周期表の化学! 102番元素ノーベリウムは「軟らかい」!? ―重い元素に働く相対論効果がもたらす新しい性質―

2026-10-01 大阪大学

大阪大学などの研究グループは、原子番号102の人工元素ノーベリウム(No)が、従来のイオンサイズから予測される以上にクラウンエーテルと強く相互作用することを実験で明らかにした。理化学研究所RIビームファクトリーで短寿命の^255Noを合成し、クラウンエーテルを担持した樹脂への吸着・抽出特性を測定したところ、No²⁺はSr²⁺と同程度に強く抽出され、Pb²⁺に似た性質も示した。相対論的量子化学計算から、No²⁺とクラウンエーテルの結合には単純な静電相互作用だけでなく共有結合性があり、重元素特有の相対論効果がその原因であることが示された。これは、重元素イオンの「硬さ/軟らかさ」が相対論効果によって変化することに着目した研究で、超重元素の化学的性質の理解につながる。

周期表の化学! 102番元素ノーベリウムは「軟らかい」!? ―重い元素に働く相対論効果がもたらす新しい性質―
クラウンエーテルと相互作用するノーベリウムの分子構造イメージ

<関連情報>

102 No 2+ を軟質金属イオンとして用いる場合:クラウンエーテルを用いた255 Noの抽出 102No2+ as a soft metal ion: Extraction of 255No using crown ethers

Eisuke Watanabe, Ruilin Wang, Takuya Yokokita, Ryohei Nakanishi, […] , and Yoshitaka Kasamatsu
Science Advances  Published:30 Sep 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aeh4903

Abstract

The chemical properties of transfermium elements with atomic numbers >100 are largely unknown. Element 102, nobelium, is an actinide and forms stable +2 valent cations in aqueous solutions, unlike other heavy actinide. In previous experiments, No2+ exhibits similar behavior to alkaline earth metal ions, particularly Ca2+ and Sr2+, suggesting hard-acid character. In this study, the soft metal ion behavior of No2+ was demonstrated through complex with crown ethers. In the solid–liquid extraction of 255No using di-tBu-dicyclohexano-18-crown-6 in HNO3, No2+ was extracted as much as Sr2+. Density functional theory calculations confirmed higher stability of the No2+–DtBuCH18C6 complex, with covalent bonding involving the 6d orbitals. Theoretical studies also revealed strong relativistic effects on the atomic orbitals of No2+, rendering No2+ a soft ion similar to Pb2+.

1701物理及び化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました