Unbiunium je hypotetický (teoretický nebo imaginární) prvek periodické tabulky prvků. Je také označován jako eka‑aktinium a má dočasný systémový název a symbol Ubu podle pravidel Mezinárodní unie pro čistou a užitou chemii (IUPAC). Atomové číslo tohoto prvku je 121, což jej řadí do osmého periody. Předpokládá se, že by patřil mezi tzv. superaktinidy a že by se v periodické tabulce choval jako prvek zapojující do struktury bloků f (a možná i g), přičemž jeho přesné elektronové uspořádání je předmětem teoretických studií a značně ovlivněno relativistickými efekty.

Syntéza a historické pokusy

První známý experimentální pokus o vytvoření unbiunia proběhl v roce 1977 v Helmholtzově centru pro výzkum těžkých iontů GSI v německém Darmstadtu. V tomto pokusu byl terč z uran-238 bombardován ionty mědi-65 podle reakce:

  • 238U +65 Cu →303 Ubu

V tomto a dalších obdobných experimentech nebyly pozorovány žádné ověřitelné atomy unbiunia. Produkce supertěžkých prvků je obecně velmi náročná: k vytvoření jediného atomu bývají potřeba dlouhé bombardovací doby, velmi výkonné urychlovače a extrémně nízké křížové průřezy reakcí (často v řádu femtobarnů nebo niže).

Přístupy k syntéze (obecně)

  • Metoda fúze‑evaporace (bombardování těžkého terče lehčím projektilom) — typická technika pro syntézu supertěžkých prvků.
  • „Horká“ a „studená“ fúze — liší se energií reakce a výběrem cílového materiálu a projektu; u velmi těžkých prvků jsou často preferovány speciální kombinace aktinidových terčů a středně těžkých projektil.
  • Detekce se opírá o separaci a pozorování rozpadových řetězců (α‑rozpad, spontánní štěpení) pomocí vysoce citlivých detektorů a separatorů s velmi nízkým pozadím.

Předpokládané fyzikální a chemické vlastnosti

Vzhledem k vysokému protonovému číslu jsou vlastnosti elementu 121 značně nejisté a silně ovlivněné relativistickými efekty (rychlost elektronů blízko jádra mění energetické hladiny elektronů). Obecné předpoklady:

  • Polohy v periodické tabulce naznačují, že unbiunium by patřilo mezi superaktinidy a pravděpodobně by vykazovalo komplexní víceelektronové chování, které se liší od klasických aktinidů.
  • Elektronová konfigurace není pevně stanovena — různé teoretické modely předpovídají zaplnění vyšších f‑ nebo g‑orbitalů; očekává se však významný vliv relativistických změn orbitalů.
  • Oxidační stavy jsou nejisté; analogie s lehčími aktinidy naznačují možnost +3, u supertěžkých prvků se ale mohou objevit i jiné stabilní stavy nebo nezvyklá chemie v důsledku vazebních efektů.
  • Fyzikálně by se očekával kovový charakter, vysoká hustota a vysoké atomové hmotnosti, ale konkrétní hodnoty hustoty, bodu tání či barvy jsou čistě spekulativní.

Izotopy a rozpad

Hypotetické izotopy unbiunia by měly velmi vysoké nukleonové číslo (řádově ~290–310 a více v závislosti na použité reakci). Očekávané hlavní způsoby rozpadu jsou:

  • α‑rozpad (častý u mnoha supertěžkých nuklidů),
  • spontánní štěpení (často dominantní u velmi těžkých nuclidů),
  • beta‑rozpady jsou méně pravděpodobné v případech, kdy energetika preferuje α či štěpení.

Teoretické odhady poločasů rozpadu se velmi liší: mohou se pohybovat od mikrosekund až po sekundy nebo déle v okolí hypotetické „ostrova stability“, ale pro prvky tak těžké jako Z = 121 jsou většinou očekávány velmi krátké doby života, což značně ztěžuje detekci.

Experimentální obtíže a detekce

  • Velmi nízké křížové průřezy syntézy — experimenty mohou trvat týdny až měsíce bez úspěchu.
  • Omezená dostupnost vhodných terčových materiálů (vysoce radioaktivní aktinidy) a projektill pro urychlovače.
  • Nutnost vysoce selektivních separačních zařízení a instrumentace schopné zaznamenat jednotlivé rozpadové události s vysokou spolehlivostí.
  • Rozlišení signálu od pozadí a potvrzení rozpadových řetězců vyžaduje reprodukovatelnost a konsensus mezi laboratořemi.

Jmenování a status podle IUPAC

Název Unbiunium a symbol Ubu jsou systémové (dočasné) názvy přidělované IUPAC pro nepojmenované prvky podle číselné nomenklatury (z latinských a řeckých kořenů tvořených podle číslic atomového čísla). Tyto názvy a symboly zůstávají v platnosti do doby, než bude prvek spolehlivě vytvořen a potvrzen a jeho objevci navrhnou trvalý název, který následně schválí IUPAC (IUPAC).

Možné aplikace a odborný význam

V současné době nemá unbiunium praktické využití — jeho hypotetická produkce by byla extrémně nákladná a dostupné množství atomů by bylo minimální. Přínos záleží především v rozšíření našeho porozumění struktury jader, hranicím periodické tabulky a vlivu relativistických efektů na chemii. Studie supertěžkých prvků mají vysokou vědeckou hodnotu pro modelování jaderných sil a elektronové struktury v extrémních podmínkách.

Souhrn

Unbiunium (Ubu, Z = 121) zůstává hypotetickým prvkem nepozorovaným v přírodě i v laboratorních podmínkách. Pokus z roku 1977 v GSI (terč U‑238 bombardovaný ionty Cu‑65) nevykázal žádné ověřené atomy. Další experimenty a teoretické studie pokračují: cílem je upřesnit jeho elektronovou konfiguraci, izotopové vlastnosti a možnou chemii, přičemž hlavními překážkami jsou extrémně nízké pravděpodobnosti syntézy a velmi krátké doby života očekávaných nuklidů.