Нобелиум - Nobelium
Нобелий | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Произношение | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Массовое число | [259] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нобелий в периодической таблице | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомный номер ( Z ) | 102 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Группа | группа н / д | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Период | период 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Блокировать | f-блок | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Электронная конфигурация | [ Rn ] 5f 14 7s 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Электронов на оболочку | 2, 8, 18, 32, 32, 8, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Физические свойства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Фаза на СТП | твердый (прогнозируемый) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Температура плавления | 1100 К (827 ° C, 1521 ° F) (прогноз) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Плотность (около rt ) | 9,9 (4) г / см 3 (прогноз) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомные свойства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Состояния окисления | +2 , +3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Электроотрицательность | Шкала Полинга: 1,3 (прогноз) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Энергии ионизации | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Прочие свойства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Естественное явление | синтетический | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кристальная структура | гранецентрированной кубической (ГЦК)
(предсказано) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Количество CAS | 10028-14-5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
История | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Именование | после Альфреда Нобеля | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Открытие | Объединенный институт ядерных исследований (1966) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Основные изотопы нобелия | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нобелий - синтетический химический элемент с символом № и атомным номером 102. Он назван в честь Альфреда Нобеля , изобретателя динамита и благотворителя науки. Радиоактивный металл , это десятый трансурановые элементы и является предпоследним членом актиноидов . Как и все элементы с атомным номером более 100, нобелий можно получить только в ускорителях частиц , бомбардируя более легкие элементы заряженными частицами. Всего известно о существовании двенадцати изотопов нобелия ; наиболее стабильным является 259 No с периодом полураспада 58 минут, но более короткоживущие 255 No (период полураспада 3,1 минуты) чаще всего используются в химии, поскольку его можно производить в более крупных масштабах.
Эксперименты химии подтвердили , что нобелий ведет себя как более тяжелый гомолог к иттербию в периодической таблице. Химические свойства нобелия до конца не известны: они в основном известны только в водном растворе . До открытия нобелия было предсказано, что он покажет стабильную степень окисления +2, а также состояние +3, характерное для других актинидов: эти предсказания позже подтвердились, поскольку состояние +2 намного более стабильно, чем состояние +3. в водном растворе и в состоянии +3 трудно удерживать нобелий.
В 1950-х и 1960-х годах многие заявления об открытии нобелия поступали из лабораторий Швеции , Советского Союза и США . Хотя шведские ученые вскоре отказались от своих претензий, приоритет открытия и, следовательно, наименования элемента оспаривался между советскими и американскими учеными, и только в 1997 году Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) признал советский группа с открытием, но сохранила нобелий, шведское предложение, в качестве названия элемента из-за его давнего использования в литературе.
Вступление
Внешнее 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 быть обнаруженным, ядро 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.
Открытие
Открытие 102-го элемента было сложным процессом, и на него претендовали группы из Швеции , США и Советского Союза . Первое полное и неопровержимое сообщение о его обнаружении поступило только в 1966 году из Объединенного института ядерных исследований в Дубне (тогда еще в Советском Союзе).
Первое объявление об открытии 102-го элемента было объявлено физиками Нобелевского института в Швеции в 1957 году. Группа сообщила, что они бомбардировали кюриевую мишень ионами углерода-13 в течение двадцати пяти часов с получасовыми интервалами. Между бомбардировками на мишени проводилась химия ионного обмена . Двенадцать из пятидесяти бомбардировок содержали образцы, испускавшие альфа-частицы (8,5 ± 0,1) МэВ , которые находились в каплях, которые элюировались раньше, чем фермий (атомный номер Z = 100) и калифорний ( Z = 98). Полураспада сообщили составляло 10 минут и был назначен либо 251 102 или 253 102, хотя вероятность того, что альфа - частицы наблюдали были из предположительно короткоживущих менделевия ( Z = 101) изотопом создан из электронного захвата элемента 102 был не исключено. Команда предложила название nobelium (No) для нового элемента, которое было немедленно одобрено IUPAC, решение, которое дубненская группа охарактеризовала в 1968 году как поспешное. В следующем году ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли повторили эксперимент, но не смогли найти никаких событий с энергией 8,5 МэВ, которые не были бы фоновыми эффектами.
