El lawrencio es un elemento químico sintético con el símbolo Lr (antes Lw) y el número atómico 103. Recibe su nombre en honor a Ernest Lawrence , inventor del ciclotrón , un dispositivo que se utilizó para descubrir muchos elementos radiactivos artificiales . Un metal radiactivo , el lawrencio es el undécimo elemento transuránico y también es el miembro final de la serie de actínidos . Como todos los elementos con número atómico superior a 100, el lawrencio solo se puede producir en aceleradores de partículas bombardeando elementos más ligeros con partículas cargadas. Catorce actualmente se conocen isótopos de lawrencio ; el más estable es 266 Lr con una vida media de 11 horas, pero el 260 Lr de vida media más corta (vida media 2,7 minutos) se usa con mayor frecuencia en química porque puede producirse a mayor escala.
Lawrencio | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pronunciación | / L ə r ɛ n s i ə m / ( escuchar ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Apariencia | plateado (predicho) [1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número de masa | [266] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lawrencio en la tabla periódica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número atómico ( Z ) | 103 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo | grupo 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Período | período 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cuadra | bloque d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electronica | [ Rn ] 5f 14 7s 2 7p 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrones por capa | 2, 8, 18, 32, 32, 8, 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fase en STP | sólido (predicho) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de fusion | 1900 K (1627 ° C, 2961 ° F) (previsto) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad (cerca de rt ) | 14,4 g / cm 3 (previsto) [2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estados de oxidación | +3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividad | Escala de Pauling: 1.3 (predicho) [3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energías de ionización |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Otras propiedades | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ocurrencia natural | sintético | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura cristalina | hexagonal compacto (hcp) (predicho) [5] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número CAS | 22537-19-5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Historia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nombrar | después de Ernest Lawrence | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Descubrimiento | Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley e Instituto Conjunto de Investigaciones Nucleares (1961-1971) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Principales isótopos de lawrencio | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Los experimentos químicos han confirmado que el lawrencio se comporta como un homólogo más pesado del lutecio en la tabla periódica y es un elemento trivalente . Por lo tanto, también podría clasificarse como el primero de los metales de transición del séptimo período : sin embargo, su configuración electrónica es anómala para su posición en la tabla periódica, teniendo una configuración s 2 p en lugar de la configuración s 2 d de su homólogo lutecio. Esto significa que el lawrencio puede ser más volátil de lo esperado para su posición en la tabla periódica y tener una volatilidad comparable a la del plomo .
En las décadas de 1950, 1960 y 1970, los laboratorios de la Unión Soviética y los Estados Unidos hicieron muchas afirmaciones de la síntesis de lawrencio de diversa calidad . La prioridad del descubrimiento y, por lo tanto, el nombre del elemento fue disputada entre científicos soviéticos y estadounidenses, y mientras que la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) inicialmente estableció lawrencium como el nombre oficial del elemento y le dio crédito al equipo estadounidense por el descubrimiento, esto fue reevaluado en 1997, dando a ambos equipos el crédito compartido por el descubrimiento pero sin cambiar el nombre del elemento.
Introducción
Video externo | |
---|---|
Visualización de una fusión nuclear fallida, basada en cálculos de la Universidad Nacional de Australia [7] |
Los núcleos atómicos más pesados [a] se crean en reacciones nucleares que combinan otros dos núcleos de tamaño desigual [b] en uno; aproximadamente, cuanto más desiguales son los dos núcleos en términos de masa, mayor es la posibilidad de que reaccionen. [13] El material hecho de los núcleos más pesados se convierte en un objetivo, que luego es bombardeado por el haz de núcleos más ligeros. Dos núcleos solo pueden fusionarse en uno si se acercan lo suficiente; normalmente, los núcleos (todos cargados positivamente) se repelen entre sí debido a la repulsión electrostática . La interacción fuerte puede superar esta repulsión, pero solo a una distancia muy corta de un núcleo; Por tanto, los núcleos de los haces se aceleran enormemente para hacer que dicha repulsión sea insignificante en comparación con la velocidad del núcleo del haz. [14] Acercarse por sí solo no es suficiente para que dos núcleos se fusionen: cuando dos núcleos se acercan entre sí, generalmente permanecen juntos durante aproximadamente 10-20 segundos y luego se separan (no necesariamente en la misma composición que antes de la reacción) en lugar de Forman un solo núcleo. [14] [15] Si se produce la fusión, la fusión temporal, denominada núcleo compuesto, es un estado excitado . Para perder su energía de excitación y alcanzar un estado más estable, un núcleo compuesto se fisiona o expulsa uno o varios neutrones , [c] que se llevan la energía. Esto ocurre aproximadamente entre 10 y 16 segundos después de la colisión inicial. [16] [d]
El rayo atraviesa el objetivo y llega a la siguiente cámara, el separador; si se produce un nuevo núcleo, se transporta con este rayo. [19] En el separador, el núcleo recién producido se separa de otros nucleidos (el del haz original y cualquier otro producto de reacción) [e] y se transfiere a un detector de barrera de superficie , que detiene el núcleo. Se marca la ubicación exacta del próximo impacto en el detector; también están marcadas su energía y la hora de la llegada. [19] La transferencia tarda entre 10 y 6 segundos; para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir tanto tiempo. [22] El núcleo se registra de nuevo una vez que se registra su desintegración, y se miden la ubicación, la energía y el tiempo de desintegración. [19]
