Лоуренсий - Lawrencium

Лоуренсий,  103 Lr
Лоуренсий
Произношение / L ɒ г ɛ н ев I ə м / ( слушать )Об этом звуке ( lorr- Е.Н. -см-əm )
Появление серебристый (прогнозируемый)
Массовое число [266]
Лоуренсий в периодической таблице
Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебряный Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон
Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон
Лу

Lr

(Ups)
нобелийлоуренсийрезерфордий
Атомный номер ( Z ) 103
Группа группа 3
Период период 7
Блокировать   d-блок
Электронная конфигурация [ Rn ] 5f 14 7s 2 7p 1
Электронов на оболочку 2, 8, 18, 32, 32, 8, 3
Физические свойства
Фаза на  СТП твердый (прогнозируемый)
Температура плавления 1900  К (1627 ° C, 2961 ° F) (прогноз)
Плотность (около  rt ) 14,4 г / см 3 (прогноз)
Атомные свойства
Состояния окисления +3
Электроотрицательность Шкала Полинга: 1,3 (прогноз)
Энергии ионизации
Прочие свойства
Естественное явление синтетический
Кристальная структура гексагональной плотной упаковкой (ГЦК)
Гексагональная плотноупакованная кристаллическая структура для лоуренсия

(предсказано)
Количество CAS 22537-19-5
История
Именование после Эрнеста Лоуренса
Открытие Национальная лаборатория Лоуренса Беркли и Объединенный институт ядерных исследований (1961–1971)
Основные изотопы лоуренсия
Изотоп Избыток Период полураспада ( t 1/2 ) Режим распада Продукт
254 Лр син 13 с 78% α 250 мкр
22% ε 254 Нет
255 Лр син 21,5 с α 251 мкр
256 Лр син 27 с α 252 мкр
259 Лр син 6,2 с 78% α 255 мкр
22% SF
260 Лр син 2,7 мин α 256 мкр
261 Лр син 44 мин. SF / ε?
262 Лр син 3,6 ч ε 262 Нет
264 Лр син 3 ч SF
266 Лр син 10 часов SF
Категория Категория: Лоуренсиум
| использованная литература

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. В настоящее время известно четырнадцать изотопов 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 общую заслугу в открытии, но не изменив название элемента.

Вступление

Графическое изображение реакции ядерного синтеза
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.
Внешнее видео
значок видео Визуализация неудачного ядерного синтеза на основе расчетов Австралийского национального университета

Самые тяжелые атомные ядра образуются в ядерных реакциях, которые объединяют два других ядра неравных размеров в одно; грубо говоря, чем более неравны два ядра по массе, тем больше вероятность того, что они вступят в реакцию. Материал, состоящий из более тяжелых ядер, превращается в мишень, которую затем бомбардирует пучок 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 взаимодействие может преодолеть это отталкивание , но только в очень небольшом расстоянии от ядра; Таким образом, ядра пучка сильно ускоряются , чтобы сделать такое отталкивание незначительным по сравнению со скоростью ядра пучка. Сближаясь самим по себе не достаточно для двух ядер к предохранителю: когда два ядра приближаются друг к другу, они обычно остаются вместе в течение приблизительно 10 -20  секунд , а затем способов части (не обязательно в той же композиции , как и до реакции) , а не образует единую ядро. Если слияние действительно происходит, временное слияние, называемое составным ядром , представляет собой возбужденное состояние . Чтобы потерять энергию возбуждения и перейти в более стабильное состояние, составное ядро ​​либо делится, либо выбрасывает один или несколько нейтронов , которые уносят энергию. Это происходит примерно через 10 -16  секунд после первоначального столкновения.

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

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. Таким образом, ядра самых тяжелых элементов предсказываются теоретически и до сих пор наблюдались в основном распадом через моды распада, которые вызываются таким отталкиванием: альфа-распад и спонтанное деление ; эти режимы 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. Однако в результате спонтанного деления образуются различные ядра, поэтому исходный нуклид не может быть определен по его дочерним элементам.

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.

История

Альберт Гиорсо обновил периодическую таблицу в апреле 1961 года, вписав символ «Lw» в позицию для элемента 103, 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 ±МэВ и период полураспада около 14  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. Позже, в 1960 году, Беркли лаборатория Лоуренс попытался синтезировать элемент бомбардировкой 252 Cf с 10 в и 11 В. результаты этого эксперимента не были окончательными.

