Laurentius (Lr): الحصول ، الاحتياطات ، التاريخ

ال لورينتيوس هو العنصر الكيميائي ل العدد الذري 113 من الجدول الدوري. نظرًا لأنه غير مستقر تمامًا ، لا يمكن الحصول عليه من المصادر الطبيعية ، حيث أنه من الضروري تصنيعه في المختبر. يحدث إنتاجه من خلال تفاعلات الاندماج بين أيون متسارع وذرة أخرى أثقل. اللافت في خواص Laurentium هي حالة الأكسدة التي تساوي +3 في المحاليل المائية وحقيقة أنها تنتهي من تكوينها. التوزيع الإلكتروني في 7 ثوانٍ² 5f¹⁴ 7 ص¹، بدلاً من 7 ثوانٍ² 5f¹⁴ 6 د¹.

تم إنتاج Laurentium لأول مرة في عام 1961 في مختبرات بيركلي في كاليفورنيا ، الولايات المتحدة. بعد ذلك ، تم توضيح هيكله ونظائره الأخرى بالتعاون مع المعهد المشترك للأبحاث النووية في مدينة دوبنا بروسيا.

يشير اسمها إلى العالم إرنست أورلاندو لورانس ، مبتكر مسرع الجسيمات السيكلوترون. الجدل حول Laurentius هو حول موقعه في الجدول الدوري. يجادل البعض بأنه يجب أن يكون في المجموعة 3 ، بينما يجادل علماء آخرون بأنه لا ينبغي ذلك.

نرى أيضا: Dubnium - العنصر الاصطناعي الذي سمي على اسم مدينة دوبنا الروسية

ملخص عن Laurentius

• Laurentium هو الأكتينيد الأخير في الجدول الدوري.

• إنه عنصر كيميائي غير موجود في الطبيعة ، ويجب إنتاجه في المختبر ، أي أنه عنصر كيميائي اصطناعي.

• أكثر نظائر Laurentium استقرارًا هو ²⁶²lr ، مع مرور الوقت نصف الحياة 3.6 ساعة.

• على الرغم من كونه أ فلز، لم يتم الحصول على شكله المعدني في المختبر.

• يتم إنتاجه من خلال تفاعلات الاندماج باستخدام أ مسرع الجسيمات.

• تم اكتشافه في عام 1961 في مختبرات بيركلي ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية.

• يشير اسمها إلى العالم إرنست أورلاندو لورانس ، مبتكر مسرع الجسيمات السيكلوترون.

خصائص لورانس

• رمز: lr

• العدد الذري: 103

• الكتلة الذرية: 262 ج.

• التكوين الإلكترونية: [آكانيوز] 7s² 5f¹⁴ 7 ص¹

• أكثر النظائر استقرارًا: ²⁶²Lr (نصف عمر 3.6 ساعة)

• سلسلة كيميائية: المجموعة 3 ، عناصر الكتلة f ، الأكتينيدات ، المعادن ، العناصر الثقيلة

ميزات Laurentius

Laurentium ، الرمز Lr والعدد الذري 103 ، هو a معدن ينتمي إلى مجموعة الأكتينيد. عناصر مثل Laurentium ، بسبب العدد الكبير من البروتونات والنيوترونات في النواة ، غير مستقرة ، مما يعني أن قوى التنافر للنواة تتغلب على القوى الجذابة.

وبسبب هذا ، لا يوجد أي من نظائر لورانس الاثني عشر المعروفة مستقرة ، حيث تتمتع الكتلة 262 بأطول عمر نصفي: 3.6 ساعة. عدم الاستقرار هذا لا يسمح بالحصول على لورانس من مصادر طبيعية ، بحيث من الضروري تصنيعه في المختبر لدراستها وتطبيقها.

على الرغم من كونه معدنًا ، إلا أنه لم يتم الحصول على عينة معدنية من لورانس. ولكن ، في الحل ، تقدمت الدراسات مع هذا العنصر ، وقد ثبت بالفعل أن حالته أكسدة أكثر استقرارًا هو +3 ، مثل الأكتينيدات الأخرى. هذه البيانات حتى تتفق مع التوقعات التي قدمتها جلين سيبورج، في عام 1949 ، حول العنصر 103.

ومع ذلك ، فإن كيمياء لورينتيوس غريبة تمامًا. على سبيل المثال ، كان من المتوقع أن ينتهي التوزيع الإلكتروني في 7 ثوانٍ² 5f¹⁴ 6 د¹، ومع ذلك ، لوحظ أن تكوينه ينتهي بـ 7 ثوانٍ² 5f¹⁴ 7 ص¹.