La estabilidad del núcleo es proporcionada por la interacción fuerte. Sin embargo, su alcance es muy corto; a medida que los núcleos se hacen más grandes, su influencia sobre los nucleones más externos ( protones y neutrones) se debilita. Al mismo tiempo, el núcleo se rompe por la repulsión electrostática entre protones, ya que tiene un alcance ilimitado. [23] Los núcleos de los elementos más pesados se predicen teóricamente [24] y hasta ahora se ha observado [25] que se desintegran principalmente a través de modos de desintegración que son causados por dicha repulsión: desintegración alfa y fisión espontánea ; [f] estos modos son predominantes para núcleos de elementos superpesados . Las desintegraciones alfa son registradas por las partículas alfa emitidas , y los productos de la desintegración son fáciles de determinar antes de la desintegración real; si tal desintegración o una serie de desintegraciones consecutivas produce un núcleo conocido, el producto original de una reacción se puede determinar aritméticamente. [g] Sin embargo, la fisión espontánea produce varios núcleos como productos, por lo que el nucleido original no puede determinarse a partir de sus hijas. [h]
La información disponible para los físicos que pretenden sintetizar uno de los elementos más pesados es, por lo tanto, la información recopilada en los detectores: ubicación, energía y tiempo de llegada de una partícula al detector y los de su desintegración. Los físicos analizan estos datos y buscan concluir que efectivamente fue causado por un nuevo elemento y no pudo haber sido causado por un nucleido diferente al que se afirma. A menudo, los datos proporcionados son insuficientes para llegar a la conclusión de que definitivamente se creó un nuevo elemento y no hay otra explicación para los efectos observados; Se han cometido errores en la interpretación de los datos. [I]
Historia
En 1958, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley afirmaron el descubrimiento del elemento 102, ahora llamado nobelio . Al mismo tiempo, también intentaron sintetizar el elemento 103 bombardeando el mismo objetivo de curio utilizado con iones nitrógeno -14. No se realizó un seguimiento de este experimento, ya que el objetivo fue destruido. Se observaron dieciocho pistas, con energía de desintegración alrededor9 ± 1 MeV y semivida alrededor de 1 ⁄ 4 s; el equipo de Berkeley señaló que, si bien la causa podría ser la producción de un isótopo del elemento 103, no se podían descartar otras posibilidades. Si bien los datos concuerdan razonablemente con los que se descubrieron más tarde para 257 Lr ( energía de desintegración alfa 8,87 MeV, vida media 0,6 s), la evidencia obtenida en este experimento estuvo muy por debajo de la fuerza requerida para demostrar de manera concluyente la síntesis del elemento 103. [37 ] [38] Más tarde, en 1960, el Laboratorio Lawrence Berkeley intentó sintetizar el elemento bombardeando 252 Cf con 10 B y 11 B. Los resultados de este experimento no fueron concluyentes. [37]
El primer trabajo importante sobre el elemento 103 lo llevó a cabo en Berkeley el equipo de física nuclear formado por Albert Ghiorso , Torbjørn Sikkeland, Almon Larsh, Robert M. Latimer y sus colaboradores el 14 de febrero de 1961. [39] Los primeros átomos de lawrencio se produjeron al bombardear un objetivo de tres miligramos que constaba de tres isótopos del elemento californio con núcleos de boro -10 y boro-11 del Acelerador Lineal de Iones Pesados (HILAC). [40] El equipo de Berkeley informó que el isótopo 257 103 se detectó de esta manera y que se descompuso emitiendo una partícula alfa de 8,6 MeV con una vida media de 8 ± 2 s . [38] Esta identificación se corrigió más tarde para ser 258 103, [40] ya que un trabajo posterior demostró que 257 Lr no tenía las propiedades detectadas, pero 258 Lr sí. [38] Esto se consideró en ese momento una prueba convincente de la síntesis del elemento 103: si bien la asignación masiva fue menos segura y resultó ser errónea, no afectó los argumentos a favor de que el elemento 103 había sido sintetizado. Los científicos del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear en Dubna (entonces en la Unión Soviética ) plantearon varias críticas: todas menos una fueron respondidas adecuadamente. La excepción fue que 252 Cf era el isótopo más común en el objetivo, y en las reacciones con 10 B, 258 Lr solo podría haberse producido emitiendo cuatro neutrones, y se esperaba que emitir tres neutrones fuera mucho menos probable que emitir cuatro o más. cinco. Esto conduciría a una curva de rendimiento estrecha, no a la amplia informada por el equipo de Berkeley. Una posible explicación fue que hubo un número bajo de eventos atribuidos al elemento 103. [38] Este fue un paso intermedio importante para el descubrimiento incuestionable del elemento 103, aunque la evidencia no fue completamente convincente. [38] El equipo de Berkeley propuso el nombre "lawrencium" con el símbolo "Lw", en honor a Ernest Lawrence , inventor del ciclotrón . La Comisión de Nomenclatura de Química Inorgánica de la IUPAC aceptó el nombre, pero cambió el símbolo a "Lr". [41] Esta aceptación del descubrimiento se caracterizó más tarde como apresurada por el equipo de Dubna. [38]
- 252
98Cf
+ 11
5B
→ 263
103Lr
* → 258
103Lr
+ 5 1
0norte
El primer trabajo en Dubna sobre el elemento 103 se produjo en 1965, cuando informaron haber creado 256 103 en 1965 al bombardear 243 Am con 18 O , identificándolo indirectamente de su nieta fermio -252. La vida media que informaron fue algo demasiado alta, posiblemente debido a eventos de fondo. Posteriormente, el trabajo de 1967 sobre la misma reacción identificó dos energías de desintegración en los rangos de 8,35 a 8,50 MeV y de 8,50 a 8,60 MeV: se asignaron a 256 103 y 257 103. [38] A pesar de repetidos intentos, no pudieron confirmar la asignación de un alfa. emisor con una vida media de ocho segundos a 257 103. [42] [43] Los rusos propusieron el nombre "rutherfordio" para el nuevo elemento en 1967: [37] este nombre se utilizó más tarde para el elemento 104 .
- 243
95Soy
+ 18
8O
→ 261
103Lr
* → 256
103Lr
+ 5 1
0norte
Experimentos adicionales en 1969 en Dubna y en 1970 en Berkeley demostraron una química de actínidos para el nuevo elemento, de modo que en 1970 se sabía que el elemento 103 es el último actínido. [38] [44] En 1970, el grupo de Dubna informó la síntesis de 255 103 con una vida media de 20 sy una energía de desintegración alfa de 8,38 MeV. [38] Sin embargo, no fue hasta 1971, cuando el equipo de física nuclear de la Universidad de California en Berkeley realizó con éxito toda una serie de experimentos destinados a medir las propiedades de desintegración nuclear de los isótopos de lawrencio con números de masa de 255 a 260, [ 45] [46] que todos los resultados anteriores de Berkeley y Dubna fueron confirmados, aparte de la asignación errónea inicial del grupo de Berkeley de su primer isótopo producido a 257 103 en lugar del probablemente correcto 258 103. [38] Todas las dudas finales finalmente se disiparon en 1976 y 1977 cuando se midieron las energías de los rayos X emitidos desde 258 103. [38]
En 1971, la IUPAC concedió el descubrimiento de lawrencium al Laboratorio Lawrence Berkeley, a pesar de que no tenían datos ideales para la existencia del elemento. Sin embargo, en 1992, el Grupo de Trabajo de Trans-fermio (TWG) de la IUPAC reconoció oficialmente a los equipos de física nuclear de Dubna y Berkeley como los co-descubridores del lawrencium, concluyendo que si bien los experimentos de Berkeley en 1961 fueron un paso importante para el descubrimiento del lawrencium, fueron aún no del todo convincente; y mientras que los experimentos de Dubna de 1965, 1968 y 1970 se acercaron mucho al nivel de confianza necesario tomados en conjunto, solo los experimentos de Berkeley de 1971, que aclararon y confirmaron observaciones anteriores, finalmente dieron como resultado una confianza total en el descubrimiento del elemento 103. [37 ] [41] Debido a que el nombre "lawrencio" se había utilizado durante mucho tiempo en este momento, fue retenido por la IUPAC, [37] y en agosto de 1997, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) ratificó el nombre lawrencium y el símbolo "Lr" durante una reunión en Ginebra . [41]
Caracteristicas
Físico
Lawrencium es el último miembro de la serie de actínidos . Entre los que estudian el tema, generalmente se considera que es un elemento del grupo 3 , junto con el escandio , el itrio y el lutecio , ya que se espera que su capa f llena lo haga parecerse a los metales de transición del séptimo período : no obstante, ha habido alguna disputa sobre este punto. En la tabla periódica , se encuentra a la derecha del actínido nobelio , a la izquierda del metal de transición 6d ruterfordio y debajo del lantánido lutecio con el que comparte muchas propiedades físicas y químicas. Se espera que el lawrencio sea un sólido en condiciones normales y asuma una estructura cristalina hexagonal compacta ( c / a = 1,58), similar a su congénere más ligero lutecio, aunque esto todavía no se conoce experimentalmente. [5] La entalpía de sublimación del lawrencio se estima en 352 kJ / mol, cercano al valor del lutecio y sugiere fuertemente que el lawrencio metálico es trivalente con tres electrones deslocalizados , una predicción también apoyada por una extrapolación sistemática de los valores de calor. de vaporización , módulo de volumen y volumen atómico de elementos vecinos al lawrencio. [47] Específicamente, se espera que el larencio sea un metal plateado trivalente, fácilmente oxidable por aire, vapor y ácidos , [48] y que tenga un volumen atómico similar al del lutecio y un radio metálico trivalente de 171 µm . [47] Se espera que sea un metal bastante pesado con una densidad de alrededor de 14,4 g / cm 3 . [2] También se predice que tendrá un punto de fusión de alrededor de 1900 K (1627 ° C ), no muy lejos del valor del lutecio (1925 K). [49]
Químico
En 1949, Glenn T. Seaborg , quien ideó el concepto de actínidos de que los elementos 89 a 103 formaban una serie de actínidos homóloga a la serie de lantánidos de los elementos 57 a 71, predijo que el elemento 103 (lawrencio) debería ser su miembro final y que el Lr 3 El ion + debe ser tan estable como Lu 3+ en solución acuosa . No fue hasta décadas más tarde que el elemento 103 finalmente se sintetizó de manera concluyente y esta predicción se confirmó experimentalmente. [50]
Los estudios de 1969 sobre el elemento mostraron que el lawrencio reaccionaba con el cloro para formar un producto que probablemente era el tricloruro LrCl 3 . Su volatilidad se encontró que era similar a la de los cloruros de curio , fermio , y nobelio y mucho menor que la de rutherfordium cloruro. En 1970, se realizaron estudios químicos en 1500 átomos del isótopo 256 Lr, comparándolo con elementos divalentes ( No , Ba , Ra ), trivalentes ( Fm , Cf , Cm , Am , Ac ) y tetravalentes ( Th , Pu ). Se encontró que el lawrencio se coextraía con los iones trivalentes, pero la corta vida media del isótopo 256 Lr impedía una confirmación de que eluía antes que Md 3+ en la secuencia de elución. [50] El lawrencio se presenta como el ion trivalente Lr 3+ en solución acuosa y, por lo tanto, sus compuestos deben ser similares a los de los otros actínidos trivalentes: por ejemplo, fluoruro de lawrencio (III) (LrF 3 ) e hidróxido (Lr (OH) 3 ) ambos deben ser insolubles en agua. [50] Debido a la contracción de actínidos , el radio iónico de Lr 3+ debe ser menor que el de Md 3+ , y debe eluir antes que Md 3+ cuando se usa α-hidroxiisobutirato de amonio (amonio α-HIB) como un eluyente. [50] Experimentos posteriores de 1987 en el isótopo 260 Lr de vida más larga confirmaron la trivalencia del lawrencio y que eluyó aproximadamente en el mismo lugar que el erbio , y encontraron que el radio iónico del lawrencio era88,6 ± 0,3 pm , mayor de lo que se esperaría de una simple extrapolación de las tendencias periódicas . [50] Experimentos posteriores de 1988 con más átomos de lawrencio refinaron este valor a88,1 ± 0,1 pm y calculó una entalpía de valor de hidratación de−3685 ± 13 kJ / mol . [50] También se señaló que la contracción de actínidos al final de la serie de actínidos era mayor que la contracción análoga de lantánidos, con la excepción del último actínido, el lawrencio: se especuló que la causa eran efectos relativistas. [50]