В 1959 году шведская группа попыталась объяснить неспособность команды Беркли обнаружить элемент 102 в 1958 году, утверждая, что они действительно его обнаружили. Однако более поздняя работа показала, что не существует изотопов нобелия легче 259 No (более тяжелые изотопы не могли быть получены в шведских экспериментах) с периодом полураспада более 3 минут, и что результаты шведской группы, скорее всего, относятся к торию- 225. , который имеет период полураспада 8 минут и быстро подвергается тройному альфа-распаду до полония- 213 с энергией распада 8,53612 МэВ. Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что торий-225 может быть легко получен в ходе используемой реакции и не может быть выделен используемыми химическими методами. Более поздняя работа с нобелием также показала, что двухвалентное состояние более стабильно, чем трехвалентное, и, следовательно, образцы, испускающие альфа-частицы, не могли содержать нобелий, поскольку двухвалентный нобелий не элюировался бы с другими трехвалентными актинидами. Таким образом, шведская группа позже отказалась от своих претензий и связала активность с фоновыми эффектами.
Группа из Беркли, состоящая из Альберта Гиорсо , Гленна Т. Сиборга , Джона Р. Уолтона и Торбьёрна Сиккеланда , затем объявила о синтезе 102-го элемента в 1958 году. Команда использовала новый линейный ускоритель тяжелых ионов (HILAC) для бомбардировки кюриевой мишени. (95% 244 Cm и 5% 246 Cm) с ионами 13 C и 12 C. Они не смогли подтвердить заявленную шведами активность 8,5 МэВ, но вместо этого смогли обнаружить распад фермия-250, предположительно дочери 254102 (произведенного из кюрия-246), который имел очевидный период полураспада ~ 3 с. Позже 1963 Дубна работа подтвердила , что 254 102 может быть получен в этой реакции, но его период полураспада был на самом деле50 ± 10 с . В 1967 году команда Беркли пытался защитить свою работу, заявив , что изотоп обнаружен действительно 250 Fm , но изотоп , что измерения периода полураспада на самом деле связаны с был калифорния-244, внучку из 252 102, получают из более обильной curium- 244. Затем различия в энергии были отнесены к "проблемам с разрешением и дрейфом", хотя о них ранее не сообщалось, и они также должны были повлиять на другие результаты. Эксперименты 1977 года показали, что 252 102 действительно имеет период полураспада 2,3 секунды. Тем не менее, 1973 работа также показали , что 250 Fm отдачи мог бы также легко произведен из изомерного перехода в 250m Fm (период полураспада 1,8 с) , который также может быть образованному в ходе реакции при энергии , используемой. Учитывая это, вполне вероятно, что в этом эксперименте фактически не производился нобелий.
В 1959 году команда продолжила свои исследования и заявила, что они смогли произвести изотоп, который распадался преимущественно за счет испускания альфа-частицы с энергией 8,3 МэВ, с периодом полураспада 3 с и связанной 30% -ной ветвью спонтанного деления . Первоначально активность была присвоена 254 102, но позже была изменена на 252 102. Однако они также отметили, что нет уверенности в том, что нобелий был произведен из-за сложных условий. Команда Беркли решила принять предложенное шведской командой название «nobelium» для элемента.
-
244
96См
+ 12
6C
→ 256
102Нет
*
→ 252
102Нет
+ 4 1
0
п
Между тем в Дубне в 1958 и 1960 годах проводились эксперименты по синтезу 102-го элемента. Первый эксперимент 1958 бомбардировали плутоний-239 и -241 с кислородом 16 ионов. Наблюдались некоторые альфа-распады с энергиями чуть более 8,5 МэВ, и им было присвоено 251 252 253 102, хотя группа писала, что нельзя исключать образование изотопов из примесей свинца или висмута (которые не производят нобелий). Хотя позже в экспериментах 1958 года было отмечено, что новые изотопы могут быть получены из примесей ртути , таллия , свинца или висмута, ученые по-прежнему придерживались своего вывода о том, что элемент 102 может быть получен в результате этой реакции, с указанием периода полураспада менее 30 секунд и периода полураспада. энергия распада (8,8 ± 0,5) МэВ. Более поздние эксперименты 1960 года показали, что это были фоновые эффекты. Эксперименты 1967 г. также снизили энергию распада до (8,6 ± 0,4) МэВ, но оба значения слишком высоки, чтобы соответствовать значениям 253 № или 254 №. Позднее в 1970 г. и снова в 1987 г. группа из Дубны заявила, что эти результаты не являются окончательными.
