Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Лоуренсий - синтетический химический элемент с символом Lr (ранее Lw) и атомным номером 103. Он назван в честь Эрнеста Лоуренса , изобретателя циклотрона , устройства, которое использовалось для обнаружения многих искусственных радиоактивных элементов. Радиоактивный металл , лоуренсий - одиннадцатый трансурановый элемент, а также последний член ряда актинидов . Как и все элементы с атомным номером более 100, лоуренсий можно получить только в ускорителях частиц , бомбардируя более легкие элементы заряженными частицами. 14в настоящее время известны изотопы лоуренсия ; наиболее стабильным является 266 Lr с периодом полураспада 11 часов, но более короткоживущие 260 Lr (период полураспада 2,7 минуты) чаще всего используются в химии, поскольку его можно производить в более крупных масштабах.

Химии эксперименты подтвердили , что лоуренсий ведет себя как более тяжелый гомолог до лютеция в периодической таблице , и представляют собой трехвалентный элемент. Таким образом, он также может быть классифицирован как первый из переходных металлов 7-го периода : однако его электронная конфигурация аномальна для его положения в периодической таблице, имея конфигурацию s 2 p вместо конфигурации s 2 d его гомолога лютеция. Это означает, что лоуренсий может быть более летучим, чем ожидалось для его положения в периодической таблице, и иметь летучесть, сравнимую с летучестью свинца .

В 1950-х, 1960-х и 1970-х годах многие заявления о синтезе лоуренсия различного качества делались из лабораторий Советского Союза и Соединенных Штатов . Приоритет открытия и, следовательно, название элемента оспаривали советские и американские ученые, и в то время как Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) первоначально установил лоуренсий в качестве официального названия элемента и дал американскую команду за это. открытие, это было переоценено в 1997 году, дав обеим командам совместное признание открытия, но не изменив название элемента.

Введение [ править ]

Графическое изображение реакции ядерного синтеза . Два ядра сливаются в одно, испуская нейтрон . Реакции, в результате которых к этому моменту были созданы новые элементы, были похожими, с той единственной возможной разницей, что иногда выделялось несколько единичных нейтронов или ни одного.

Самые тяжелые атомные ядра [a] образуются в ядерных реакциях, которые объединяют два других ядра неравного размера [b] в одно; грубо говоря, чем более неравны два ядра по массе, тем больше вероятность того, что они вступят в реакцию. [14] Материал, состоящий из более тяжелых ядер, превращается в мишень, которая затем бомбардируется пучком более легких ядер. Два ядра могут сливаться в одно только в том случае, если они достаточно близко подходят друг к другу; Обычно ядра (все положительно заряженные) отталкиваются друг от друга из-за электростатического отталкивания . Сильное взаимодействиеможет преодолеть это отталкивание, но только на очень коротком расстоянии от ядра; Таким образом, ядра пучка сильно ускоряются , чтобы сделать такое отталкивание незначительным по сравнению со скоростью ядра пучка. [15] сближаясь сама по себе не достаточно для двух ядер к предохранителя: когда два ядра приближаются друг к другу, они обычно остаются вместе в течение приблизительно 10 -20  секунд , а затем разделить пути (не обязательно в одной и той же композиции , как и до реакции) , а не образуют единое ядро. [15] [16] Если синтез действительно происходит, временное слияние, называемое составным ядром , является возбужденным состоянием.. Чтобы потерять свою энергию возбуждения и достичь более стабильного состояния, составное ядро ​​либо делится, либо выбрасывает один или несколько нейтронов , [c] которые уносят энергию. Это происходит примерно через 10 -16  секунд после первоначального столкновения. [17] [d]

Луч проходит через цель и достигает следующей камеры - сепаратора; если новое ядро ​​произведено, оно переносится этим лучом. [20] В сепараторе вновь образованное ядро ​​отделяется от других нуклидов (от исходного пучка и любых других продуктов реакции) [e] и переносится на детектор с поверхностным барьером , который останавливает ядро. Отмечается точное место предстоящего удара о детектор; также отмечена его энергия и время прибытия. [20] Передача занимает около 10 -6  секунд; Чтобы ядро ​​было обнаружено, оно должно выжить так долго. [23] Ядро записывается снова, когда регистрируется его распад, и местоположение, энергия, и время затухания. [20]

Устойчивость ядра обеспечивается сильным взаимодействием. Однако его диапазон очень мал; по мере того, как ядра становятся больше, его влияние на самые удаленные нуклоны ( протоны и нейтроны) ослабевает. В то же время ядро ​​разрывается электростатическим отталкиванием между протонами, так как оно имеет неограниченный радиус действия. [24] Ядра самых тяжелых элементов, таким образом, теоретически предсказаны [25] и до сих пор наблюдались [26], в основном распадаются через моды распада, которые вызваны таким отталкиванием: альфа-распад и спонтанное деление ; [f] эти моды преобладают для ядер сверхтяжелых элементов.. Альфа-распад регистрируется испускаемыми альфа-частицами , и продукты распада легко определить до фактического распада; если такой распад или серия последовательных распадов дает известное ядро, исходный продукт реакции можно определить арифметически. [g] Самопроизвольное деление, однако, приводит к образованию различных ядер в качестве продуктов, поэтому исходный нуклид не может быть определен по его дочерним элементам. [час]

Таким образом, информация, доступная физикам, стремящимся синтезировать один из самых тяжелых элементов, - это информация, собранная в детекторах: местоположение, энергия и время прибытия частицы к детектору, а также данные о ее распаде. Физики анализируют эти данные и пытаются сделать вывод, что это действительно было вызвано новым элементом и не могло быть вызвано другим нуклидом, чем заявленный. Часто предоставленных данных недостаточно для вывода о том, что новый элемент определенно был создан, и нет другого объяснения наблюдаемых эффектов; были допущены ошибки в интерпретации данных. [я]

История [ править ]

Альберт Гиорсо обновил периодическую таблицу в апреле 1961 года, вписав символ «Lw» в позицию 103-го элемента, на что одобрительно смотрели соискатели Латимер, Сиккеланд и Ларш (слева направо).