Se ha especulado que los electrones 7s están estabilizados relativistamente, de modo que en condiciones reductoras, solo el electrón 7p 1/2 se ionizaría, lo que conduciría al ion monovalente Lr + . Sin embargo, todos los experimentos para reducir Lr 3+ a Lr 2+ o Lr + en solución acuosa no tuvieron éxito, de manera similar al lutecio. Sobre esta base, se calculó que el potencial de electrodo estándar del par E ° (Lr 3+ → Lr + ) era menor que -1,56 V , lo que indica que la existencia de iones Lr + en solución acuosa era poco probable. Se predijo que el límite superior para el par E ° (Lr 3+ → Lr 2+ ) sería −0,44 V: los valores para E ° (Lr 3+ → Lr) y E ° (Lr 4+ → Lr 3+ ) son se predice que será −2.06 V y +7.9 V. [50] La estabilidad del estado de oxidación del grupo en la serie de transición 6d disminuye a medida que Rf IV > Db V > Sg VI , y el lawrencio continúa la tendencia con Lr III siendo más estable que Rf IV . [51]
En la molécula de lawrencium dihidruro de (LRH 2 ), que se prevé que sea doblada , la 6d orbital de lawrencium no se espera que juegue un papel en la unión, a diferencia de la de lantano dihidruro de (LAH 2 ). LaH 2 tiene distancias de enlace La – H de 2.158 Å, mientras que LrH 2 debería tener distancias de enlace Lr – H más cortas de 2.042 Å debido a la contracción relativista y la estabilización de los orbitales 7s y 7p involucrados en la unión, en contraste con el núcleo- como la subcapa 5f y la subcapa 6d en su mayoría no involucrada. En general, se espera que LrH 2 y LrH moleculares se parezcan a las especies de talio correspondientes (talio que tiene una configuración de valencia 6s 2 6p 1 en la fase gaseosa, como 7s 2 7p 1 de lawrencio ) más que las especies de lantánidos correspondientes . [52] Se espera que las configuraciones electrónicas de Lr + y Lr 2+ sean 7s 2 y 7s 1 respectivamente, a diferencia de los lantánidos que tienden a ser 5d 1 como Ln 2+ . Sin embargo, en especies donde los tres electrones de valencia del lawrencio están ionizados para dar al menos formalmente el catión Lr 3+ , se espera que el lawrencio se comporte como un actínido típico y el congénere más pesado del lutecio, especialmente porque los primeros tres potenciales de ionización del lawrencio son se predice que serán similares a los del lutecio. Por lo tanto, a diferencia del talio pero como el lutecio, el lawrencio preferiría formar LrH 3 que LrH, y se espera que Lr CO sea similar al también desconocido LuCO, teniendo ambos metales una configuración de valencia de σ 2 π 1 en sus respectivos monocarbonilos. Se espera que el enlace pπ – dπ se observe en LrCl 3 al igual que lo es para LuCl 3 y, más generalmente, todo el LnCl 3 , y se espera que el anión complejo [Lr (C 5 H 4 SiMe 3 ) 3 ] - sea estable al igual que sus congéneres lantánidos, con una configuración de 6d 1 para el lawrencio; este orbital 6d sería su orbital molecular ocupado más alto . [53]
Atómico
Un átomo de lawrencio tiene 103 electrones, de los cuales tres pueden actuar como electrones de valencia . En 1970, se predijo que la configuración electrónica del estado fundamental del lawrencio era [Rn] 5f 14 6d 1 7s 2 ( símbolo del término del estado fundamental 2 D 3/2 ), siguiendo el principio de Aufbau y conforme al [Xe] 4f 14 5d 1 6s 2 configuración del lutecio homólogo más ligero de lawrencio. [54] Sin embargo, al año siguiente, se publicaron cálculos que cuestionaban esta predicción, en lugar de esperar una configuración anómala de [Rn] 5f 14 7s 2 7p 1 . [54] Aunque los primeros cálculos arrojaron resultados contradictorios, [55] estudios y cálculos más recientes confirman la sugerencia de s 2 p. [56] [57] Los cálculos relativistas de 1974 concluyeron que la diferencia de energía entre las dos configuraciones era pequeña y que era incierto cuál era el estado fundamental. [54] Cálculos posteriores de 1995 concluyeron que la configuración s 2 p debería favorecerse energéticamente, porque los orbitales esféricos sy p 1/2 están más cerca del núcleo atómico y, por lo tanto, se mueven lo suficientemente rápido como para que su masa relativista aumente significativamente. [54]
In 1988, a team of scientists led by Eichler calculated that lawrencium's enthalpy of adsorption on metal sources would differ enough depending on its electron configuration that it would be feasible to carry out experiments to exploit this fact to measure lawrencium's electron configuration.[54] The s2p configuration was expected to be more volatile than the s2d configuration, and be more similar to that of the p-block element lead. No evidence for lawrencium being volatile was obtained and the lower limit for the enthalpy of adsorption of lawrencium on quartz or platinum was significantly higher than the estimated value for the s2p configuration.[54]
In 2015, the first ionization energy of lawrencium was measured, using the isotope 256Lr.[58] The measured value, 4.96+0.08
−0.07 eV, agreed very well with the relativistic theoretical prediction of 4.963(15) eV, and also provided a first step into measuring the first ionization energies of the transactinides.[58] This value is the lowest among all the lanthanides and actinides, and supports the s2p configuration as the 7p1/2 electron is expected to be only weakly bound. This suggests that lutetium and lawrencium behave similarly to the d-block elements (and hence being the true heavier congeners of scandium and yttrium, instead of lanthanum and actinium). Although some alkali metal-like behaviour has been predicted,[59] adsorption experiments suggest that lawrencium is trivalent like scandium and yttrium, not monovalent like the alkali metals.[60]
Isotopes
Fourteen isotopes of lawrencium are known, with mass numbers 251–262, 264, and 266; all are radioactive.[61][62][63] Additionally, one nuclear isomer is known, with mass number 253.[61] The longest-lived lawrencium isotope, 266Lr, has a half-life of about ten hours and is one of the longest lived superheavy isotopes known to date.[64] However, shorter-lived isotopes are usually used in chemical experiments because 266Lr currently can only be produced as a final decay product of even heavier and harder-to-synthesize elements: it was discovered in 2014 in the decay chain of 294Ts.[61][62] The isotope 256Lr (half-life 27 seconds) was used in the first chemical studies on lawrencium: currently, the slightly longer lived isotope 260Lr (half-life 2.7 minutes) is usually used for this purpose.[61] After 266Lr, the longest-lived lawrencium isotopes are 262Lr (3.6 h), 264Lr (about 3 h), 261Lr (44 min), 260Lr (2.7 min), 256Lr (27 s), and 255Lr (22 s).[61][65][66] All other known lawrencium isotopes have half-lives under 20 seconds, and the shortest-lived of them (251Lr) has a half-life of 27 milliseconds.[63][65][66] The half-lives of lawrencium isotopes mostly increase smoothly from 251Lr to 266Lr, with a dip from 257Lr to 259Lr.[61][65][66]