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 г. Первые атомы лоуренсия были как сообщается , производится путем бомбардировки трех- миллиграмм мишень , состоящую из трех изотопов элемента калифорния с бором -10 и бор-11 ядер из тяжелых ионов линейного ускорителя (Hilac). Команда Беркли сообщили , что изотоп 257 103 был обнаружен в этой манере, и что он затухал, испуская 8,6 МэВ альфа - частицы с периодом полураспада от8 ± 2 с . Позже это отождествление было исправлено на 258 103, поскольку более поздние работы доказали, что 257 Lr не имеют обнаруженных свойств, а 258 Lr обнаруживают . 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 ) высказали несколько критических замечаний: на все, кроме одного, 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. Это был важный промежуточный шаг к неоспоримому открытию элемента 103, хотя доказательства не были полностью убедительными. 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». Позднее дубненская команда охарактеризовала это открытие как поспешное.

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. Несмотря на неоднократные попытки, они не смогли подтвердить отнесение альфа-излучателя к период полураспада составляет восемь секунд до 257 · 103. Русские предложили название «резерфордий» для нового элемента в 1967 году: 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. В 1970 году дубненская группа сообщила о синтезе 255 103 с периодом полураспада 20 с и энергией альфа-распада 8,38 МэВ. Однако только в 1971 году, когда 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, все предыдущие результаты из Беркли и Дубны были подтверждены, за исключением первоначального ошибочного отнесения группой Беркли своего первого произведенного изотопа к 257 103 вместо, вероятно, правильного 258 103. Все окончательные сомнения были окончательно развеяны в 1976 и 1977 годах, когда энергия рентгеновских лучей, испускаемых из 258 103 были измерены.

Элемент был назван в честь Эрнеста Лоуренса .

В 1971 году ИЮПАК предоставил открытие лоуренсия лаборатории Лоуренса Беркли, 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, вместе взятые, только эксперименты в Беркли 1971 года, которые прояснили и подтвердили предыдущие наблюдения, наконец привели к полной уверенности в открытии 103-го элемента. к этому моменту название «лоуренсий» использовалось в течение длительного времени, оно было сохранено ИЮПАК, а в августе 1997 года Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) ратифицировал название лоуренсий и символ «Lr» во время встреча в Женеве .

Характеристики

Физический

Лоуренсий - последний член актинидного ряда. Среди тех, кто изучает этот вопрос, он обычно 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 с переходным металлом 6d и под лютецием лантанидом, 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. Энтальпию от сублимации из лоуренсия оценивается в 352 кДж / моль, близким к значению лютеция и сильно предполагая , что металлический лоуренсий трехвалентен с тремя электронами делокализованы , предсказание также поддерживается систематической экстраполяции значений теплоты парообразования , объемный модуль упругости и атомный объем соседних элементов с лоуренсием. В частности, ожидается, что лоуренсий будет трехвалентным серебристым металлом, легко окисляемым воздухом, паром и кислотами , с атомным объемом, аналогичным объему лютеция, и трехвалентным металлическим радиусом 171  пм . Ожидается, что это будет довольно тяжелый металл с плотностью около 14,4 г / см 3 . Также прогнозируется, что его температура плавления составляет около 1900  K (1627  ° C ), что недалеко от значения для лютеция (1925 K).

Химическая

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.

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 г. были проведены химические исследования 1500 атомов изотопа 256 Lr в сравнении его с двухвалентными ( , Ba , Ra ), трехвалентными ( 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. Лоуренсий встречается в водном растворе как трехвалентный ион Lr 3+, и, следовательно, его соединения должны быть аналогичны соединениям других трехвалентных актинидов: например, фторид лоуренсия (III) (LrF 3 ) и гидроксид (Lr (OH) 3 ) должны быть как быть нерастворимым в воде. 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. Позже в 1987 году эксперименты с долгоживущим изотопом 260 Lr подтвердили трехвалентность лоуренсия и его элюирование примерно в том же месте, что и эрбий , и обнаружили, что ионный радиус лоуренсия равен88,6 ± 0,3  пм , что больше, чем можно было бы ожидать при простой экстраполяции периодических трендов . Более поздние эксперименты 1988 г. с большим количеством атомов лоуренсия уточнили это значение до88,1 ± 12:01 вечера и рассчитали энтальпию гидратации значения-3685 ± 13 кДж / моль . Также было указано, что сокращение актинидов в конце ряда актинидов было больше, чем аналогичное сокращение лантаноидов, за исключением последнего актинида, лоуренсия: предполагалось, что причиной являются релятивистские эффекты.

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 пары E ° (Lr 3+ → Lr 2+ ) был предсказан как -0,44 В: значения для E ° (Lr 3+ → Lr) и E ° (Lr 4+ → Lr 3+ ) равны предсказано, что оно составляет -2,06 В и +7,9 В. Стабильность групповой степени окисления в серии переходов 6d снижается по мере того, как Rf IV > Db V > Sg VI , и лоуренсий продолжает эту тенденцию, при этом Lr III более стабилен, чем Rf IV .