В 1958 году ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли заявили об открытии 102-го элемента, который теперь называется нобелием . В то же время они также попытались синтезировать элемент 103, бомбардируя ту же самую кюриевую мишень ионами азота -14. Дальнейшее наблюдение за этим экспериментом не проводилось, так как цель была уничтожена. Было отмечено восемнадцать треков с энергией распада около9 ± 1  МэВ и период полураспада около 1 / 4  с; Команда Беркли отметила, что, хотя причиной могло быть производство изотопа 103 элемента, нельзя исключать другие возможности. Хотя данные разумно согласуются с данными, обнаруженными позднее для 257 Lr ( энергия альфа-распада 8,87 МэВ, период полураспада 0,6 с), доказательства, полученные в этом эксперименте, далеко не соответствуют силе, необходимой для окончательной демонстрации синтеза элемента 103. [38] ] [39] Позднее, в 1960 г. Беркли Лаборатория Лоуренс попытался синтезировать элемент бомбардировкой 252 Cf с 10 в и11 B. Результаты этого эксперимента не были окончательными. [38]

Первая важная работа по 103 -го элемента была проведена в Беркли по ядерной физике команды Гиорсо , Торбиерн Сиккленд, Алмон Larsh, Роберт М. Латимер и их сотрудников 14 февраля 1961 года [40] Первые атомы из лоуренсия как сообщалось , были получены путем бомбардировки трех- миллиграмм мишень , состоящую из трех изотопов элемента калифорния с бором -10 и бор-11 ядер из тяжелых ионов линейного ускорителя (Hilac). [41] Команда из Беркли сообщила, что изотоп 257 103 был обнаружен таким образом и что он распался, испуская альфа-частицу с энергией 8,6 МэВ.с периодом полураспада от8 ± 2 с . [39] Позже это отождествление было исправлено на 258 103, [41] поскольку более поздняя работа доказала, что 257 Lr не обнаруживали свойства, а 258 Lr имели. [39] В то время это считалось убедительным доказательством синтеза элемента 103: хотя массовое назначение было менее определенным и оказалось ошибочным, оно не повлияло на аргументы в пользу синтеза элемента 103. Ученые Объединенного института ядерных исследований в Дубне (тогда еще в Советском Союзе).) вызвало несколько критических замечаний: на все, кроме одной, были даны адекватные ответы. Исключением было то, что 252 Cf был наиболее распространенным изотопом в мишени, а в реакциях с 10 B 258 Lr мог быть произведен только при испускании четырех нейтронов, и ожидалось, что испускание трех нейтронов будет гораздо менее вероятным, чем испускание четырех или четырех нейтронов. пять. Это приведет к узкой кривой доходности, а не к широкой кривой, о которой сообщает команда Беркли. Возможное объяснение заключалось в том, что было небольшое количество событий, приписываемых элементу 103. [39] Это был важный промежуточный шаг к неоспоримому открытию элемента 103, хотя доказательства не были полностью убедительными. [39]Команда Беркли предложила название «лоуренсий» с символом «Lw» в честь Эрнеста Лоуренса , изобретателя циклотрона . Комиссия ИЮПАК по номенклатуре неорганической химии приняла это название, но изменила символ на «Lr». [42] Это открытие было позже охарактеризовано дубненской командой как поспешное. [39]

252
98
Cf
+ 11
5
B
263
103
Lr
* → 258
103
Lr
+ 5 1
0
п

Первая работа в Дубне по 103 элементу была проведена в 1965 году, когда они сообщили о создании 256 103 в 1965 году путем бомбардировки 243 Am с 18 O , косвенно идентифицируя его от его внучки фермия -252. Сообщаемый ими период полураспада был несколько завышен, возможно, из-за фоновых событий. Позднее в 1967 году работа над той же реакцией определила две энергии распада в диапазонах 8,35–8,50 МэВ и 8,50–8,60 МэВ: они были отнесены к 256 103 и 257 103. [39] Несмотря на неоднократные попытки, они не смогли подтвердить отнесение альфа. эмиттер с периодом полураспада восемь секунд до 257 103. [43][44] Русские предложили название «резерфордий» для нового элемента в 1967 г .: [38] это название позже было использовано для элемента 104 .

243
95
Являюсь
+ 18
8
О
261
103
Lr
* → 256
103
Lr
+ 5 1
0
п

Дальнейшие эксперименты в 1969 г. в Дубне и в 1970 г. в Беркли продемонстрировали химию актинидов для нового элемента, так что к 1970 г. стало известно, что элемент 103 является последним актинидом. [39] [45] В 1970 году дубненская группа сообщила о синтезе 255 103 с периодом полураспада 20 с и энергией альфа-распада 8,38 МэВ. [39] Однако только в 1971 году группа ядерных физиков Калифорнийского университета в Беркли успешно выполнила целую серию экспериментов, направленных на измерение свойств ядерного распада изотопов лоуренсия с массовыми числами от 255 до 260, [ 46] [47]что все предыдущие результаты из Беркли и Дубны были подтверждены, за исключением первоначального ошибочного отнесения группой Беркли первого произведенного изотопа к 257 103 вместо, вероятно, правильного 258 103. [39] Все окончательные сомнения были окончательно развеяны в 1976 и 1977 годах, когда были измерены энергии рентгеновских лучей, испущенных из 258 103. [39]

Элемент был назван в честь Эрнеста Лоуренса .

