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105番元素ドブニウムオキシ塩化物のオンライン等温ガスクロマトグラフ挙動

On-line isothermal gas chromatographic behavior of oxychlorides of group-5 elements, Nb, Ta, and Db

佐藤 哲也  ; Chiera, N. M.*; 富塚 知博; 床井 健運*; 鈴木 颯人*; 伊藤 由太 ; 浅井 雅人 ; 白井 香里*; 井上 浩樹*; 安達 サディア*; 柏原 歩那*; 牧井 宏之  ; 廣瀬 健太郎 ; 西尾 勝久  ; 永目 諭一郎*; 渡邉 瑛介*; 阪間 稔*; 後藤 真一*

Sato, Tetsuya; Chiera, N. M.*; Tomitsuka, Tomohiro; Tokoi, Katsuyuki*; Suzuki, Hayato*; Ito, Yuta; Asai, Masato; Shirai, Kaori*; Inoue, Hiroki*; Adachi, Sadia*; Kashihara, Ayuna*; Makii, Hiroyuki; Hirose, Kentaro; Nishio, Katsuhisa; Nagame, Yuichiro*; Watanabe, Eisuke*; Sakama, Minoru*; Goto, Shinichi*

原子番号が100を超える超重元素領域では、強い相対論効果の化学的性質への影響に興味がもたれている。我々は、105番元素ドブニウム(Db)の化学的性質を明らかにするため、5族元素オキシ塩化物を対象にオンライン等温ガスクロマトグラフ実験をおこなった。核反応で合成した短寿命核種と反応ガスN$$_2$$/SOCl$$_2$$(酸素濃度1%)との反応により生成した揮発性化合物は、揮発性に応じた効率で一定温度に保たれた分離カラムを通過し、等温ガスクロマトグラフ分離が行われる。その結果、分離カラム温度に対する収量変化として等温ガスクロマトグラフ挙動を観測することができる。実験は原子力機構タンデム加速器実験施設で行った。Dbの同族元素であるNbおよびTaの短寿命核種$$^{88}$$Nb(半減期$$T_{1/2}$$=14.5分)および$$^{170}$$Ta($$T_{1/2}$$=6.76分)を用いて、それぞれの等温ガスクロマトグラフ挙動から、石英表面におけるNbおよびTaオキシ塩化物の吸着エンタルピー($$Delta H_{ads}$$)を求めた。さらに同一の実験条件下で、$$^{262}$$Db($$T_{1/2}$$=33.8秒)の挙動をしらべ、Dbオキシ塩化物の$$Delta H_{ads}$$を得た。NbおよびTaの$$Delta H_{ads}$$と比較したところ、5族元素の揮発性が、Nb $$>$$ Ta $$geq$$ Dbとなることを実験的に明らかにすることができた。

The influence of strong relativistic effects on chemical properties has been interesting in the superheavy element region. Their chemical properties, however, have not been investigated sufficiently because of experimental difficulties owing to their low production rates and short half-lives. In order to elucidate the chemical properties of dubnium (Db, Z = 105), we have conducted on-line isothermal gas chromatographic experiments of oxychloride of group-5 elements. We confirmed the formation of volatile oxychlorides of Db and its lighter homologs Nb and Ta by using $$^{262}$$Db (half-life, $$T_{1/2}$$ = 33.8 s), $$^{88}$$Nb ($$T_{1/2}$$ = 14.5 min.), and $$^{170}$$Ta ($$T_{1/2}$$ = 6.76 min.), respectively. We successfully determined the adsorption enthalpies of the oxychlorides of each element on the quartz surface from their isothermal gas chromatographic behavior. The obtained volatility sequence of the group-5 elements is found to be Nb $$>$$ Ta $$geq$$ Db.

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