В 1961 году ученые Беркли заявили об открытии 103-го элемента в реакции калифорния с ионами бора и углерода. Они заявили о производстве изотопа 257 · 103, а также о синтезе альфа-распадающегося изотопа 102-го элемента с периодом полураспада 15 с и энергией альфа-распада 8,2 МэВ. Они присвоили это 255 102 без объяснения причин назначения. Значения не согласуются с известными сейчас для 255 Нет, хотя они действительно согласуются с теми, которые сейчас известны для 257 Нет, и хотя этот изотоп, вероятно, сыграл роль в этом эксперименте, его открытие было неубедительным.
Работа над 102-м элементом также продолжалась в Дубне, и в 1964 г. там были проведены эксперименты по обнаружению дочерних альфа-распадов изотопов 102-го элемента путем синтеза 102-го элемента в результате реакции мишени из урана-238 с ионами неона . Продукты переносили по фольге улавливателя серебра и химически очищали, при этом были обнаружены изотопы 250 Fm и 252 Fm. Выход 252 Fm был интерпретирован как свидетельство того, что его родительский 256102 также был синтезирован: поскольку было отмечено, что 252 Fm также может быть произведено непосредственно в этой реакции путем одновременного испускания альфа-частицы с избыточными нейтронами, были предприняты шаги для убедитесь, что 252 Fm не может попасть непосредственно на фольгу-ловушку. Обнаруженный период полураспада 256 102 составил 8 с, что намного выше, чем более современное значение 1967 года (3,2 ± 0,2) с. Дальнейшие эксперименты были проведены в 1966 г. для 254 102 с использованием реакций 243 Am ( 15 N , 4n) 254 102 и 238 U ( 22 Ne, 6n) 254 102, обнаружив период полураспада (50 ± 10) с: при этом Со временем расхождение между этим значением и более ранним значением Беркли не было понято, хотя более поздние работы доказали, что образование изомера 250m Fm было менее вероятно в экспериментах в Дубне, чем в экспериментах в Беркли. Оглядываясь назад, можно сказать, что результаты Дубны на 254 102 были правильными и теперь могут считаться окончательным обнаружением 102-го элемента.
Еще один очень убедительный эксперимент из Дубны был опубликован в 1966 году, снова с использованием тех же двух реакций, в результате которого был сделан вывод о том, что 254 102 действительно имеет период полураспада, намного больший, чем 3 секунды, заявленные Беркли. Более поздняя работа в 1967 году в Беркли и 1971 году в Национальной лаборатории Ок-Ридж полностью подтвердила открытие 102-го элемента и прояснила более ранние наблюдения. В декабре 1966 года группа из Беркли повторила эксперименты в Дубне и полностью подтвердила их и использовала эти данные, чтобы окончательно правильно определить изотопы, которые они синтезировали ранее, но еще не могли идентифицировать в то время, и, таким образом, утверждали, что открыли нобелий в 1958-1961 годах. .
-
238
92U
+ 22
10Ne
→ 260
102Нет
*
→ 254
102Нет
+ 6 1
0
п
В 1969 году команда из Дубны провела химические эксперименты с элементом 102 и пришла к выводу, что он ведет себя как более тяжелый гомолог иттербия . Российские ученые предложили название joliotium (Jo) для нового элемента в честь недавно умершей Ирен Жолио-Кюри , что вызвало споры об именах элементов , которые не разрешались в течение нескольких десятилетий, и каждая группа использовала свои собственные предложенные имена.
В 1992 году рабочая группа IUPAC - IUPAP по трансмиссии (TWG) пересмотрела заявления об открытии и пришла к выводу, что только дубненская работа 1966 года правильно обнаружила и приписала распады ядрам с атомным номером 102 в то время. Таким образом, дубненская команда официально признана первооткрывателями нобелия, хотя не исключено, что он был обнаружен в Беркли в 1959 году. В следующем году Беркли раскритиковал это решение, назвав возобновление дел с элементами 101–103 "бесполезной тратой". времени », а Дубна согласилась с решением ИЮПАК.