Preparación y purificación
While the lightest (251Lr to 254Lr) and heaviest (264Lr and 266Lr) lawrencium isotopes are produced only as alpha decay products of dubnium (Z = 105) isotopes, the middle isotopes (255Lr to 262Lr) can all be produced by bombarding actinide (americium to einsteinium) targets with light ions (from boron to neon). The two most important isotopes, 256Lr and 260Lr, are both in this range. 256Lr can be produced by bombarding californium-249 with 70 MeV boron-11 ions (producing lawrencium-256 and four neutrons), while 260Lr can be produced by bombarding berkelium-249 with oxygen-18 (producing lawrencium-260, an alpha particle, and three neutrons).[67]
Both 256Lr and 260Lr have half-lives too short to allow a complete chemical purification process. Early experiments with 256Lr therefore used rapid solvent extraction, with the chelating agent thenoyltrifluoroacetone (TTA) dissolved in methyl isobutyl ketone (MIBK) as the organic phase, and with the aqueous phase being buffered acetate solutions. Ions of different charge (+2, +3, or +4) will then extract into the organic phase under different pH ranges, but this method will not separate the trivalent actinides and thus 256Lr must be identified by its emitted 8.24 MeV alpha particles.[67] More recent methods have allowed rapid selective elution with α-HIB to take place in enough time to separate out the longer-lived isotope 260Lr, which can be removed from the catcher foil with 0.05 M hydrochloric acid.[67]
Ver también
Portals Access related topics |
|
Find out more on Wikipedia's Sister projects |
|
Notas
- ^ In nuclear physics, an element is called heavy if its atomic number is high; lead (element 82) is one example of such a heavy element. The term "superheavy elements" typically refers to elements with atomic number greater than 103 (although there are other definitions, such as atomic number greater than 100[8] or 112;[9] sometimes, the term is presented an equivalent to the term "transactinide", which puts an upper limit before the beginning of the hypothetical superactinide series).[10] Terms "heavy isotopes" (of a given element) and "heavy nuclei" mean what could be understood in the common language—isotopes of high mass (for the given element) and nuclei of high mass, respectively.
- ^ In 2009, a team at JINR led by Oganessian published results of their attempt to create hassium in a symmetric 136Xe + 136Xe reaction. They failed to observe a single atom in such a reaction, putting the upper limit on the cross section, the measure of probability of a nuclear reaction, as 2.5 pb.[11] In comparison, the reaction that resulted in hassium discovery, 208Pb + 58Fe, had a cross section of ~20 pb (more specifically, 19+19
−11 pb), as estimated by the discoverers.[12] - ^ The greater the excitation energy, the more neutrons are ejected. If the excitation energy is lower than energy binding each neutron to the rest of the nucleus, neutrons are not emitted; instead, the compound nucleus de-excites by emitting a gamma ray.[16]
- ^ The definition by the IUPAC/IUPAP Joint Working Party states that a chemical element can only be recognized as discovered if a nucleus of it has not decayed within 10−14 seconds. This value was chosen as an estimate of how long it takes a nucleus to acquire its outer electrons and thus display its chemical properties.[17] This figure also marks the generally accepted upper limit for lifetime of a compound nucleus.[18]
- ^ This separation is based on that the resulting nuclei move past the target more slowly then the unreacted beam nuclei. The separator contains electric and magnetic fields whose effects on a moving particle cancel out for a specific velocity of a particle.[20] Such separation can also be aided by a time-of-flight measurement and a recoil energy measurement; a combination of the two may allow to estimate the mass of a nucleus.[21]
- ^ Not all decay modes are caused by electrostatic repulsion. For example, beta decay is caused by the weak interaction.[26]
- ^ Since mass of a nucleus is not measured directly but is rather calculated from that of another nucleus, such measurement is called indirect. Direct measurements are also possible, but for the most part they have remained unavailable for heaviest nuclei.[27] The first direct measurement of mass of a superheavy nucleus was reported in 2018 at LBNL.[28] Mass was determined from the location of a nucleus after the transfer (the location helps determine its trajectory, which is linked to the mass-to-charge ratio of the nucleus, since the transfer was done in presence of a magnet).[29]
- ^ Spontaneous fission was discovered by Soviet physicist Georgy Flerov,[30] a leading scientist at JINR, and thus it was a "hobbyhorse" for the facility.[31] In contrast, the LBL scientists believed fission information was not sufficient for a claim of synthesis of an element. They believed spontaneous fission had not been studied enough to use it for identification of a new element, since there was a difficulty of establishing that a compound nucleus had only ejected neutrons and not charged particles like protons or alpha particles.[18] They thus preferred to link new isotopes to the already known ones by successive alpha decays.[30]
- ^ For instance, element 102 was mistakenly identified in 1957 at the Nobel Institute of Physics in Stockholm, Stockholm County, Sweden.[32] There were no earlier definitive claims of creation of this element, and the element was assigned a name by its Swedish, American, and British discoverers, nobelium. It was later shown that the identification was incorrect.[33] The following year, LBNL was unable to reproduce the Swedish results and announced instead their synthesis of the element; that claim was also disproved later.[33] JINR insisted that they were the first to create the element and suggested a name of their own for the new element, joliotium;[34] the Soviet name was also not accepted (JINR later referred to the naming of element 102 as "hasty").[35] The name "nobelium" remained unchanged on account of its widespread usage.[36]
Referencias
- ^ Emsley, John (2011). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements (New ed.). New York, NY: Oxford University Press. p. 278–279. ISBN 978-0-19-960563-7.
