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2023年12月13日11:43

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地球上の生命は「地球上の物質だけで誕生」したかもしれないと考える研究論文が発表>

<炭素、水素、窒素、そして研究者がカルコゲンと呼ぶ、酸素・硫黄・セレン・テルル・ポロニウム・リバモリウムの6つの元素を総称するグループなど、いくつかの元素は「揮発性」の性質を持つとみなされる。そして、これらの元素がどのようにして地球に入り込んだのかを理解することは、地球上の生命の起源を理解する助けにもなる。>

<今回の新しい研究では、地球には生命に不可欠な揮発性元素がすべて、惑星形成の最初の段階から存在していた可能性が示されている。地球が熱く輝いていた形成期に、多くの揮発性物質は蒸発してしまったが、さらに多くの揮発性物質が今日でも残っていることを発見した。私たちの発見は、現在地球上に存在する揮発性物質のほとんどが地球形成の初期段階から残っている可能性が高いことを示唆している。

カルコゲンは研究するのに興味深いものだが、将来は窒素のような他の生命にとって重要な揮発性物質に注目する必要がある。そして、これらの揮発性物質が極限条件下でどのように挙動するかについてさらに研究を進めれば、地球形成の各成長段階で同位体がどのように挙動していたのかをさらに知ることができるだろう。>

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地球上の生命は「地球上の物質だけで誕生」したかもしれないと考える研究論文が発表
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地球上の生命は「地球上の物質だけで誕生」したかもしれないと考える研究論文が発表
地球上の生命は「地球上の物質だけで誕生」したかもしれないと考える研究論文が発表
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Image:KeyFame/Shutterstock.com

地球上の生命の起源が、いったいどこからやってきたのかという謎について、科学者たちはまだ確定的な答えを出すことができていない。

先週、Science Advances誌に発表された新しい論文は「もし、地球上の生命の起源が最初から地球上にあったとしたら」という疑問について考えるものになっている。これは地球上のどこから生命が始まったのかを探求する考え方であり、研究者らは生命の発現を可能にした元素が最初から地球上に存在していた可能性があると述べている。
炭素、水素、窒素、そして研究者がカルコゲンと呼ぶ、酸素・硫黄・セレン・テルル・ポロニウム・リバモリウムの6つの元素を総称するグループなど、いくつかの元素は「揮発性」の性質を持つとみなされる。そして、これらの元素がどのようにして地球に入り込んだのかを理解することは、地球上の生命の起源を理解する助けにもなる。

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現在最も有力なのは、後期ベニヤ説と呼ばれるもの。原始の地球は揮発性の低い物質だけで形成されていたが、そこへ揮発性の高い物質を大量に含む小惑星・彗星または隕石が衝突するようになり、それによって高濃度の揮発性物質が地上に現れ始め、現在の姿に変わっていったとされている。

ただ、この理論の問題は、これら地球外からの物体が揮発性物質を地球の質量の約0.5%しかもたらしていないというところだ。そのため生命を構成するほとんどの元素は、地球の核が形成され、しばらく時間を経た後の、ある時点まで到着しなかったと考えられるという。

今回の新しい研究では、地球には生命に不可欠な揮発性元素がすべて、惑星形成の最初の段階から存在していた可能性が示されている。地球が熱く輝いていた形成期に、多くの揮発性物質は蒸発してしまったが、さらに多くの揮発性物質が今日でも残っていることを発見した。私たちの発見は、現在地球上に存在する揮発性物質のほとんどが地球形成の初期段階から残っている可能性が高いことを示唆している。

カルコゲンは研究するのに興味深いものだが、将来は窒素のような他の生命にとって重要な揮発性物質に注目する必要がある。そして、これらの揮発性物質が極限条件下でどのように挙動するかについてさらに研究を進めれば、地球形成の各成長段階で同位体がどのように挙動していたのかをさらに知ることができるだろう。