В 1994 году, в рамках попытки разрешения спора об именах элементов, ИЮПАК ратифицировал имена для элементов 101–109. Для элемента 102 он утвердил название nobelium (Нет) на том основании, что оно закрепилось в литературе в течение 30 лет и что Альфред Нобель должен быть отмечен таким образом. Из-за протестов по поводу названий 1994 года, которые в основном не учитывали выбор первооткрывателей, последовал период комментариев, и в 1995 году ИЮПАК назвал элемент 102 флеровий (Fl) как часть нового предложения в честь Георгия Флерова или его одноименного Флерова. Лаборатория ядерных реакций . Это предложение также не было принято, и в 1997 году название нобелиум было восстановлено. Сегодня название Flerovium с тем же символом относится к элементу 114 .
Характеристики
Физический
В периодической таблице нобелий расположен справа от актинида менделевия , слева от актинида лоуренсия и ниже лантанида иттербия . Металлический нобелий еще не производился в больших количествах, и в настоящее время массовое приготовление невозможно. Тем не менее, в отношении его свойств был сделан ряд предсказаний и некоторые предварительные экспериментальные результаты.
Лантаноиды и актиниды в металлическом состоянии могут существовать либо в виде двухвалентных (например, европий и иттербий ), либо в виде трехвалентных (большинство других лантаноидов) металлов. Первые имеют конфигурации f n s 2 , тогда как последние имеют конфигурации f n -1 d 1 s 2 . В 1975 году Йоханссон и Розенгрен исследовали измеренные и предсказанные значения энергий когезии ( энтальпий кристаллизации) металлических лантаноидов и актинидов , как двухвалентных, так и трехвалентных металлов. Был сделан вывод о том, что увеличенная энергия связи конфигурации [Rn] 5f 13 6d 1 7s 2 по сравнению с конфигурацией [Rn] 5f 14 7s 2 для нобелия недостаточна для компенсации энергии, необходимой для продвижения одного 5f-электрона на 6d, поскольку верно также для очень поздних актинидов: таким образом , ожидалось , что эйнштейний , фермий , менделевий и нобелий будут двухвалентными металлами, хотя для нобелия это предсказание еще не подтвердилось. Возрастающее преобладание двухвалентного состояния задолго до завершения ряда актинидов приписывается релятивистской стабилизации 5f-электронов, которая увеличивается с увеличением атомного номера: эффект этого заключается в том, что нобелий является преимущественно двухвалентным, а не трехвалентным, в отличие от всех других лантаноидов. и актиниды. В 1986 году было установлено, что энтальпия сублимации металлического нобелия составляет 126 кДж / моль, что близко к значениям для эйнштейния, фермия и менделевия и подтверждает теорию о том, что нобелий образует двухвалентный металл. Как и другие двухвалентные поздние актиниды (за исключением трехвалентного лоуренсия), металлический нобелий должен иметь гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру. Металлический двухвалентный нобелий должен иметь металлический радиус около 197 мкм . Предполагается, что температура плавления нобелия составляет 827 ° C, то же самое, что и для соседнего элемента менделевия. Его плотность, по прогнозам, составит около 9,9 ± 0,4 г / см 3 .
Химическая
Химический состав нобелия не полностью охарактеризован и известен только в водном растворе, в котором он может принимать степени окисления +3 или +2 , причем последний более стабилен. До открытия нобелия в значительной степени ожидалось, что в растворе он будет вести себя так же, как и другие актиниды, с преобладанием трехвалентного состояния; однако в 1949 году Сиборг предсказал, что состояние +2 также будет относительно стабильным для нобелия, поскольку ион № 2+ будет иметь электронную конфигурацию основного состояния [Rn] 5f 14 , включая стабильную заполненную оболочку 5f 14 . Прошло девятнадцать лет, прежде чем это предсказание подтвердилось.
В 1967 году были проведены эксперименты по сравнению химического поведения нобелия с тербием , калифорнием и фермием . Все четыре элемента реагировали с хлором, и образовавшиеся хлориды осаждались по трубке, по которой они уносились газом. Было обнаружено, что полученный хлорид нобелия сильно адсорбируется на твердых поверхностях, доказывая, что он не был очень летучим , как хлориды трех других исследованных элементов. Однако ожидалось, что как NoCl 2, так и NoCl 3 будут проявлять нелетучие свойства, и, следовательно, этот эксперимент не дал результатов в отношении предпочтительной степени окисления нобелия. Определение предпочтения нобелием состояния +2 пришлось отложить до следующего года, когда были проведены эксперименты по катионообменной хроматографии и соосаждению примерно на пятидесяти тысячах 255 атомов No, и было обнаружено, что он ведет себя иначе, чем другие актиниды, и больше похож на двухвалентный. щелочноземельные металлы . Это доказало, что в водном растворе нобелий наиболее устойчив в двухвалентном состоянии, когда отсутствуют сильные окислители . Более поздние эксперименты в 1974 году показали, что нобелий элюируется щелочноземельными металлами между Ca 2+ и Sr 2+ . Нобелий - единственный известный элемент f-блока, для которого состояние +2 является наиболее распространенным и стабильным в водном растворе. Это происходит из-за большой энергетической щели между 5f и 6d-орбиталями в конце актинидного ряда.