- ^ a b Gyanchandani, Jyoti; Sikka, S. K. (10 May 2011). "Physical properties of the 6 d -series elements from density functional theory: Close similarity to lighter transition metals". Physical Review B. 83 (17): 172101. Bibcode:2011PhRvB..83q2101G. doi:10.1103/PhysRevB.83.172101.
- ^ Brown, Geoffrey (2012). The Inaccessible Earth: An integrated view to its structure and composition. Springer Science & Business Media. p. 88. ISBN 9789401115162.
- ^ http://cen.acs.org/articles/93/i15/Lawrencium-Ionization-Energy-Measured.html?cq_ck=1428631698138
- ^ a b Östlin, A.; Vitos, L. (2011). "First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals". Physical Review B. 84 (11): 113104. Bibcode:2011PhRvB..84k3104O. doi:10.1103/PhysRevB.84.113104.
- ^ http://flerovlab.jinr.ru/she-factory-first-experiment/
- ^ Wakhle, A.; Simenel, C.; Hinde, D. J.; et al. (2015). Simenel, C.; Gomes, P. R. S.; Hinde, D. J.; et al. (eds.). "Comparing Experimental and Theoretical Quasifission Mass Angle Distributions". European Physical Journal Web of Conferences. 86: 00061. Bibcode:2015EPJWC..8600061W. doi:10.1051/epjconf/20158600061. ISSN 2100-014X.
- ^ Krämer, K. (2016). "Explainer: superheavy elements". Chemistry World. Retrieved 2020-03-15.
- ^ "Discovery of Elements 113 and 115". Lawrence Livermore National Laboratory. Archived from the original on 2015-09-11. Retrieved 2020-03-15.
- ^ Eliav, E.; Kaldor, U.; Borschevsky, A. (2018). "Electronic Structure of the Transactinide Atoms". In Scott, R. A. (ed.). Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry. John Wiley & Sons. pp. 1–16. doi:10.1002/9781119951438.eibc2632. ISBN 978-1-119-95143-8.
- ^ Oganessian, Yu. Ts.; Dmitriev, S. N.; Yeremin, A. V.; et al. (2009). "Attempt to produce the isotopes of element 108 in the fusion reaction 136Xe + 136Xe". Physical Review C. 79 (2): 024608. doi:10.1103/PhysRevC.79.024608. ISSN 0556-2813.
- ^ Münzenberg, G.; Armbruster, P.; Folger, H.; et al. (1984). "The identification of element 108" (PDF). Zeitschrift für Physik A. 317 (2): 235–236. Bibcode:1984ZPhyA.317..235M. doi:10.1007/BF01421260. Archived from the original (PDF) on 7 June 2015. Retrieved 20 October 2012.
- ^ Subramanian, S. (2019). "Making New Elements Doesn't Pay. Just Ask This Berkeley Scientist". Bloomberg Businessweek. Retrieved 2020-01-18.
- ^ a b Ivanov, D. (2019). "Сверхтяжелые шаги в неизвестное" [Superheavy steps into the unknown]. N+1 (in Russian). Retrieved 2020-02-02.
- ^ Hinde, D. (2014). "Something new and superheavy at the periodic table". The Conversation. Retrieved 2020-01-30.
- ^ a b Krása, A. (2010). "Neutron Sources for ADS" (PDF). Czech Technical University in Prague. pp. 4–8. Archived from the original (PDF) on 2019-03-03. Retrieved October 20, 2019.
- ^ Wapstra, A. H. (1991). "Criteria that must be satisfied for the discovery of a new chemical element to be recognized" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 63 (6): 883. doi:10.1351/pac199163060879. ISSN 1365-3075. Retrieved 2020-08-28.
- ^ a b Hyde, E. K.; Hoffman, D. C.; Keller, O. L. (1987). "A History and Analysis of the Discovery of Elements 104 and 105". Radiochimica Acta. 42 (2): 67–68. doi:10.1524/ract.1987.42.2.57. ISSN 2193-3405.
- ^ a b c Chemistry World (2016). "How to Make Superheavy Elements and Finish the Periodic Table [Video]". Scientific American. Retrieved 2020-01-27.
