se espera que todos estos compuestos sean altamente inestables ante la pérdida de una molécula X ₂ y la reducción a nihonio(I): ^[114]

Cx3 _→ Cx + _X2

De esta manera, el nihonio continúa la tendencia hacia el grupo 13 de estabilidad reducida del estado de oxidación +3, ya que los cinco compuestos tienen energías de reacción más bajas que el yoduro de talio (III) desconocido. ^[r] El estado +3 se estabiliza para el talio en complejos aniónicos como TlI⁻
₄, y se espera que la presencia de un posible sitio de coordinación vacante en los trihaluros de nihonio más ligeros en forma de T permita una estabilización similar de NhF⁻
₄y quizás NhCl⁻
₄. ^[114]

El estado de oxidación +5 es desconocido para todos los elementos más ligeros del grupo 13: los cálculos predicen que el pentahidruro de nihonio (NhH ₅ ) y el pentafluoruro (NhF ₅ ) deberían tener una geometría molecular piramidal cuadrada , pero también que ambos serían altamente inestables termodinámicamente a la pérdida de una molécula X ₂ y la reducción a nihonio (III). Nuevamente, se espera cierta estabilización para los complejos aniónicos, como NhF⁻
₆Las estructuras de las moléculas de trifluoruro y pentafluoruro de nihonio son las mismas que las del trifluoruro y pentafluoruro de cloro . ^[114]

Las características químicas del nihonio aún no se han determinado de forma inequívoca. ^{[117] [122]} Los isótopos ²⁸⁴ Nh, ²⁸⁵ Nh y ²⁸⁶ Nh tienen vidas medias lo suficientemente largas para la investigación química. ^[117] De 2010 a 2012, se realizaron algunos experimentos químicos preliminares en el JINR para determinar la volatilidad del nihonio. Se investigó el isótopo ^{284 Nh, creado como el hijo del 288} Mc producido en la reacción ²⁴³ Am+ ⁴⁸ Ca. Los átomos de nihonio se sintetizaron en una cámara de retroceso y luego se transportaron a lo largo de capilares de politetrafluoroetileno (PTFE) a 70 °C mediante un gas portador hasta los detectores cubiertos de oro. Se produjeron entre diez y veinte átomos de ²⁸⁴ Nh, pero ninguno de ellos fue registrado por los detectores, lo que sugiere que el nihonio era similar en volatilidad a los gases nobles (y por lo tanto se difundía demasiado rápido para ser detectado) o, más plausiblemente, que el nihonio puro no era muy volátil y por lo tanto no podía pasar eficientemente a través de los capilares de PTFE. ^[117] La ​​formación del hidróxido NhOH debería facilitar el transporte, ya que se espera que el hidróxido de nihonio sea más volátil que el nihonio elemental, y esta reacción podría facilitarse añadiendo más vapor de agua al gas portador. Parece probable que esta formación no sea cinéticamente favorecida, por lo que los isótopos de vida más larga ²⁸⁵ Nh y ²⁸⁶ Nh se consideraron más deseables para futuros experimentos. ^{[117] [123]}

Un experimento de 2017 en el JINR, que produjo ²⁸⁴ Nh y ²⁸⁵ Nh a través de la reacción ²⁴³ Am+ ⁴⁸ Ca como descendientes de ²⁸⁸ Mc y ²⁸⁹ Mc, evitó este problema al eliminar la superficie de cuarzo, utilizando solo PTFE. No se observaron átomos de nihonio después de la separación química, lo que implica una retención inesperadamente grande de átomos de nihonio en superficies de PTFE. Este resultado experimental para el límite de interacción de átomos de nihonio con una superficie de PTFE (−Δ H_Anuncios ^{de PTFE}
(Nh) > 45 kJ/mol) está en desacuerdo significativamente con la teoría previa, que esperaba un valor menor de 14,00 kJ/mol. Esto sugiere que la especie de nihonium involucrada en el experimento anterior probablemente no era nihonium elemental sino más bien hidróxido de nihonium, y que serían necesarias técnicas de alta temperatura como la cromatografía al vacío para investigar más a fondo el comportamiento del nihonium elemental. ^{[39] Se ha sugerido que} el bromo saturado con tribromuro de boro es un gas portador para experimentos sobre la química del nihonium; esto oxida el talio, un congénere más ligero del nihonium, a talio(III), lo que proporciona una vía para investigar los estados de oxidación del nihonium, de manera similar a experimentos anteriores realizados con los bromuros de elementos del grupo 5, incluido el superpesado dubnium . ^[124]

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• Uut y Uup suman su masa atómica a la tabla periódica Archivado el 7 de septiembre de 2006 en Wayback Machine.
• Descubrimiento de los elementos 113 y 115
• Elementos superpesados
• WebElements.com: Nihonio