Ожидается, что релятивистская стабилизация подоболочки 7s сильно дестабилизирует дигидрид нобелия, NoH 2 , и релятивистская стабилизация спинора 7p 1/2 над спинором 6d 3/2 означает, что возбужденные состояния в атомах нобелия имеют вклад 7s и 7p вместо ожидаемый вклад 6d. Большие расстояния No – H в молекуле NoH 2 и значительный перенос заряда приводят к экстремальной ионности с дипольным моментом 5,94 D для этой молекулы. Ожидается, что в этой молекуле нобелий будет проявлять поведение, подобное основной группе , в частности, действуя как щелочноземельный металл с его конфигурацией валентной оболочки n s 2 и сердцевинными 5f-орбиталями.
Нобелий в комплексообразовании способность с хлоридными ионами наиболее похожа на барий , который образует комплекс довольно слабо. Его комплексообразующая способность с цитратом , оксалатом и ацетатом в водном растворе 0,5 М нитрата аммония находится между кальцием и стронцием, хотя несколько ближе к таковой стронция.
Стандартный восстановительный потенциал на Е ° (Нет 3+ → Нет 2+ ) пара была оценена в 1967 году , чтобы быть в пределах от +1,4 до +1,5 и V ; Позже в 2009 году было обнаружено, что оно составляет всего около +0,75 В. Положительное значение показывает, что № 2+ более стабилен, чем № 3+, и что № 3+ является хорошим окислителем. Хотя приведенные значения для E ° (№ 2+ → № 0 ) и E ° (№ 3+ → № 0 ) различаются в зависимости от источника, принятые стандартные оценки составляют –2,61 и –1,26 В. Было предсказано, что значение для пары E ° (№ 4+ → № 3+ ) будет +6,5 В. Энергии Гиббса образования для № 3+ и № 2+ по оценкам составляют -342 и -480 кДж / моль , соответственно.
Атомный
Атом нобелия имеет 102 электрона, три из которых могут действовать как валентные электроны . Ожидается, что они будут расположены в конфигурации [Rn] 5f 14 7s 2 ( символ основного состояния 1 S 0 ), хотя экспериментальная проверка этой электронной конфигурации еще не проводилась по состоянию на 2006 год. При образовании соединений все три валентности электроны могут быть потеряны, оставив после себя остов [Rn] 5f 13 : это соответствует тенденции, заданной другими актинидами с их электронными конфигурациями [Rn] 5f n в триположительном состоянии. Тем не менее более вероятно, что только два валентных электрона могут быть потеряны, оставив после себя стабильное ядро [Rn] 5f 14 с заполненной оболочкой 5f 14 . Первый потенциал ионизации нобелия, измеренный в 1974 г., составил не более (6,65 ± 0,07) эВ , исходя из предположения, что электроны 7s будут ионизироваться раньше, чем электроны 5f; это значение еще не уточнялось из-за дефицита нобелия и высокой радиоактивности. Ионный радиус гексакоординированного и октакоординатного № 3+ был предварительно оценен в 1978 г. и составлял около 90 и 102 пм соответственно; ионный радиус No 2+ был экспериментально обнаружен равным 100 пм с точностью до двух значащих цифр . Энтальпия гидратации в Нет 2+ была рассчитана как 1486 кДж / моль.