これらの結果は地球上の水の起源を追跡する別の研究と一致しているという。そして今後も研究を続けることで、地球の生命の起源についてのさらなる理解が得られる可能性があるとのことだ。

ちなみに、研究者らはこの考え方を適用することで、いくつかの太陽系外惑星について、そこが生命が存在するのに適しているかどうかを調べたいと考えているという。


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――――――――――――――――――――――以上転載ー
https://www.msn.com/ja-jp/news/techandscience/%E5%9C%B0%E7%90%83%E4%B8%8A%E3%81%AE%E7%94%9F%E5%91%BD%E3%81%AF-%E5%9C%B0%E7%90%83%E4%B8%8A%E3%81%AE%E7%89%A9%E8%B3%AA%E3%81%A0%E3%81%91%E3%81%A7%E8%AA%95%E7%94%9F-%E3%81%97%E3%81%9F%E3%81%8B%E3%82%82%E3%81%97%E3%82%8C%E3%81%AA%E3%81%84%E3%81%A8%E8%80%83%E3%81%88%E3%82%8B%E7%A0%94%E7%A9%B6%E8%AB%96%E6%96%87%E3%81%8C%E7%99%BA%E8%A1%A8/ar-AA1ljbGq?ocid=msedgntp&cvid=17190e0419034dc0b70de55afc11a9e4&ei=8


第16族元素(だいじゅうろくぞくげんそ)は周期表において第16族に属する元素の総称。酸素・硫黄・セレン・テルル・ポロニウム・リバモリウムがこれに分類される。酸素族元素、カルコゲン(英: chalcogen)とも呼ばれる。

硫黄、セレン、テルルは性質が似ているのに対し、酸素はいささか性質が異なり、ポロニウムは放射性元素で天然における存在量が少ない。この硫黄、セレン、テルルは金属元素と化合物を形成し種々の鉱石の主成分となっている。それ故、この三種の元素からなる元素族は、ギリシャ語で「石を作るもの」という意味のカルコゲンと命名された。また、3種の元素を硫黄族元素と呼ぶ場合もある。その後、周期表が充実されると、第16族をカルコゲンと呼び表す場面が見られるようになった。それ故、性質の異なる酸素はカルコゲンに含めない場合もある。


カルコゲン元素の単体のサンプル
性質
ハロゲンの左隣の列に位置し、価電子は最外殻のs軌道及び p 軌道にある電子である(s 軌道は 2 電子が占有し、p 軌道は 4 個の電子が占有しており単体モノマーは二価の陰イオンになりやすい)。

酸素
8O 硫黄
16S セレン
34Se テルル
52Te ポロニウム
84Po
電子配置
[
He
]
2
s
2
2
p
4
{\displaystyle {\ce {[He]{}2s^{2}{}2p^4}}}
[
Ne
]
3
s
2
3
p
4
{\displaystyle {\ce {[Ne]{}3s^{2}{}3p^4}}}
[
Ar
]
3
d
10
4
s
2
4
p
4
{\displaystyle {\ce {[Ar]{}3d^{10}{}4s^{2}{}4p^4}}}
[
Kr
]
4
d
10
5
s
2
5
p
4
{\displaystyle {\ce {[Kr]{}4d^{10}{}5s^{2}{}5p^{4}}}}
[
Xe
]
4
f
14
5
d
10
6
s
2
6
p
4
{\displaystyle {\ce {[Xe]{}4f^{14}{}5d^{10}{}6s^{2}{}6p^4}}}
第1イオン化エネルギー
(kJ·mol−1) 1313.9 999.6 941 869.3 812
第2イオン化エネルギー
(kJ·mol−1) 3388.3 2252 2045 1790 -
電子付加エンタルピー
(kJ·mol−1) -147 -206 -201 -196 -189
電子親和力
(kJ·mol−1) 141 200 195 190 183
電気陰性度 (Allred-Rochow) 3.50 2.44 2.48 2.01 1.76
イオン半径 (M2−, pm) 140 184 198 221 (230)
イオン半径 (M4+, pm) - 51 64 66 65
イオン半径 (M6+, pm) - 26 42 70 -
共有結合半径 (pm) 73 104 117 137 153
van der Waals半径 (pm) 152 180 190 206 -
融点 (K) 50.35 (O2) 386(α硫黄)
393(β硫黄)
380(γ硫黄) 490 725 527
沸点 (K) 90.18 (O2) 718 958 1263 1235
還元電位 E0 (V) +1.21 (O2/H2O) +0.14 (S/H2S) - - -
第16元素の単体は酸素のみ気体であり、硫黄、セレン、テルル、ポロニウムは固体である。