В 1971 году ИЮПАК предоставил лаборатории Лоуренса Беркли открытие лоуренсия, хотя у них не было идеальных данных о существовании этого элемента. Однако в 1992 г. рабочая группа ИЮПАК по трансфермию (TWG) официально признала группы ядерных физиков в Дубне и Беркли соавторами лоуренсия, заключив, что, хотя эксперименты в Беркли 1961 г. были важным шагом к открытию лоуренсия, они были еще не совсем убедительно; и хотя эксперименты в Дубне 1965, 1968 и 1970 годов очень близко подошли к необходимому уровню уверенности, взятые вместе, только эксперименты в Беркли 1971 года, которые прояснили и подтвердили предыдущие наблюдения, наконец привели к полной уверенности в открытии элемента 103 [38]. ] [42]Поскольку название «лоуренсий» к этому моменту использовалось уже долгое время, оно было сохранено ИЮПАК [38], а в августе 1997 г. Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) ратифицировал название лоуренсий и символ «Lr» во время встречи в Женеве . [42]

Характеристики [ править ]

Физический [ править ]

Лоуренсий - последний член актинидного ряда. Среди тех, кто изучает этот вопрос, он, как правило, считается элементом 3 группы , наряду со скандием , иттрием и лютецием , поскольку его заполненная f-оболочка, как ожидается, сделает его похожим на переходные металлы 7-го периода : тем не менее, было некоторые споры по этому поводу. В периодической таблице он расположен справа от актинида нобелия , слева от резерфордия из переходного металла 6d.и под лютецием лантаноида, с которым он разделяет многие физические и химические свойства. Ожидается, что при нормальных условиях лоуренсий будет твердым телом и примет гексагональную плотноупакованную кристаллическую структуру ( c / a  = 1,58), аналогичную его более легкому родственнику лютецию, хотя это еще не известно экспериментально. [6] энтальпию из сублимации из лоуренсия оценивается в 352 кДж / моль, близким к значению лютеция и сильно предполагая , что металлический лоуренсий трехвалентен с тремя электронами делокализованы , прогноз также поддерживается систематической экстраполяции значений тепла испарения ,объемный модуль и атомный объем соседних элементов к лоуренсию. [48] В частности, лоуренсий как ожидается, будет трехвалентный, серебристый металл, легко окисляется воздухом, паром и кислотами , [49] и имеющий атомный объем , аналогичную лютеция и трехвалентного металлического радиуса 171  часов . [48] Ожидается, что это будет довольно тяжелый металл с плотностью от 15,6 до 16,6 г / см 3 . [2] [3] Также прогнозируется, что температура плавления составит около 1900  K (1627  ° C).), недалеко от значения для лютеция (1925 К). [50]

Химическая [ править ]

Последовательность элюирования трехвалентных лантаноидов и актинидов с аммоний-α-HIB в качестве элюента: пунктирная кривая для лоуренсия является предсказанием.

В 1949 году Гленн Т. Сиборг , который разработал концепцию актинидов, согласно которой элементы с 89 по 103 образуют ряд актинидов, гомологичных ряду лантанидов от элементов 57 до 71, предсказал, что элемент 103 (лоуренсий) должен быть его последним членом и что Lr 3 + ион должен быть примерно таким же стабильным, как Lu 3+ в водном растворе . Только десятилетия спустя элемент 103 был окончательно синтезирован, и это предсказание было экспериментально подтверждено. [51]

Исследования этого элемента в 1969 году показали, что лоуренсий реагирует с хлором с образованием продукта, который, скорее всего, представляет собой трихлорид LrCl 3 . Было обнаружено, что его летучесть подобна летучести хлоридов кюрия , фермия и нобелия и намного меньше, чем хлорид резерфордия . В 1970 году химические исследования были выполнены на 1500 атомах изотопа 256 Lr, сравнивая его с двухвалентным ( No , Ba , Ra ), трехвалентным ( Fm , Cf , Cm , Am , Ac) и четырехвалентными ( Th , Pu ) элементами. Было обнаружено, что лоуренсий соэкстрагируется с трехвалентными ионами, но короткий период полураспада изотопа 256 Lr не позволяет подтвердить, что он элюируется раньше Md 3+ в последовательности элюирования. [51] Лоуренсий встречается в водном растворе в виде трехвалентного иона Lr 3+, и, следовательно, его соединения должны быть аналогичны соединениям других трехвалентных актинидов: например, фторид лоуренсия (III) (LrF 3 ) и гидроксид (Lr (OH) 3). ) оба должны быть нерастворимы в воде. [51]Из - за сокращение актинидов , то ионный радиус из Lr 3+ должен быть меньше , чем у Md 3+ , и он должен элюирование впереди Md 3+ , когда аммоний α-гидроксиизомасляный (аммоний α-Hib) используются в качестве элюента. [51] Позже в 1987 году эксперименты с более долгоживущим изотопом 260 Lr подтвердили трехвалентность лоуренсия и его элюирование примерно в том же месте, что и эрбий , и обнаружили, что ионный радиус лоуренсия составляет88,6 ± 0,3  пм , что больше, чем можно было бы ожидать при простой экстраполяции периодических трендов . [51] Позже в 1988 году эксперименты с большим количеством атомов лоуренсия уточнили это значение до88,1 ± 12:01 вечера и рассчитали энтальпию гидратации значения-3685 ± 13 кДж / моль . [51] Также было отмечено, что сокращение актинидов в конце ряда актинидов было больше, чем аналогичное сокращение лантаноидов, за исключением последнего актинида, лоуренсия: предполагалось, что причиной являются релятивистские эффекты. [51]

Было высказано предположение, что 7s-электроны релятивистски стабилизированы, так что в восстановительных условиях только 7p 1/2 электрон будет ионизирован, что приведет к одновалентному иону Lr + . Однако все эксперименты по восстановлению Lr 3+ до Lr 2+ или Lr + в водном растворе были безуспешными, как и с лютецием. На основании этого, стандартный электродный потенциал на Е ° (Lr 3+ → Lr + была рассчитана) пара , чтобы быть меньше , чем -1.56  V , что указывает на существование Lr + ионов в водном растворе маловероятно. Верхний предел для E ° (Lr3+ → Lr 2+ ) была предсказана как -0,44 В: значения для E ° (Lr 3+ → Lr) и E ° (Lr 4+ → Lr 3+ ) прогнозируются как -2,06 В и +7,9 V. [51] Стабильность групповой степени окисления в серии переходов 6d уменьшается, если Rf IV > Db V > Sg VI , и лоуренсий продолжает эту тенденцию, при этом Lr III более стабилен, чем Rf IV . [52]

Предполагается , что в молекуле дигидрида лоуренсия (LrH 2 ), которая изгибается , 6d-орбиталь лоуренсия не играет роли в связывании, в отличие от дигидрида лантана (LaH 2 ). LaH 2 имеет расстояния связи La – H 2,158 Å, в то время как LrH 2 должен иметь более короткие расстояния связи Lr – H 2,042 Å из-за релятивистского сжатия и стабилизации 7s- и 7p-орбиталей, участвующих в связывании, в отличие от остовных. как подоболочка 5f и почти не задействованная подоболочка 6d. В целом, молекулярная ЛРХ 2 и ЛРХ , как ожидается, напоминают соответствующие таллия видов (таллий , имеющим 6S 2 6ра1 валентная конфигурация в газовой фазе, как у лоуренсия 7s 2 7p 1 ) больше, чем у соответствующих разновидностей лантаноидов . [53] Ожидается, что электронные конфигурации Lr + и Lr 2+ будут 7s 2 и 7s 1 соответственно, в отличие от лантаноидов, которые имеют тенденцию быть 5d 1 как Ln 2+ . Однако у разновидностей, у которых все три валентных электрона лоуренсия ионизируются с образованием по крайней мере формально Lr 3+катион, ожидается, что лоуренсий будет вести себя как типичный актинид и более тяжелый конгенер лютеция, особенно потому, что первые три потенциала ионизации лоуренсия, как предполагается, аналогичны таковым лютеция. Следовательно, в отличие от таллия, но подобно лютецию, лоуренсий предпочел бы образовывать LrH 3, чем LrH, и ожидается, что Lr CO будет подобен также неизвестному LuCO, оба металла имеют валентную конфигурацию σ 2 π 1 в своих соответствующих монокарбонилах. Связь pπ – dπ, как ожидается, будет наблюдаться в LrCl 3 так же, как и в LuCl 3 и, в более общем смысле, во всем LnCl 3 , а комплексный анион [Lr (C 5 H 4 SiMe3 ) 3 ] - ожидается, что он будет стабильным, как и его конгенеры лантаноидов, с конфигурацией 6d 1 для лоуренсия; эта 6d-орбиталь будет его самой высокой занятой молекулярной орбиталью . [54]

Атомный [ править ]

Атом лоуренсия имеет 103 электрона, три из которых могут действовать как валентные электроны . В 1970 году было предсказано, что основная электронная конфигурация лоуренсия была [Rn] 5f 14 6d 1 7s 2 ( символ основного состояния 2 D 3/2 ), следуя принципу Ауфбау и соответствуя [Xe] 4f 14 5d 1 6s 2 конфигурация более легкого гомолога лоуренсия лютеция. [55] Однако в следующем году были опубликованы расчеты, которые поставили под сомнение это предсказание, вместо этого ожидая аномального [Rn] 5f 14 7s 27п 1 конфигурация. [55] Хотя ранние расчеты дали противоречивые результаты, [56] более поздние исследования и расчеты подтверждают предположение s 2 p. [57] [58] Релятивистские расчеты 1974 г. пришли к выводу, что разница энергий между двумя конфигурациями мала и что неясно, какое состояние является основным. [55] Более поздние расчеты 1995 года пришли к выводу, что конфигурация s 2 p должна быть энергетически предпочтительной, потому что сферические орбитали s и p 1/2 находятся ближе всего к ядру атома.и поэтому движутся достаточно быстро, чтобы их релятивистская масса значительно увеличилась. [55]

В 1988 году группа ученых во главе с Эйхлером подсчитала, что энтальпия адсорбции лоуренсия на металлических источниках будет достаточно различаться в зависимости от его электронной конфигурации, чтобы было возможно проводить эксперименты, чтобы использовать этот факт для измерения электронной конфигурации лоуренсия. [55] Индекс S 2 конфигурации р , как ожидается, будет более летучим , чем с 2 д конфигурации, и быть более похожа на что из р-блока элемента свинца . Не было получено никаких доказательств того, что лоуренсий является летучим, и нижний предел энтальпии адсорбции лоуренсия на кварце или платине не обнаружен.было значительно выше расчетного значения для конфигурации s 2 p. [55]

В 2015 году была измерена первая энергия ионизации лоуренсия с использованием изотопа 256 Lr. [59] Измеренное значение, 4,96+0,08
-0,07
эВ
, что очень хорошо согласуется с релятивистским теоретическим предсказанием 4,963 (15) эВ, а также является первым шагом в измерении первых энергий ионизации трансактинидов . [59] Это значение является самым низким среди всех лантаноидов и актинидов и поддерживаетконфигурациюs 2 p, посколькуожидается, что электрон7p 1/2 будет только слабо связанным. Это говорит о том, что лютеций и лоуренсий ведут себя аналогично элементам d-блока (и, следовательно, являются более тяжелыми конгенерами скандия и иттрия , а не лантана и актиния ). Хотя некотороеповедение, подобное щелочному металлу , было предсказано,[60] эксперименты по адсорбции показывают, что лоуренсий является трехвалентным, как скандий и иттрий, а не одновалентным, как щелочные металлы. [61]

Изотопы [ править ]

Известно четырнадцать изотопов лоуренсия с массовыми числами 251–262, 264 и 266; все радиоактивны. [62] [63] [64] Кроме того, известен один ядерный изомер с массовым числом 253. [62] Самый долгоживущий изотоп лоуренсия, 266 Lr, имеет период полураспада около десяти часов и является одним из самых длинных. жили сверхтяжелые изотопы, известные на сегодняшний день. [65] Однако в химических экспериментах обычно используются более короткоживущие изотопы, потому что 266 Lr в настоящее время могут быть произведены только в качестве конечного продукта распада еще более тяжелых и трудно синтезируемых элементов: он был обнаружен в 2014 г.распадаться цепь из 294 Ts . [62] [63] Изотоп 256 Lr (период полураспада 27 секунд) использовался в первых химических исследованиях лоуренсия: в настоящее время для этой цели обычно используется изотоп 260 Lr (период полураспада 2,7 минуты) с более длительным сроком существования . [62] После 266 Lr самыми долгоживущими изотопами лоуренсия являются 262 Lr (3,6 ч), 264 Lr (около 3 ч), 261 Lr (44 мин), 260 Lr (2,7 мин), 256 Lr (27 с), и 255 Lr (22 с). [62] [66] [67]Все другие известные изотопы лоуренсия имеют период полураспада менее 20 секунд, а самый короткий из них ( 251 Lr) имеет период полураспада 27 миллисекунд. [64] [66] [67] Периоды полураспада изотопов лоуренсия в основном плавно увеличиваются от 251 Lr до 266 Lr, с падением от 257 Lr до 259 Lr. [62] [66] [67]

Подготовка и очистка [ править ]

В то время как самые легкие (от 251 Lr до 254 Lr) и самые тяжелые ( 264 Lr и 266 Lr) изотопы лоуренсия образуются только в виде продуктов альфа-распада изотопов дубния ( Z  = 105), средние изотопы (от 255 Lr до 262 Lr) могут быть производится при бомбардировке актиноидов ( америций в эйнштейний ) мишень с легкими ионами (от бора до неона). Два наиболее важных изотопа, 256 Lr и 260 Lr, оба находятся в этом диапазоне. 256 Lr можно получить, бомбардируя калифорний- 249 с энергией 70 МэВ.ионы бора- 11 (производящие лоуренсий-256 и четыре нейтрона ), а 260 Lr можно получить, бомбардируя берклий- 249 кислородом- 18 (производя лоуренсий-260, альфа-частицу и три нейтрона). [68]

И 256 Lr, и 260 Lr имеют слишком короткие периоды полураспада, чтобы обеспечить полный процесс химической очистки. Поэтому в ранних экспериментах с 256 Lr использовалась быстрая экстракция растворителем с хелатирующим агентом теноилтрифторацетоном (ТТА), растворенным в метилизобутилкетоне (MIBK) в качестве органической фазы , а водной фазой являлась буферный раствор ацетата . Ионы с разным зарядом (+2, +3 или +4) затем будут экстрагироваться в органическую фазу в разных диапазонах pH , но этот метод не будет разделять трехвалентные актиниды и, таким образом, 256Lr должен быть идентифицирован по испускаемым им альфа-частицам с энергией 8,24 МэВ. [68] Более современные методы позволили провести быстрое селективное элюирование α-HIB за достаточно времени, чтобы отделить более долгоживущий изотоп 260 Lr, который можно удалить из фольги ловушки с помощью 0,05 М  соляной кислоты . [68]

См. Также [ править ]

Заметки [ править ]