Изотопы
Известно тринадцать изотопов нобелия с массовыми числами 249–260 и 262; все радиоактивны. Кроме того, ядерные изомеры известны с массовыми числами 250, 251, 253 и 254. Из них самый долгоживущий изотоп - 259 No с периодом полураспада 58 минут, а самый долгоживущий изомер - 251 m No с половиной. -жизнь 1,7 секунды. Однако прогнозируется , что еще неоткрытый изотоп 261 No будет иметь еще более длительный период полураспада - 170 минут. Кроме того, чем короче-жил 255 Нет (период полураспада 3,1 мин) чаще используется в химической экспериментах , так как он может быть получен в больших количествах при облучении калифорния-249 с углерод-12 ионов. После 259 No и 255 No следующие наиболее стабильные изотопы нобелия - это 253 No (период полураспада 1,62 минуты), 254 No (51 секунда ), 257 No (25 секунд), 256 No (2,91 секунды) и 252 No (2,57 секунды). секунд). Все оставшиеся изотопы нобелия имеют период полураспада менее секунды, а самый короткий из известных изотопов нобелия ( 250 ч) имеет период полураспада всего 0,25 миллисекунды . Изотоп 254 No особенно интересен теоретически, поскольку он находится в середине ряда вытянутых ядер от 231 Па до 279 Rg , и образование его ядерных изомеров (из которых два известны) контролируется протонными орбиталями, такими как 2f 5 / 2, которые находятся чуть выше сферической протонной оболочки; его можно синтезировать в реакции 208 Pb с 48 Ca.
Периоды полураспада изотопов нобелия плавно увеличиваются от 250 до 253 ед. Однако при 254 ед. Появляется провал , а за его пределами периоды полураспада четных-четных изотопов нобелия резко падают, поскольку спонтанное деление становится доминирующей модой распада. Например, период полураспада 256 No составляет почти три секунды, а период полураспада 258 No - всего 1,2 миллисекунды. Это показывает, что в нобелии взаимное отталкивание протонов ограничивает область долгоживущих ядер в ряду актинидов . Четно-нечетные изотопы нобелия в основном продолжают иметь более длительный период полураспада по мере увеличения их массового числа с понижением в тенденции на 257 No.
Подготовка и очистка
Изотопы нобелия в основном производятся путем бомбардировки актинидов целей ( уран , плутоний , кюрий , калифорний или эйнштейния ), за исключением нобелия-262, который производится в качестве дочери из лоуренсия-262. Наиболее часто используемый изотоп, 255 No, может быть получен путем бомбардировки кюрия- 248 или калифорния-249 углеродом-12: последний метод более распространен. Облучение 350 мкг см -2 цель калифорния-249 с три триллиона (3 × 10 12 ) 73 МэВ углерода-12 ионов в секунду в течение десяти минут может производить около 1200 атомов нобелий-255.
Как только нобелий-255 произведен, его можно отделить так же, как при очистке соседнего актинида менделевия. Импульс отдачи образовавшихся атомов нобелия-255 используется для их физического удаления от мишени, из которой они созданы, на тонкую металлическую фольгу (обычно бериллий , алюминий , платину или золото ) сразу за мишенью. в вакууме: это обычно сочетается с захватом атомов нобелия в газовой атмосфере (часто с гелием ) и переносом их вместе с газовой струей из небольшого отверстия в реакционной камере. Используя длинную капиллярную трубку и включая аэрозоли хлорида калия в газообразном гелии, атомы нобелия могут переноситься на десятки метров . Тонкий слой нобелия, собранный на фольге, затем можно удалить разбавленной кислотой без полного растворения фольги. Затем нобелий может быть выделен, используя его склонность к образованию двухвалентного состояния, в отличие от других трехвалентных актинидов: в обычно используемых условиях элюирования ( бис- (2-этилгексил) фосфорная кислота (HDEHP) в качестве стационарной органической фазы и 0,05 М соляная кислота в качестве подвижная водная фаза или использование 3 М соляной кислоты в качестве элюента из колонок с катионообменной смолой), нобелий будет проходить через колонку и элюироваться, в то время как другие трехвалентные актиниды остаются на колонке. Однако, если используется золотая фольга прямого «улавливания», процесс усложняется необходимостью отделить золото с помощью анионообменной хроматографии перед выделением нобелия элюированием из хроматографических экстракционных колонок с использованием HDEHP.
Примечания
использованная литература
Библиография
- Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Wang, M .; и другие. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . 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.
- 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. стр. 1621 -1651. 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 . S2CID 55434734 .
внешние ссылки
- Карта нуклидов . nndc.bnl.gov
- Лос-Аламосская национальная лаборатория - Нобелиум
- Нобелиум в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)