存在度
酸素は大気中に単体として存在するほかにも地殻の主成分であるケイ酸塩を初め化合物として広く大量に存在する(クラーク数)。

また、硫黄の単体が火山噴出物として見出されるほかにも、金属硫化物等が鉱石として濃縮された形で産出される。

セレンやテルルは存在量も少なく、金属精錬の副産物として産出される。放射性元素であるポロニウムはごくわずかな量がウラン鉱の副産物中に存在している。

同素体
また、第16元素単体はいずれも同素体を有し、特にカートネーション(catenation)[1]性の強い硫黄はシクロ-S6、シクロ-S7、シクロ-S8、シクロ-S9、シクロ-S10、シクロ-S11、シクロ-S12、シクロ-S18、シクロ-S20、そして直鎖状の S∞ などと多様であり、炭素と並んで多数の同素体を持つことが特徴的である(記事 硫黄 に詳しい)。酸素は O2(二酸素、dioxygen)と O3(オゾン)、セレンはシクロ-Se8 と直鎖状の Se∞、テルルはらせん鎖構造 Te∞ とアモルファス構造の Te、そしてポロニウムは単純立方晶の α-Poと菱面体晶の β-Po が同素体として存在する。

電気陰性度
これら単体はいずれもハロゲンについで電気陰性度は高く反応性の高い元素群であり、周期が増大するにつれて金属性がいくぶん増大するが、酸素からセレンは共有結合物質であり、テルルとポロニウムは半金属である。

水素化物
第16元素は、一般式 H2M であらわされる水素化物を有する。

いずれも原子価殻電子対反発則で示されるように逆V字構造を持ち、非共有電子対間の反発により、周期が増大するほど水素の成す角度は正四面体構造の109度から乖離して小さくなる。

また周期が小さいほど安定で、H2O > H2S > H2Se > H2Te > H2Po の順に安定である。そして水 H2O は水素結合を形成する。

硫化水素、セレン化水素、テルル化水素は性質が似ているが、水及び過酸化水素 H2O2 は大きく違う。

また、酸素を除くとカートネーション[1] 性が高いため、ポリスルファン H2Sn (n ≥ 2) などの水素化物も知られている。

硫黄の水素化物の水素は酸性度が高く、プロトンとして電離しやすい。

酸化物
酸素自身の酸化物として、過酸化物と超酸化物が知られている。

酸素を除く第16元素の酸化物およびオキソ酸は

同じ元素が多数の酸化数状態をとる
カートネーション[1]性が高い
という2つの特徴により多種多様な酸化物が存在する(記事 硫黄 に詳しい)。

硝酸などの常用される酸化剤を使用した場合、硫黄は+6まで酸化されるが、セレン、テルルは+4までしか酸化された酸化物しか与えない。

ハロゲン化物
第16族元素のハロゲン化物を表に示す。

酸素 硫黄 セレン テルル ポロニウム
フッ化物
二フッ化三酸素 (O3F2)
二フッ化酸素 (OF2)

二フッ化二硫黄 (S2F2)
四フッ化硫黄 (SF4)
十フッ化二硫黄 (S2F10)
六フッ化硫黄 (SF6)