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 остова- как подоболочка 5f и почти не задействованная подоболочка 6d. В общем, ожидается, что молекулярные LrH 2 и LrH будут больше напоминать соответствующие разновидности таллия (таллий, имеющий валентную конфигурацию 6s 2 6p 1 в газовой фазе, как 7s 2 7p 1 лоуренсия ) больше, чем соответствующие разновидности лантанидов . 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 в тех разновидностях, где все три валентных электрона лоуренсия ионизируются с образованием по крайней мере формально катиона Lr 3+ , ожидается, что лоуренсий будет вести себя как типичный актинид и более тяжелый родственный лютеций, особенно потому, что первые три потенциала ионизации лоуренсия равны предсказано, чтобы быть похожим на лютеций. 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 для LuCl 3 и, в более общем смысле, для всего LnCl 3 , а комплексный анион [Lr (C 5 H 4 SiMe 3 ) 3 ] - ожидается стабильным. точно так же, как его конгенеры лантаноидов, с конфигурацией 6d 1 для лоуренсия; эта 6d-орбиталь будет его самой высокой занятой молекулярной орбиталью .

Атомный

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. Однако в следующем году были опубликованы расчеты, которые поставили под сомнение это предсказание, вместо этого ожидая аномальной конфигурации [Rn] 5f 14 7s 2 7p 1 . Хотя ранние расчеты дали противоречивые результаты, более поздние исследования и расчеты подтверждают предположение s 2 p. Релятивистские расчеты 1974 г. пришли к выводу, что разница энергий между двумя конфигурациями мала и что неизвестно, какое состояние является основным. 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, таким образом, движутся достаточно быстро, чтобы их релятивистская масса значительно увеличивалась.

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 можно было проводить эксперименты, чтобы использовать этот факт для измерения электронной конфигурации лоуренсия. Ев 2 конфигурации р , как ожидается, будет более летучими , чем с 2 д конфигурации, и быть более похожи на что из р-блок элемента свинца . Не было получено никаких доказательств того, что лоуренсий является летучим, и нижний предел энтальпии адсорбции лоуренсия на кварце или платине был значительно выше, чем расчетное значение для конфигурации s 2 p.

В 2015 году была измерена первая энергия ионизации лоуренсия с использованием изотопа 256 Lr. 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 . 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 ). Хотяповедение, подобноенекоторым щелочным металлам , было предсказано, эксперименты по адсорбции предполагают, что лоуренсий трехвалентен, как скандий и иттрий, а не одновалентен, как щелочные металлы.

Изотопы

Известно четырнадцать изотопов лоуренсия с массовыми числами 251–262, 264 и 266; все радиоактивны. Кроме того, известен один ядерный изомер с массовым числом 253. Самый долгоживущий изотоп лоуренсия , 266 Lr, имеет период полураспада около десяти часов и является одним из самых долгоживущих сверхтяжелых изотопов, известных на сегодняшний день. Тем не менее, более короткие изотопы, как правило , используются в химических экспериментах , потому что 266 Lr , в настоящее время могут быть произведены только в качестве конечного продукта распада еще более тяжелых и тяжелее-к-синтезировать элементы: он был обнаружен в 2014 году в цепочке распада от 294 Ts . Изотоп 256 Lr (период полураспада 27 секунд) использовался в первых химических исследованиях лоуренсия: в настоящее время для этой цели обычно используется немного более продолжительный изотоп 260 Lr (период полураспада 2,7 минуты). После 266 Lr самыми долгоживущими изотопами лоуренсия являются 262 Lr (3,6 часа), 264 Lr (около 3 часов), 261 Lr (44 минуты), 260 Lr (2,7 минуты), 256 Lr (27 с) и 255 Lr. (22 с). Все другие известные изотопы лоуренсия имеют период полураспада менее 20 секунд, а самый короткий из них ( 251 Lr) имеет период полураспада 27 миллисекунд. Периоды полураспада изотопов лоуренса в основном плавно увеличиваются от 251 Lr до 266 Lr с падением от 257 Lr до 259 Lr.

Подготовка и очистка

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 ионами бора- 11 с энергией 70 МэВ (с получением лоуренсия-256 и четырех нейтронов ), а 260 Lr можно получить, бомбардируя берклий- 249 кислородом- 18 (производя лоуренсий-260, альфа-альфа). частица и три нейтрона).

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 поэтому 256 Lr должны быть идентифицированы по испускаемым альфа-частицам с энергией 8,24 МэВ. . Более современные методы позволили осуществить 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 .

Смотрите также

Примечания

использованная литература

Библиография

внешние ссылки