  1. ^ В ядерной физике элемент называется тяжелым, если его атомный номер велик; свинец (элемент 82) является одним из примеров такого тяжелого элемента. Термин «сверхтяжелые элементы» обычно относится к элементам с атомным номером больше 103 (хотя есть и другие определения, такие как атомный номер больше 100 [9] или 112 ; [10] иногда этот термин представлен как эквивалент термина «трансактинид», который устанавливает верхний предел перед началом гипотетического суперактинидного ряда). [11] Термины «тяжелые изотопы» (данного элемента) и «тяжелые ядра» означают то, что можно понять на обычном языке - изотопы большой массы (для данного элемента) и ядра большой массы соответственно.
  2. В 2009 году команда ОИЯИ под руководством Оганесяна опубликовала результаты своей попытки создать хассий в симметричнойреакции 136 Xe +  136 Xe. Они не смогли наблюдать ни одного атома в такой реакции, установив верхний предел поперечного сечения, меру вероятности ядерной реакции, равным 2,5  пбн . [12] Для сравнения, реакция, которая привела к открытию хассия, 208 Pb + 58 Fe, имела поперечное сечение ~ 20 pb (точнее, 19+19
    −11
     pb) по оценке первооткрывателей. [13]
  3. ^ Чем больше энергия возбуждения, тем больше нейтронов выбрасывается. Если энергия возбуждения ниже, чем энергия, связывающая каждый нейтрон с остальной частью ядра, нейтроны не испускаются; вместо этого составное ядро ​​снимает возбуждение, испуская гамма-лучи . [17]
  4. ^ Определение совместной рабочей группы IUPAC / IUPAP гласит, что химический элемент может быть признан обнаруженным только в том случае, если его ядро ​​не распалось в течение 10-14 секунд. Это значение было выбрано для оценки того, сколько времени требуется ядру, чтобы получить свои внешние электроны и, таким образом, проявить свои химические свойства. [18] Эта цифра также обозначает общепринятый верхний предел времени жизни составного ядра. [19]
  5. ^ Это разделение основано на том, что образовавшиеся ядра движутся мимо мишени медленнее, чем непрореагировавшие ядра пучка. Сепаратор содержит электрическое и магнитное поля, влияние которых на движущуюся частицу компенсируется при определенной скорости частицы. [21] Такому разделению также может способствовать измерение времени пролета и измерение энергии отдачи; комбинация двух может позволить оценить массу ядра. [22]
  6. ^ Не все моды распада вызваны электростатическим отталкиванием. Например, бета-распад вызван слабым взаимодействием . [27]
  7. ^ Поскольку масса ядра не измеряется напрямую, а скорее рассчитывается на основе массы другого ядра, такое измерение называется косвенным. Возможны и прямые измерения, но по большей части они остались недоступными для самых тяжелых ядер. [28] Первое прямое измерение массы сверхтяжелого ядра было сообщено в 2018 году на LBNL. [29] Масса была определена по местоположению ядра после переноса (местоположение помогает определить его траекторию, которая связана с отношением массы к заряду ядра, поскольку перенос был произведен в присутствии магнита). [30]
  8. ^ Спонтанное деление было открыто советским физиком Георгием Флерова , [31] ведущего ученого в ОИЯИ, итаким образомэто был «конек» для объекта. [32] Напротив, ученые LBL полагали, что информации о делении недостаточно для утверждения о синтезе элемента. Они считали, что спонтанное деление недостаточно изучено, чтобы использовать его для идентификации нового элемента, поскольку было трудно установить, что составное ядро ​​испускает только нейтроны, а не заряженные частицы, такие как протоны или альфа-частицы. [19] Таким образом, они предпочли связывать новые изотопы с уже известными последовательными альфа-распадами. [31]
  9. ^ Например, элемент 102 был ошибочно идентифицирован в 1957 году в Нобелевском институте физики в Стокгольме , графство Стокгольм , Швеция . [33] Ранее не было однозначных заявлений о создании этого элемента, и шведские, американские и британские первооткрыватели присвоили этому элементу имя - нобелиум . Позже выяснилось, что идентификация была неправильной. [34] В следующем году LBNL не смогла воспроизвести шведские результаты и вместо этого объявила о своем синтезе элемента; это утверждение также было позже опровергнуто. [34] ОИЯИ настаивал на том, что они были первыми, кто создал элемент, и предложил собственное имя для нового элемента,йолиотий ; [35] советское название также не было принято (позже ОИЯИ назвал элемент 102 «поспешным»). [36] Название «нобелиум» осталось неизменным из-за его широкого использования. [37]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Эмсли, Джон (2011). Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от А до Я (новая редакция). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 278–9. ISBN 978-0-19-960563-7.
  2. ^ a b Фурнье, Жан-Марк (1976). «Связывание и электронная структура актинидов металлов». Журнал физики и химии твердого тела . 37 (2): 235–244. Bibcode : 1976JPCS ... 37..235F . DOI : 10.1016 / 0022-3697 (76) 90167-0 .
  3. ^ а б Пеннеман, РА; Манн, Дж. Б. (1976). « « Расчетная химия »сверхтяжелых элементов; сравнение с элементами 7-го периода». Материалы Московского симпозиума по химии трансурановых элементов : 257–263. DOI : 10.1016 / B978-0-08-020638-7.50053-1 .
  4. ^ Браун, Джеффри (2012). Недоступная Земля: комплексный взгляд на ее структуру и состав . Springer Science & Business Media. п. 88. ISBN 9789401115162.
  5. ^ http://cen.acs.org/articles/93/i15/Lawrencium-Ionization-Energy-Measured.html?cq_ck=1428631698138
  6. ^ a b Östlin, A .; Витос, Л. (2011). «Расчет из первых принципов структурной устойчивости 6d переходных металлов». Physical Review B . 84 (11). Bibcode : 2011PhRvB..84k3104O . DOI : 10.1103 / PhysRevB.84.113104 .
  7. ^ http://flerovlab.jinr.ru/she-factory-first-experiment/
  8. ^ Wakhle, A .; Simenel, C .; Хайнде, диджей; и другие. (2015). Simenel, C .; Гомеш, сбн; Хайнде, диджей; и другие. (ред.). «Сравнение экспериментальных и теоретических распределений масс квазиделения по углам» . Европейский физический журнал. Сеть конференций . 86 : 00061. Bibcode : 2015EPJWC..8600061W . DOI : 10.1051 / epjconf / 20158600061 . ISSN 2100-014X . 
  9. ^ Кремер, К. (2016). «Объяснитель: сверхтяжелые элементы» . Мир химии . Проверено 15 марта 2020 .
  10. ^ «Открытие элементов 113 и 115» . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса . Архивировано из оригинала на 2015-09-11 . Проверено 15 марта 2020 .
  11. ^ Eliav, E .; Kaldor, U .; Борщевский, А. (2018). «Электронная структура атомов трансактинидов». В Скотт, РА (ред.). Энциклопедия неорганической и биоинорганической химии . Джон Вили и сыновья . С. 1–16. DOI : 10.1002 / 9781119951438.eibc2632 . ISBN 978-1-119-95143-8.
  12. ^ Оганесян, Ю. Ц. ; Дмитриев С.Н.; Еремин, А.В.; и другие. (2009). «Попытка произвести изотопы элемента 108 в реакции синтеза 136 Xe + 136 Xe». Physical Review C . 79 (2): 024608. DOI : 10,1103 / PhysRevC.79.024608 . ISSN 0556-2813 . 
  13. ^ Мюнценберг, Г .; Армбрустер, П .; Folger, H .; и другие. (1984). «Идентификация элемента 108» (PDF) . Zeitschrift für Physik . 317 (2): 235–236. Bibcode : 1984ZPhyA.317..235M . DOI : 10.1007 / BF01421260 . Архивировано 7 июня 2015 года из оригинального (PDF) . Проверено 20 октября 2012 года .
  14. Перейти ↑ Subramanian, S. (2019). «Создание новых элементов не окупается. Просто спросите этого ученого из Беркли» . Bloomberg Businessweek . Проверено 18 января 2020 .
  15. ^ а б Иванов, Д. (2019). "Сверхтяжелые шаги в неизвестное" [Сверхтяжелые шаги в неизвестное]. N + 1 (на русском) . Проверено 2 февраля 2020 .
  16. ^ Хинд, D. (2014). «Что-то новое и сверхтяжелое в таблице Менделеева» . Разговор . Проверено 30 января 2020 .
  17. ^ а б Краса, А. (2010). «Источники нейтронов для ADS» (PDF) . Чешский технический университет в Праге . С. 4–8 . Проверено 20 октября 2019 года .
  18. ^ Wapstra, АХ (1991). «Критерии, которые должны быть выполнены для признания открытия нового химического элемента» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 63 (6): 883. DOI : 10,1351 / pac199163060879 . ISSN 1365-3075 . Проверено 28 августа 2020 .  
  19. ^ а б Хайд, EK; Хоффман, округ Колумбия ; Келлер, О.Л. (1987). «История и анализ открытия элементов 104 и 105» . Radiochimica Acta . 42 (2): 67–68. DOI : 10.1524 / ract.1987.42.2.57 . ISSN 2193-3405 . 
  20. ^ a b c Мир химии (2016). «Как сделать сверхтяжелые элементы и закончить периодическую таблицу [видео]» . Scientific American . Проверено 27 января 2020 .
  21. Перейти ↑ Hoffman 2000 , p. 334.
  22. Перейти ↑ Hoffman 2000 , p. 335.
  23. ^ Загребаев 2013 , с. 3.
