Нобелиум - Nobelium

Нобелиум,  102 Нет
Нобелий
Произношение
Массовое число [259]
Нобелий 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 Беркелиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон
Yb

Нет

(Uph)
менделевийнобелийлоуренсий
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)
Гранецентрированная кубическая кристаллическая структура нобелия

(предсказано)
Количество CAS 10028-14-5
История
Именование после Альфреда Нобеля
Открытие Объединенный институт ядерных исследований (1966)
Основные изотопы нобелия
Изотоп Избыток Период полураспада ( t 1/2 ) Режим распада Продукт
253 Нет син 1,6 мин 80%  α 249 футов
20% β + 253 мкр
254 Нет син 51 с 90% α 250 футов
10% β + 254 мкр
255 Нет син 3,1 мин 61% α 251 Фм
39% β + 255 мкр
257 Нет син 25 с 99% α 253 Фм
1% β + 257 мкр
259 Нет син 58 мин. 75% α 255 футов
25%  ε 259 мкр
<10%  SF
Категория Категория: Нобелиум
| использованная литература

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

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 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

Элемент был назван в честь Альфреда Нобеля .

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
96
См
+ 12
6
C
256
102
Нет
*
252
102
Нет
+ 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
92
U
+ 22
10
Ne
260
102
Нет
*
254
102
Нет
+ 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

Энергия, необходимая для продвижения f-электрона к d-подоболочке для лантаноидов и актинидов f-блока. Выше примерно 210 кДж / моль эта энергия слишком высока, чтобы ее можно было обеспечить за счет большей энергии кристалла трехвалентного состояния, и, таким образом, эйнштейний, фермий и менделевий образуют двухвалентные металлы, такие как лантаноиды, европий и иттербий . Ожидается, что нобелий также будет образовывать двухвалентный металл, но это еще не подтверждено.

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

внешние ссылки