- ^ Hoffman, Ghiorso & Seaborg 2000, p. 334.
- ^ Hoffman, Ghiorso & Seaborg 2000, p. 335.
- ^ Zagrebaev, Karpov & Greiner 2013, p. 3.
- ^ Beiser 2003, p. 432.
- ^ Staszczak, A.; Baran, A.; Nazarewicz, W. (2013). "Spontaneous fission modes and lifetimes of superheavy elements in the nuclear density functional theory". Physical Review C. 87 (2): 024320–1. arXiv:1208.1215. Bibcode:2013PhRvC..87b4320S. doi:10.1103/physrevc.87.024320. ISSN 0556-2813.
- ^ Audi et al. 2017, pp. 030001-128–030001-138.
- ^ Beiser 2003, p. 439.
- ^ Oganessian, Yu. Ts.; Rykaczewski, K. P. (2015). "A beachhead on the island of stability". Physics Today. 68 (8): 32–38. Bibcode:2015PhT....68h..32O. doi:10.1063/PT.3.2880. ISSN 0031-9228. OSTI 1337838.
- ^ Grant, A. (2018). "Weighing the heaviest elements". Physics Today. doi:10.1063/PT.6.1.20181113a.
- ^ Howes, L. (2019). "Exploring the superheavy elements at the end of the periodic table". Chemical & Engineering News. Retrieved 2020-01-27.
- ^ a b Robinson, A. E. (2019). "The Transfermium Wars: Scientific Brawling and Name-Calling during the Cold War". Distillations. Retrieved 2020-02-22.
- ^ "Популярная библиотека химических элементов. Сиборгий (экавольфрам)" [Popular library of chemical elements. Seaborgium (eka-tungsten)]. n-t.ru (in Russian). Retrieved 2020-01-07. Reprinted from "Экавольфрам" [Eka-tungsten]. Популярная библиотека химических элементов. Серебро — Нильсборий и далее [Popular library of chemical elements. Silver through nielsbohrium and beyond] (in Russian). Nauka. 1977.
- ^ "Nobelium – Element information, properties and uses | Periodic Table". Royal Society of Chemistry. Retrieved 2020-03-01.
- ^ a b Kragh 2018, pp. 38–39.
- ^ Kragh 2018, p. 40.
- ^ Ghiorso, A.; Seaborg, G. T.; Oganessian, Yu. Ts.; et al. (1993). "Responses on the report 'Discovery of the Transfermium elements' followed by reply to the responses by Transfermium Working Group" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 65 (8): 1815–1824. doi:10.1351/pac199365081815. Archived (PDF) from the original on 25 November 2013. Retrieved 7 September 2016.
- ^ Commission on Nomenclature of Inorganic Chemistry (1997). "Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997)" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 69 (12): 2471–2474. doi:10.1351/pac199769122471.
- ^ a b c d e Emsley, John (2011). Nature's Building Blocks.
- ^ a b c d e f g h i j k Barber, R. C.; Greenwood, N. N.; Hrynkiewicz, A. Z.; Jeannin, Y. P.; Lefort, M.; Sakai, M.; Ulehla, I.; Wapstra, A. P.; Wilkinson, D. H. (1993). "Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements". Pure and Applied Chemistry. 65 (8): 1757. doi:10.1351/pac199365081757. S2CID 195819585. (Note: for Part I see Pure Appl. Chem., Vol. 63, No. 6, pp. 879–886, 1991)
- ^ "This Month in Lab History…Lawrencium Added to Periodic Table". today.lbl.gov. Lawrence Berkeley National Laboratory. 9 April 2013. Retrieved 13 February 2021.
Lawrencium (Lw) was first synthesized Feb. 14, 1961, by a team led by Ghiorso, who was co-discoverer of a record 12 chemical elements on the periodic table.
- ^ a b Ghiorso, Albert; Sikkeland, T.; Larsh, A. E.; Latimer, R. M. (1961). "New Element, Lawrencium, Atomic Number 103". Phys. Rev. Lett. 6 (9): 473. Bibcode:1961PhRvL...6..473G. doi:10.1103/PhysRevLett.6.473.
- ^ a b c Greenwood, Norman N. (1997). "Recent developments concerning the discovery of elements 101–111" (PDF). Pure Appl. Chem. 69 (1): 179–184. doi:10.1351/pac199769010179. S2CID 98322292.
- ^ Flerov, G. N. (1967). "On the nuclear properties of the isotopes 256103 and 257103". Nucl. Phys. A. 106 (2): 476. Bibcode:1967NuPhA.106..476F. doi:10.1016/0375-9474(67)90892-5.
- ^ Donets, E. D.; Shchegolev, V. A.; Ermakov, V. A. (1965). Atomnaya Énergiya (in Russian). 19 (2): 109. Missing or empty
|title=
(help)- Translated in Donets, E. D.; Shchegolev, V. A.; Ermakov, V. A. (1965). "Synthesis of the isotope of element 103 (lawrencium) with mass number 256". Soviet Atomic Energy. 19 (2): 109. doi:10.1007/BF01126414. S2CID 97218361.
- ^ Kaldor, Uzi & Wilson, Stephen (2005). Theoretical chemistry and physics of heavy and superheavy element. Springer. p. 57. ISBN 1-4020-1371-X.
- ^ Silva, pp. 1641–2
- ^ Eskola, Kari; Eskola, Pirkko; Nurmia, Matti; Albert Ghiorso (1971). "Studies of Lawrencium Isotopes with Mass Numbers 255 Through 260". Phys. Rev. C. 4 (2): 632–642. Bibcode:1971PhRvC...4..632E. doi:10.1103/PhysRevC.4.632.
- ^ a b Silva, p. 1644
- ^ John Emsley (2011). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. pp. 278–9. ISBN 978-0-19-960563-7.