هذا نتيجة لما نعرفه تأثير نسبي، وهو اختلاف عما يتم ملاحظته إلى ما كان متوقعًا على حساب النسبية. عند تقييم مثل هذا التوزيع الإلكتروني ، يمكن ملاحظة أن المستوى الفرعي 7p من Laurentium أكثر استقرارًا من المستوى 6d.

كل هذا يعقد ويكثف بشكل كبير عدم وجود توافق في الآراء تشغيل ال منطقة أيّ ال عنصر ينتمي إلى الجدول الدوري. هذا لأن بعض الباحثين يدافعون عن أنه في المجموعة 3 أدناه سكانديوم, الإيتريوم واللوتيتيوم ، بسبب التشابه الكيميائي معهم ، بناءً على بيانات حول Lr³⁺.

يجادل آخرون بأن Laurentium و Lutetium ، لأنهما يمتلكان مستوى فرعيًا كاملًا ، لا ينبغي أن يكونا أقل من yttrium ، ولكن اللانثانم (الفترة السادسة) والأكتينيوم (الفترة السابعة) ، حيث لا يوجد لديهم مستوى فرعي f مع الإلكترونات.

لحل هذه المشكلة ، أنشأت Iupac ، في ديسمبر 2015 ، مجموعة دراسة لتحديد تكوين المجموعة 3 من الجدول الدوري. وبحسب المؤسسة فقد انتهى العمل في آخر يوم من عام 2021 وآخر تحديث في أبريل 2021. في ذلك ، خلصت مجموعة الدراسة إلى أنه لا توجد طريقة موضوعية للحكم على القضية ، ومن المهم أن يتحدث Iupac ويقرر قاعدة أو اتفاقية.

بالنسبة للمؤلفين ، فإن وضع اللوتيتيوم واللورينس في المجموعة 3 ، يرضي أكثر ، ويرتبون العناصر في ترتيب متزايد للعدد الذري ، بالإضافة إلى تجنب تقسيم الكتلة d إذا تم تمثيلها بـ 32 عمودًا (الإصدار الذي تكون فيه سلسلة اللانثانيدات والأكتينيدات متضمن).

الحصول على Laurentius

كعنصر اصطناعي ، ال الحصول من Laurentius في المختبر مع مسرعات الجسيمات. عادةً ما يتم الحصول على العناصر فائقة الثقل بطريقتين: من خلال تفاعلات الاندماج أو من خلال التحلل الإشعاعي لعنصر آخر أثقل. في حالة أكثر نظائر لورانس استخدامًا ، 256 و 260 ، تكون طرق الحصول عليها هي الاندماج النووي، أي أن نواتين أخف تندمج في لورانس.

في حالة Laurentium-256 ، فإن أيونات ¹¹B تتصادم مع ذرات ²⁴⁹Cf ، مكونًا لورانس وأربعة نيوترونات أخرى ، وفقًا لرد الفعل:

\ (\ frac {249} {48} Cf + \ frac {11} {5} B \ rightarrow \ frac {256} {103} Lr + 4 {_0 ^ 1} n \)

بطريقة مماثلة ، فإن ²⁶⁰يمكن إنتاج Lr عن طريق اندماج الأيونات ¹⁸O ، تسارعت نحو هدف ²⁴⁹Bk ، حيث يحتوي على جسيم ألفا وثلاثة نيوترونات أخرى كمنتجات ثانوية:

\ (\ frac {249} {97} Cf + {\ frac {18} {8}} O \ frac {260} {103} Lr + {_ 2 ^ 4} \ alpha + 3 {_0 ^ 1} n \)

تحقق من البودكاست الخاص بنا: مسرع الجسيمات: ما هو وكيف يعمل؟

الاحتياطات مع لورانس

كان الوقت الذي تم فيه تصنيع أكبر قدر من لورانس في السبعينيات ، عندما تم إنتاج 1500 ذرة منه للدراسة. هذا يعني أن العنصر ، على الرغم من كونها مشعة ، الحد الأدنى من المخاطر لا يتم إنتاجها على نطاق واسع. علاوة على ذلك ، في المختبر الخاضع للرقابة ، هذه المخاطر متوقعة وبالتالي يتم التحكم فيها فعليًا.

قصة لورانس

مدخل إلى مختبر إرنست أورلاندو لورانس بيركلي الوطني ، المختبر الذي أنتج Laurentium لأول مرة. [1]

العنصر 103 تم إنتاجه لأول مرة في عام 1961، من قبل علماء أمريكيين بقيادة ألبرت غيورسو من مختبر لورانس بيركلي الوطني. في تلك المناسبة ، تم قصف العديد من نظائر الكاليفورنيوم ، Cf ، بأيونات من البورون، كلاهما كتلته 10 وكتلة 11. أشارت كاشفات الجسيمات ألفا إلى نشاط نصف عمر جديد مدته ثماني ثوان ، والذي نسبه العلماء إلى العنصر 103.