  24. ^ Beiser 2003 , стр. 432.
  25. ^ Staszczak, A .; Баран, А .; Назаревич, В. (2013). «Спонтанные режимы деления и времена жизни сверхтяжелых элементов в теории функционала ядерной плотности». Physical Review C . 87 (2): 024320–1. arXiv : 1208.1215 . Bibcode : 2013PhRvC..87b4320S . DOI : 10.1103 / physrevc.87.024320 . ISSN 0556-2813 . 
  26. ^ Audi 2017 , стр. 030001-128-030001-138.
  27. ^ Beiser 2003 , стр. 439.
  28. ^ Оганесян, Ю. Ц .; Рыкачевский, КП (2015). «Плацдарм на острове стабильности» . Физика сегодня . 68 (8): 32–38. Bibcode : 2015PhT .... 68h..32O . DOI : 10.1063 / PT.3.2880 . ISSN 0031-9228 . ОСТИ 1337838 .  
  29. ^ Грант, А. (2018). «Взвешивание самых тяжелых элементов». Физика сегодня . DOI : 10.1063 / PT.6.1.20181113a .
  30. ^ Хауэс, Л. (2019). «Изучение сверхтяжелых элементов в конце периодической таблицы» . Новости химии и машиностроения . Проверено 27 января 2020 .
  31. ^ a b Робинсон, AE (2019). «Трансфермиевые войны: научная драка и обзывание во время холодной войны» . Дистилляции . Проверено 22 февраля 2020 .
  32. ^ "Популярная библиотека химических элементов. Сиборгий (экавольфрам)" [Популярная библиотека химических элементов. Сиборгий (эка-вольфрам)]. nt.ru (на русском языке) . Проверено 7 января 2020 .Перепечатано из "Экавольфрам" [Эка-вольфрам]. Популярная библиотека химических элементов. Серебро - Нильсборий и далее [ Популярная библиотека химических элементов. Серебро через нильсборий и не только ]. Наука . 1977 г.
  33. ^ «Nobelium - Информация об элементе, свойства и использование | Периодическая таблица» . Королевское химическое общество . Проверено 1 марта 2020 .
  34. ^ a b Kragh 2018 , стр. 38–39.
  35. ^ Краг 2018 , стр. 40.
  36. ^ Ghiorso, A .; Сиборг, GT ; Оганесян, Ю. Ц .; и другие. (1993). «Ответы на отчет« Открытие элементов Transfermium »с последующим ответом на ответы Рабочей группы Transfermium» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 65 (8): 1815–1824. DOI : 10,1351 / pac199365081815 . Архивировано (PDF) из оригинала 25 ноября 2013 года . Проверено 7 сентября 2016 года .
  37. ^ Комиссия по номенклатуре неорганической химии (1997). «Названия и символы трансфермиевых элементов (Рекомендации ИЮПАК 1997 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 69 (12): 2471–2474. DOI : 10,1351 / pac199769122471 .
  38. ^ а б в г д Эмсли, Джон (2011). Строительные блоки природы .
  39. ^ a b c d e f g h i j k Barber, RC; Гринвуд, штат Нью-Йорк; Гринкевич, Аризона; Жаннин Ю.П .; Лефорт, М .; Sakai, M .; Ulehla, I .; Wapstra, AP; Уилкинсон, Д.Х. (1993). «Открытие элементов трансфермиума. Часть II: Введение в профили открытия. Часть III: Профили открытия элементов трансфермиума». Чистая и прикладная химия . 65 (8): 1757. DOI : 10,1351 / pac199365081757 . (Примечание: для части I см. Pure Appl. Chem., Vol. 63, No. 6, pp. 879–886, 1991)
  40. ^ «Этот месяц в истории лаборатории… Лоуренсий добавлен в таблицу Менделеева» . today.lbl.gov . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. 9 апреля 2013 . Проверено 13 февраля 2021 года . Лоуренсий (Lw) был впервые синтезирован 14 февраля 1961 года группой под руководством Гиорсо, который был соавтором рекордных 12 химических элементов в периодической таблице.
  41. ^ a b Гиорсо, Альберт ; Sikkeland, T .; Ларш, AE; Латимер, RM (1961). «Новый элемент, Лоуренсий, атомный номер 103» . Phys. Rev. Lett . 6 (9): 473. Полномочный код : 1961PhRvL ... 6..473G . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.6.473 .
  42. ^ a b c Гринвуд, Норман Н. (1997). «Последние события, касающиеся открытия элементов 101–111» (PDF) . Pure Appl. Chem . 69 (1): 179–184. DOI : 10,1351 / pac199769010179 .
  43. ^ Флеров, GN (1967). «О ядерных свойствах изотопов 256 103 и 257 103». Nucl. Phys. . 106 (2): 476. Bibcode : 1967NuPhA.106..476F . DOI : 10.1016 / 0375-9474 (67) 90892-5 .
  44. ^ Донец, ЭД; Щеголев В.А.; Ермаков, В.А. (1965). Атомная энергия . 19 (2): 109. Отсутствует или пусто |title=( справка )
    Перевела на Донец, ЭД; Щеголев В.А.; Ермаков, В.А. (1965). «Синтез изотопа 103 элемента (лоуренсий) с массовым числом 256». Советская атомная энергия . 19 (2): 109. DOI : 10.1007 / BF01126414 .
  45. ^ Kaldor, Узи и Уилсон, Стивен (2005). Теоретическая химия и физика тяжелых и сверхтяжелых элементов . Springer. п. 57. ISBN 1-4020-1371-X.
  46. ^ Silva, стр. 1641-2
  47. ^ Эскола, Кари; Эскола, Пиркко; Нурмия, Матти; Альберт Гиорсо (1971). «Исследования изотопов Лоуренсия с массовыми числами от 255 до 260» . Phys. Ред . С. 4 (2): 632–642. Bibcode : 1971PhRvC ... 4..632E . DOI : 10.1103 / PhysRevC.4.632 .
  48. ^ a b Сильва, стр. 1644
  49. ^ Джон Эмсли (2011). Природа Строительные блоки: AZ Руководство по элементам . Издательство Оксфордского университета. С. 278–9. ISBN 978-0-19-960563-7.
  50. ^ Лида, DR, изд. (2003). CRC Справочник по химии и физике (84-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.
  51. ^ a b c d e f g h Сильва, стр. 1644–167.
  52. ^ Хоффман, Дарлин С .; Ли, Диана М .; Першина, Валерия (2006). «Трансактиниды и элементы будущего». In Morss; Эдельштейн, Норман М .; Фугер, Жан (ред.). Химия элементов актинидов и трансактинидов (3-е изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science + Business Media . п. 1686. ISBN 1-4020-3555-1.
  53. ^ Balasubramanian, К. (4 декабря 2001). «Поверхности потенциальной энергии дигидридов Лоуренсия и Нобелия (LrH 2 и NoH 2 )». Журнал химической физики . 116 (9): 3568–75. Bibcode : 2002JChPh.116.3568B . DOI : 10.1063 / 1.1446029 .
  54. ^ Сюй, Вэнь-Хуа; Пюккё, Пекка (8 июня 2016 г.). «Своеобразна ли химия лоуренсия» . Phys. Chem. Chem. Phys . 2016 (18): 17351–5. Bibcode : 2016PCCP ... 1817351X . DOI : 10.1039 / c6cp02706g . hdl : 10138/224395 . PMID 27314425 . Проверено 24 апреля 2017 года . 
  55. ^ a b c d e f Сильва, стр. 1643–164.
  56. ^ Nugent, LJ; Vander Sluis, KL; Фрике, Бурхард; Манн, Дж. Б. (1974). «Электронная конфигурация в основном состоянии атомарного лоуренсия» (PDF) . Phys. Rev. A . 9 (6): 2270–72. Bibcode : 1974PhRvA ... 9.2270N . DOI : 10.1103 / PhysRevA.9.2270 .
  57. ^ Eliav, E .; Kaldor, U .; Исикава Ю. (1995). «Энергии перехода иттербия, лютеция и лоуренсия релятивистским методом связанных кластеров». Phys. Rev. A . 52 (1): 291–296. Bibcode : 1995PhRvA..52..291E . DOI : 10.1103 / PhysRevA.52.291 . PMID 9912247 . 
  58. ^ Zou, Yu; Froese Fischer C .; Uiterwaal, C .; Wanner, J .; Компа, К.-Л. (2002). «Энергии резонансного перехода и силы осцилляторов в лютеции и лоуренсии» . Phys. Rev. Lett. 88 (2): 183001. Bibcode : 2002PhRvL..88b3001M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.88.023001 . PMID 12005680 .  
  59. ^ а б Сато, ТЗ; Asai, M .; Борщевский, А .; Stora, T .; Сидел на.; Kaneya, Y .; Tsukada, K .; Düllman, Ch. E .; Eberhardt, K .; Eliav, E .; Ichikawa, S .; Kaldor, U .; Кратц, СП; Miyashita, S .; Nagame, Y .; Ooe, K .; Оса, А .; Renisch, D .; Runke, J .; Schädel, M .; Thörle-Pospiech, P .; Toyoshima, A .; Траутманн, Н. (9 апреля 2015 г.). «Измерение первого потенциала ионизации лоуренсия, элемент 103» (PDF) . Природа . 520 (7546): 209–11. Bibcode : 2015Natur.520..209S . DOI : 10,1038 / природа14342 . PMID 25855457 .  
  60. Гюнтер, Мэтью (9 апреля 2015 г.). «Эксперимент Лоуренсия может встряхнуть таблицу Менделеева» . RSC Chemistry World . Проверено 21 сентября 2015 года .
  61. ^ Хейр, RG (11 октября 2007). «Понимание связующей и электронной природы материалов тяжелых элементов» . Журнал сплавов и соединений . 444–5: 63–71. DOI : 10.1016 / j.jallcom.2007.01.103 .
  62. ^ Б с д е е Silva, р. 1642
  63. ^ a b Хуягбаатар, J .; и другие. (2014). « Реакция слияния 48 Ca + 249 Bk, приводящая к элементу Z = 117: долгоживущий α-распад 270 дБ и открытие 266 Lr» (PDF) . Письма с физическим обзором . 112 (17): 172501. Bibcode : 2014PhRvL.112q2501K . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.112.172501 . ЛВП : 1885/70327 . PMID 24836239 .  
  64. ^ a b Леппянен, А.-П. (2005). Исследования альфа-распада и мечения тяжелых элементов с использованием сепаратора RITU (PDF) (Диссертация). Университет Ювяскюля. С. 83–100. ISBN  978-951-39-3162-9. ISSN  0075-465X .
  65. Клара Московиц (7 мая 2014 г.). «Сверхтяжелый элемент 117 указывает на легендарный« остров стабильности »в таблице Менделеева» . Scientific American . Проверено 8 мая 2014 .
  66. ^ a b c "Nucleonica :: Ядерная наука через Интернет" .
  67. ^ a b c Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Wang, M .; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 .
  68. ^ a b c Сильва, стр. 1642–3.