- ^ Lide, D. R., ed. (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics (84th ed.). Boca Raton, FL: CRC Press.
- ^ a b c d e f g h Silva, pp. 1644–7
- ^ Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria (2006). "Transactinides and the future elements". In Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd ed.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. p. 1686. ISBN 1-4020-3555-1.
- ^ Balasubramanian, K. (4 December 2001). "Potential energy surfaces of Lawrencium and Nobelium dihydrides (LrH2 and NoH2)". Journal of Chemical Physics. 116 (9): 3568–75. Bibcode:2002JChPh.116.3568B. doi:10.1063/1.1446029.
- ^ Xu, Wen-Hua; Pyykkö, Pekka (8 June 2016). "Is the chemistry of lawrencium peculiar". Phys. Chem. Chem. Phys. 2016 (18): 17351–5. Bibcode:2016PCCP...1817351X. doi:10.1039/c6cp02706g. hdl:10138/224395. PMID 27314425. Retrieved 24 April 2017.
- ^ a b c d e f Silva, pp. 1643–4
- ^ Nugent, L. J.; Vander Sluis, K. L.; Fricke, Burhard; Mann, J. B. (1974). "Electronic configuration in the ground state of atomic lawrencium" (PDF). Phys. Rev. A. 9 (6): 2270–72. Bibcode:1974PhRvA...9.2270N. doi:10.1103/PhysRevA.9.2270.
- ^ Eliav, E.; Kaldor, U.; Ishikawa, Y. (1995). "Transition energies of ytterbium, lutetium, and lawrencium by the relativistic coupled-cluster method". Phys. Rev. A. 52 (1): 291–296. Bibcode:1995PhRvA..52..291E. doi:10.1103/PhysRevA.52.291. PMID 9912247.
- ^ Zou, Yu; Froese Fischer C.; Uiterwaal, C.; Wanner, J.; Kompa, K.-L. (2002). "Resonance Transition Energies and Oscillator Strengths in Lutetium and Lawrencium". Phys. Rev. Lett. 88 (2): 183001. Bibcode:2002PhRvL..88b3001M. doi:10.1103/PhysRevLett.88.023001. PMID 12005680.
- ^ a b Sato, T. K.; Asai, M.; Borschevsky, A.; Stora, T.; Sato, N.; Kaneya, Y.; Tsukada, K.; Düllman, Ch. E.; Eberhardt, K.; Eliav, E.; Ichikawa, S.; Kaldor, U.; Kratz, J. V.; Miyashita, S.; Nagame, Y.; Ooe, K.; Osa, A.; Renisch, D.; Runke, J.; Schädel, M.; Thörle-Pospiech, P.; Toyoshima, A.; Trautmann, N. (9 April 2015). "Measurement of the first ionization potential of lawrencium, element 103" (PDF). Nature. 520 (7546): 209–11. Bibcode:2015Natur.520..209S. doi:10.1038/nature14342. PMID 25855457. S2CID 4384213.
- ^ Gunther, Matthew (9 April 2015). "Lawrencium experiment could shake up periodic table". RSC Chemistry World. Retrieved 21 September 2015.
- ^ Haire, R. G. (11 October 2007). "Insights into the bonding and electronic nature of heavy element materials". Journal of Alloys and Compounds. 444–5: 63–71. doi:10.1016/j.jallcom.2007.01.103.
- ^ a b c d e f Silva, p. 1642
- ^ a b Khuyagbaatar, J.; et al. (2014). "48Ca + 249Bk Fusion Reaction Leading to Element Z = 117: Long-Lived α-Decaying 270Db and Discovery of 266Lr" (PDF). Physical Review Letters. 112 (17): 172501. Bibcode:2014PhRvL.112q2501K. doi:10.1103/PhysRevLett.112.172501. hdl:1885/70327. PMID 24836239.
- ^ a b Leppänen, A.-P. (2005). Alpha-decay and decay-tagging studies of heavy elements using the RITU separator (PDF) (Thesis). University of Jyväskylä. pp. 83–100. ISBN 978-951-39-3162-9. ISSN 0075-465X.
- ^ Clara Moskowitz (May 7, 2014). "Superheavy Element 117 Points to Fabled "Island of Stability" on Periodic Table". Scientific American. Retrieved 2014-05-08.
- ^ a b c "Nucleonica :: Web driven nuclear science".
- ^ a b c Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. (2017). "The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
- ^ a b c Silva, pp. 1642–3
Bibliografía
- Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; et al. (2017). "The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties". Chinese Physics C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
- Beiser, A. (2003). Concepts of modern physics (6th ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC 48965418.CS1 maint: ref duplicates default (link)
- Hoffman, D. C.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T. (2000). The Transuranium People: The Inside Story. World Scientific. ISBN 978-1-78-326244-1.
- Kragh, H. (2018). From Transuranic to Superheavy Elements: A Story of Dispute and Creation. Springer. ISBN 978-3-319-75813-8.CS1 maint: ref duplicates default (link)
- Silva, Robert J. (2011). "Chapter 13. Fermium, Mendelevium, Nobelium, and Lawrencium". In Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Netherlands: Springer. doi:10.1007/978-94-007-0211-0_13. ISBN 978-94-007-0210-3.
- Zagrebaev, V.; Karpov, A.; Greiner, W. (2013). "Future of superheavy element research: Which nuclei could be synthesized within the next few years?". Journal of Physics: Conference Series. 420 (1): 012001. arXiv:1207.5700. Bibcode:2013JPhCS.420a2001Z. doi:10.1088/1742-6596/420/1/012001. ISSN 1742-6588. S2CID 55434734.
enlaces externos
- "Chart of Nuclides". National Nuclear Data Center (NNDC). Retrieved 2014-08-21.
- Los Alamos National Laboratory's Chemistry Division: Periodic Table – Lawrencium
- Lawrencium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)