على الرغم من انبعاث ألفا ، جعل نصف العمر القصير من الصعب تحديد العنصر. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن الهدف كان يتألف من خليط من نظائر الكاليفورنيوم ، التي تراوحت كتلتها من 249 إلى 252 ، أصبح تحديد كتلة العنصر 103 الناتج غامضًا أيضًا. تم التكهن بأنه تم إنتاج نظائر للعنصر 103 كتلته بين 255 و 259 ، مع كون 257 هو أعلى عائد.

في عام 1965 ، رد فعل العلماء في المعهد المشترك للأبحاث النووية في دوبنا ، روسيا ¹⁸أو مع ذرات ²⁴³Am ، ينتج أيضًا ثلاثة نظائر للعنصر 103 ، ولكن مع بعض التضاربات والاختلافات عن تلك التي تم الحصول عليها في بيركلي سابقًا.

ومع ذلك ، فإن التجارب الجديدة التي أجرتها مختبرات بيركلي تفاعلت مع أيونات ¹⁴هاه ¹⁵لا مع ²⁴⁸سم والأيونات ¹¹فرقة ¹⁰ب مع ²⁴⁹Cf ، لذلك ، في عام 1971 ، تمكنت من إثبات جزء جيد من النتائج التي تم الحصول عليها في الستينيات وخلصوا أيضًا إلى أن أول نظير مركب للعنصر 103 كان ذا كتلة 258.

اسم العنصر 103 ، Laurentius ، يجعل إشارة إلى العالم إرنست أورلاندو لورانس، مخترع مسرّع الجسيمات السيكلوترون ، وقد أعطاه باحثو بيركلي. ما زالوا يقترحون في البداية الرمز Lw ، ولكن في عام 1971 ، قام Iupac ، على الرغم من جعل الاسم laurêncio رسميًا ، غير الرمز إلى Lr.

ومع ذلك ، في عام 1992 ، أعاد عمل مجموعة عمل Iupac Transfers (مجموعة عمل Iupac Transfers) تقييم عمل مجموعتي Dubna و Berkeley بشأن العنصر 103. ونتيجة لذلك ، قرروا في عام 1997 أن الفضل في اكتشاف العنصر 103 يجب تقسيمه بين الأمريكيين والروس. ومع ذلك ، تم قبول الاسم في النهاية من قبل الطرفين ، وظل دون تغيير.

تمارين حل في Laurentius

السؤال رقم 1

لا يمكن العثور على Laurentium ، الرمز Lr والرقم الذري 103 ، في الطبيعة ، وبالتالي يجب إنتاجه في المختبر. ويبلغ العدد الكتلي لنظيره الأكثر استقرارًا 262. كم عدد النيوترونات الموجودة في نظير Lr 262؟

أ) 103

ب) 262

ج) 159

د) 365

هـ) 161

دقة:

البديل ج

يمكن حساب عدد النيوترونات بالصيغة التالية:

أ = ع + ن

حيث A هو رقم الكتلة ، Z هو العدد الذري (يساوي عدد البروتونات) و n هو عدد النيوترونات.

باستبدال القيم ، لدينا:

262 = 103 + ن

ن = 262-103

ن = 159

السؤال 2

يبلغ عمر النصف للنظير الأكثر استقرارًا للعنصر الكيميائي Laurentium (Lr، Z = 103) 3.6 ساعات. ما المدة التي تستغرقها كتلة هذا النظير بالساعات لتصبح 1/8 من كتلتها الأولية؟

أ) 3.6 ساعة

ب) 7.2 ساعة

ج) 10.8 ساعات

د) 14.4 ساعة

هـ) 18.0 ساعة

دقة:

البديل ج

في كل نصف عمر ، تنخفض كمية Lr بمقدار النصف. وبالتالي ، نفترض أن الكتلة الأولية تساوي م. بعد نصف عمر (3.6 ساعات) ، تكون كتلة Lr المتبقية نصف ، أي م / 2. بعد 3.6 ساعات أخرى (بإجمالي 7.2 ساعة) ، تصبح الكتلة م / 4. الآن ، مع 3.6 ساعات أخرى (10.8 ساعات إجمالاً) ، تنخفض الكتلة (التي تبلغ م / 4) إلى النصف مرة أخرى ، مما يجعلها م / 8 ، أي 1/8 من الكتلة الأولية.

صورة الائتمان

[1] دي جي سينوب / صراع الأسهم

بقلم ستيفانو أروجو نوفايس
مدرس كيمياء