Библиография [ править ]

  • Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Wang, M .; и другие. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016». Китайская физика C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 .
  • Байзер, А. (2003). Концепции современной физики (6-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC  48965418 .
  • Хоффман, округ Колумбия ; Гиорсо, А .; Сиборг, GT (2000). Трансурановые люди: внутренняя история . World Scientific . ISBN 978-1-78-326244-1.
  • Краг, Х. (2018). От трансурановых к сверхтяжелым элементам: история спора и создания . Springer . ISBN 978-3-319-75813-8.
  • Сильва, Роберт Дж. (2011). «Глава 13. Фермий, менделевий, нобелий и лоуренсий». In Morss, Lester R .; Эдельштейн, Норман М .; Фугер, Жан (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов . Нидерланды: Спрингер. DOI : 10.1007 / 978-94-007-0211-0_13 . ISBN 978-94-007-0210-3.
  • Загребаев, В .; Карпов, А .; Грейнер, В. (2013). «Будущее исследований сверхтяжелых элементов: какие ядра могут быть синтезированы в ближайшие несколько лет?». Журнал физики: Серия конференций . 420 (1): 012001. arXiv : 1207.5700 . Bibcode : 2013JPhCS.420a2001Z . DOI : 10.1088 / 1742-6596 / 420/1/012001 . ISSN  1742-6588 .

Внешние ссылки [ править ]

  • «Карта нуклидов» . Национальный центр ядерных данных (NNDC) . Проверено 21 августа 2014 .
  • Отдел химии Лос-Аламосской национальной лаборатории: Таблица Менделеева - Лоуренсиум
  • Лоуренсиум в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)