テネシンは、元素記号Ts、原子番号117の合成化学元素である。周期表第7周期の最後から2番目の元素で、最も重い元素として知られている。
テネシンの発見は、2010年4月にロシアのドゥブナでロシアとアメリカの共同研究によって公式に発表され、2022年現在、最も新しく発見された元素となった。2011年には娘同位体の1つが直接作られ、実験結果が一部確認された。実験自体は、2012年に同じ共同研究チームが、2014年5月にはドイツとアメリカの共同研究チームが繰り返し成功させている。2015年12月、新元素発見の主張を評価する国際純正・応用化学連合（IUPAC）と国際純粋・応用物理学連合（IUPAP）の合同作業部会がこの元素を認め、ロシア・アメリカのチームに優先権を与えた。2016年6月、IUPACは発見者が米国テネシー州にちなんでテネシンという名称を提案したとする宣言を発表し、2016年11月にこの名称が正式に採用された。
テネシンは「安定の島」に位置している可能性があり、周期表のビスマス以上の元素の安定性が全体的に低下する傾向に比べて、一部の超重元素がより安定している理由を説明する概念である。合成されたテネシン原子は数十ミリ秒から数百ミリ秒の時間を保っている。周期表では、テネシンは17族に属し、それ以外はすべてハロゲンであることが予想される。相対論的な影響により、ハロゲンとは性質が大きく異なる場合がある。その結果、テネシンは陰イオンを形成せず、高い酸化状態にもならない揮発性の金属であることが予想される。しかし、融点や沸点、第一イオン化エネルギーなどのいくつかの重要な性質は、ハロゲンの周期的な傾向に従うと予想されます。
テネシンの基本情報
| 和名 | テネシン |
|---|---|
| 英名 | Tennessine |
| 語源 | 発見者らの研究所があるアメリカのテネシン州 (Tennessee) |
| 元素記号 | Ts |
| 原子番号 | 117 |
| 原子量 | (293) |
| 常温（25℃）での状態 | – |
| 色 | – |
| 臭い | – |
| 密度 | – |
| 融点 | – |
| 沸点 | – |
| 発見者 | オガネシアン 他（ロシア, アメリカ）[2010年] |
| 含有鉱物 | – |
テネシンの主な特徴
- 化学的性質はハロゲンの中でも特異であり、金属性が強く現れる可能性が理論的に示唆されている
- 超重元素であるため、非常に不安定かつ短寿命であり、自然界には存在せず人工的に合成される
- その性質の多くは未解明であり、実験的化学データはほとんど存在しない
- テネシンは人工的に合成された超ウラン元素であり、非常に不安定で放射性を示す
- 半減期は非常に短く、数ミリ秒から数十ミリ秒である
- テネシンの化学的性質や物理的性質については、まだ詳細がわかっていない部分が多い
テネシンの歴史
発見
テネシンは、2010年にロシアのドゥブナ合同原子核研究所（JINR）とアメリカのローレンスリバモア国立研究所の共同研究チームによって初めて合成されました。ベルリリウムの原子核とカルシウムの原子核を衝突させることで生成されました。
名前の由来
メンデレーエフの未名称・未発見元素の命名法を用いると、117番元素はエカ-アスタチンと呼ばれるはずである。国際純正・応用化学連合（IUPAC）の1979年の勧告に基づき、発見が確認され恒久的な名称が決まるまで、この元素は一時的にウンウンセプチウム（記号Uus）と呼ばれた。この仮名は、この元素の原子番号117にちなんで、ラテンの「1」「1」「7」という語根から形成されたものだ。発見が承認された時点で有効なIUPACのガイドラインによると、新元素の永久名称は「-ium」で終わるべきであり、これは元素がハロゲンであっても、伝統的に「-ine」で終わる名称を持つ第117族元素も含むが、2016年に発表された新しい勧告では、すべての新17族元素に「-ine」末尾を使うことが推奨されている。