四フッ化セレン (SeF4)
六フッ化セレン (SeF6) 四フッ化テルル (TeF4)
十フッ化テルル (Te2F10)
六フッ化テルル (TeF6)
塩化物 一酸化二塩素 (Cl2O)
二酸化塩素 (ClO2)
六酸化二塩素 (Cl2O6)
七酸化二塩素 (Cl2O7) 二塩化n硫黄 (SnCl2 (n ≥ 2))
二塩化二硫黄 (S2Cl2)
二塩化硫黄 (SCl2)
四塩化硫黄 (SCl4) 二塩化セレン (SeCl2)
四塩化セレン (SeCl4) 二塩化テルル (TeCl2)
四塩化テルル (TeCl4) 二塩化ポロニウム (PoCl2)
四塩化ポロニウム (PoCl4)
臭化物 一酸化二臭素 (Br2O)
二酸化臭素 (BrO2)
三酸化臭素 (BrO3) 二臭化二硫黄 (S2Br2) 二臭化二セレン (Se2Br2)
四臭化セレン (SeBr4) 二臭化テルル (TeBr2)
四臭化テルル (TeBr4) 二臭化ポロニウム (PoBr2)
四臭化ポロニウム (PoBr4)
ヨウ化物 四酸化二ヨウ素 (I2O4)
九酸化四ヨウ素 (I4O9)
五酸化ヨウ素 (I2O5) 四ヨウ化テルル (TeI4) 四ヨウ化ポロニウム (PoI4)
ここでは、カルコゲン元素(硫黄、セレン、テルル)のハロゲン化物について詳細に取り上げる。酸素のハロゲン化物については、記事 ハロゲンの酸化物 の項に詳しい。

ハロゲン中でも、フッ素は6価の第16族元素フッ化物を与える点で特徴的であり、他のハロゲン化物では第16族元素の最高酸化数はIV止まりである。

第16族元素のハロゲン化物は、SF6 と SeF6 が非常に安定であるのを例外として、化学的に活性な化合物である。例えば SF4 はフッ素化試剤、S2Cl2 および SCl2 は塩素化試剤やゴムの加硫剤として利用される。

二塩化n硫黄は、硫黄の数に応じて適当な n ≥ 2 の数字を n に代入する。

脚注
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー以上転載ー
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AC%AC16%E6%97%8F%E5%85%83%E7%B4%A0

リバモリウム (Livermorium) は、元素記号Lv、原子番号116の合成元素である。また、超重元素のひとつでもある。放射性が非常に強いため研究室でしか作られず天然には観察されない。2000年から2006年に行われた実験でロシア連邦のドゥブナ合同原子核研究所(JINR)とアメリカ合衆国のローレンス・リバモア国立研究所(LLNL)の共同でリバモリウムを発見した質量数290から293の4つの同位体が知られ、最も寿命が長いものはリバモリウム293で、半減期は約60ミリ秒である。質量数294の5番目の同位体が報告されているが、確認はされていない。

周期表上では、pブロックの超アクチノイド元素である。第7周期元素の第16族元素で、最も重いカルコゲンであるが、ポロニウムのホモログとして振る舞うかは確認されていない。リバモリウムは軽いホモログ(酸素、硫黄、セレン、テルル、ポロニウム)と似た性質を持つと計算されており、貧金属であるが、これらとはかなり異なる性質も示す。

名称
アメリカ合衆国のローレンス・リバモア国立研究所(LLNL)に因んで命名された。この名前は研究所の所在するカリフォルニア州リバモアに由来し、さらにこれは地主で農場主のロバート・リバモア(英語版)に由来する。この名前は、2012年5月30日に国際純正・応用化学連合(IUPAC)に承認された[1]。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー以上転載ー
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%83%90%E3%83%A2%E3%83%AA%E3%82%A6%E3%83%A0
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