2010年の最初の合成の後、LLNLのDawn ShaughnessyとOganessianは、命名は微妙な問題であり、可能な限り避けると宣言していた。しかし、ハミルトンはその年、「グループをまとめ、発見に不可欠な249Bkというターゲットを得るのに、私は極めて重要な役割を果たしました」と宣言した。その結果、私はこの元素に名前を付けることになった。名前は言えませんが、この地域に区別をもたらすでしょう “と。(ハミルトンは、米国テネシー州ナッシュビルのバンダービルト大学で教えています。)2015年のインタビューで、オガネシアンは、実験の話をした後、「そしてアメリカ人はこれを力作と名付けました、彼らは誤差なく(これを)できることを実証したのです」と言いました。さて、まもなく彼らは117番目の元素に名前を付けるでしょう。”
2016年3月、発見チームは関係者の代表が参加する電話会議で、117番元素の名称を「テネシン」とすることに合意しました。2016年6月、IUPACは発見者が新元素115、117、118の命名案をIUPACに提出したという宣言を発表し、117番元素の提案は「テネシー州の地域」にちなみ、記号をTsとするテネシンであることが明らかになった。提案された名称はIUPAC無機化学部門に受け入れを勧告され、正式な受け入れは宣言の発表後5ヶ月の期間が満了した後に行われることになった。2016年11月、テネシンを含む名称が正式に受理された。提案された記号Tsが有機化学で使用されるトシル基の表記と衝突する可能性があるという懸念は、そのような二重の意味を持つ既存の記号に続いて、拒否された。Ac（アクチニウム、アセチル）、Pr（プラセオジム、プロピル）である。モスコビウム、テネシン、オガネソンの命名式は2017年3月2日にモスクワのロシア科学アカデミーで行われ、テネシンだけの命名式は2017年1月にORNLで行われていた。
テネシンの主な用途
テネシンは非常に短寿命（ミリ秒オーダー）で、極めてわずかしか合成できないため、実用的な用途は存在しません。
その研究は、主に超重元素の性質理解と原子核物理・周期表の拡張を目的とした基礎科学に限定されます。
- テネシンは非常に不安定であり、その短い半減期のため、実用的な応用はありません。
- 超ウラン元素の研究は、原子核物理学や元素の周期表の拡張に関する基礎研究に貢献しています。
テネシンの生成方法
テネシンは粒子加速器の核融合反応によって生成される。典型的には、重い標的原子核に軽いイオンを衝突させることによって合成される。例えば、ベルケリウム249（^249Bk）をカルシウム48（^48Ca）イオンと融合させる方法がある
テネシンは人工的に、重いターゲット原子核と軽いイオンを衝突させることで合成されます：
- 標的核： バークリウム-249（Bk-249）
- 加速イオン： カルシウム-48（Ca-48）
- 反応式：
^{249}Bk + ^{48}Ca → ^{297}Ts + 3n - 反応で生成されたTsは、アルファ崩壊や自発核分裂により系列的に崩壊します
合成には高エネルギーイオン加速器、放射性標的、精密な検出システムが必要であり、国際的な共同研究体制が必須です。
テネシンを含む化合物
現在のところ、テネシンの安定した化合物は実験的に確認されていません。
しかし、理論化学においては次のような性質が予測されています：
- ハロゲン化物： TsF、TsCl、TsBr などが形成可能とされる（Ts⁻は不安定）
- 金属性： 電子軌道の相対論的収縮により、他のハロゲンより金属的性質が強い
- 親水性の減少： フッ素や塩素に比べて、Ts⁻は水に溶けにくいと予測される
テネシンに関する研究事例
テネシンに関する研究は主に理論・原子核物理に集中しています：
- 超重元素の「安定の島」探索： Tsの崩壊系列から核安定性に関する知見を獲得
- 周期表拡張の検証： 第7周期17族の性質がハロゲンとして妥当かを評価
- 相対論的量子化学： 5pおよび7p軌道の挙動を含む高精度計算で電子状態を予測
- 重元素合成技術の確立： Ca-48ビームの利用や標的材料技術の進展
- 国際共同研究の成果： ロシアJINR × 米国ORNL・LLNLの連携成功例
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