DET Laurentius er det kemiske grundstof af Atom nummer 113 i det periodiske system. Fordi det er ret ustabilt, er det ikke muligt at få det fra naturlige kilder, da det er nødvendigt at syntetisere det i laboratoriet. Dets produktion sker gennem fusionsreaktioner mellem en accelereret ion og et andet tungere atom. Det bemærkelsesværdige i Laurentiums egenskaber er dets oxidationstilstand lig med +3 i vandige opløsninger og det faktum, at det afslutter dets elektronisk distribution i 7s2 5f14 7 p1, i stedet for 7s2 5f14 6d1.
Laurentium blev først produceret i 1961 på Berkeley laboratorier i Californien, USA. Bagefter blev dens struktur og andre isotoper belyst i samarbejde med Joint Institute for Nuclear Research, i byen Dubna, Rusland.
Dens navn refererer til videnskabsmanden Ernest Orlando Lawrence, skaberen af cyklotron-partikelacceleratoren. En polemik om Laurentius handler om hans position i Periodiske system. Nogle hævder, at det burde være i gruppe 3, mens andre videnskabsmænd hævder, at det ikke burde.
Se også: Dubnium - det syntetiske element opkaldt efter den russiske by Dubna
Emner i denne artikel
- 1 - Resumé om Laurentius
- 2 - Laurentius' ejendomme
- 3 - Karakteristika for Laurentius
- 4 - At få Laurentius
- 5 - Forholdsregler med Laurentius
- 6 - Historien om Laurentius
- 7 - Øvelser løst på Laurentius
Sammenfatning om Laurentius
Laurentium er det sidste aktinid i det periodiske system.
Det er et kemisk grundstof, der ikke findes i naturen, der skal fremstilles i laboratoriet, det vil sige, at det er et syntetisk kemisk grundstof.
Den mest stabile isotop af Laurentium er 262lr, med tiden halvt liv på 3,6 timer.
På trods af at være en metal, dens metalliske form er aldrig blevet opnået i laboratoriet.
Det produceres gennem fusionsreaktioner ved hjælp af en Partikelaccelerator.
Det blev opdaget i 1961 i laboratorierne i Berkeley, Californien, USA.
Dens navn refererer til videnskabsmanden Ernest Orlando Lawrence, skaberen af cyklotron-partikelacceleratoren.
Stop ikke nu... Der er mere efter annoncen ;)
Laurences ejendomme
Symbol: lr
Atom nummer: 103
Atommasse: 262 c.u.
Elektronisk konfiguration: [Rn] 7s2 5f14 7 p1
Mest stabile isotop: 262Lr (3,6 timers halveringstid)
Kemisk serie: gruppe 3, f-blok elementer, actinider, metal, supertunge elementer
Træk af Laurentius
Laurentium, symbol Lr og atomnummer 103, er en metal, der tilhører aktinidgruppen. Grundstoffer som Laurentium er på grund af det store antal protoner og neutroner i kernen ustabile, hvilket betyder, at kernens frastødende kræfter overvinder tiltrækningskræfterne.
På grund af dette er ingen af de 12 kendte isotoper af Laurence stabile, hvor masse 262 har den længste halveringstid: 3,6 timer. En sådan ustabilitet tillader ikke at opnå laurence fra naturlige kilder, så det det er nødvendigt at syntetisere det i laboratoriet skal studeres og anvendes.
På trods af at det var et metal, blev der aldrig opnået en metallisk prøve af Laurence. Men i løsningen har undersøgelser med dette element gjort fremskridt, og det er allerede blevet bevist, at dets tilstand oxidation mere stabil er +3, ligesom de andre actinider. Disse data stemmer endda overens med forudsigelserne fra Glenn Seaborg, i 1949, om element 103.
Laurentius' kemi er dog ret ejendommelig. For eksempel forventedes dets elektroniske distribution at slutte om 7s2 5f14 6d1, dog observeres det, at dens konfiguration ender i 7s2 5f14 7 p1.
Dette er en konsekvens af, hvad vi kender som relativistisk effekt, en forskel fra hvad der er observeret til hvad der var forventet på grund af relativitet. Når man evaluerer en sådan elektronisk distribution, kan det ses, at 7p-underniveauet af Laurentium er mere stabilt end 6d-niveauet.
Alt dette komplicerer og intensiverer i høj grad manglende konsensus på Det område hvilken Det element hører til i det periodiske system. Dette skyldes, at nogle forskere forsvarer, at han er i gruppe 3 nedenfor skandium, yttrium og lutetium, på grund af den kemiske lighed med dem, baseret på data om Lr3+.
Andre hævder, at Laurentium og Lutetium, fordi de har et fuldstændigt f-underniveau, ikke bør være under yttrium, men lanthan (sjette periode) og actinium (syvende periode), da de ikke har noget f underniveau med elektroner.
For at løse dette problem oprettede Iupac i december 2015 en undersøgelsesgruppe for at bestemme sammensætningen af gruppe 3 i det periodiske system. Ifølge institutionen sluttede arbejdet den sidste dag i 2021, og sidste opdatering er i april 2021. I den konkluderede studiegruppen, at der ikke er nogen objektiv måde at bedømme spørgsmålet på, og det er vigtigt for Iupac at udtale sig og fastlægge en regel eller konvention.
For forfatterne glæder det mere at placere lutetium og laurence i gruppe 3, idet grundstofferne placeres i stigende rækkefølge efter atomnummer, ud over at undgå opdelingen af d-blokken, hvis den er repræsenteret med 32 søjler (version, hvor rækken af lanthanider og actinider er inkluderet).
At få Laurentius
Som et syntetisk element, Det opnå af Laurentius foregår i laboratoriet med partikelacceleratorer. Supertunge grundstoffer opnås almindeligvis på to måder: gennem fusionsreaktioner eller gennem radioaktivt henfald af et andet endnu tungere grundstof. I tilfælde af de mest anvendte isotoper af Laurence, 256 og 260, er måderne at opnå det ved at Kernefusion, det vil sige, at to lettere kerner smelter sammen i Laurence.
I tilfældet med Laurentium-256, ioner af 11B kolliderer med atomer af 249Cf, der danner Laurence og yderligere fire neutroner, ifølge reaktionen:
\(\frac{249}{48}Cf+\frac{11}{5}B\rightarrow \frac{256}{103}Lr+4{_0^1}n\)
På lignende måde er 260Lr kan fremstilles ved fusion af ioner 18O, accelereret mod et mål på 249Bk, der som biprodukter har en alfapartikel og yderligere tre neutroner:
\(\frac{249}{97}Cf+{\frac{18}{8}}O\frac{260}{103}Lr+{_2^4}\alpha+3{_0^1}n\)
Se vores podcast: Partikelaccelerator: hvad er det, og hvordan virker det?
Forholdsregler med Laurence
Det tidspunkt, hvor den største mængde laurence blev syntetiseret, var i 1970'erne, hvor 1500 atomer af det blev produceret til undersøgelse. Det betyder, at elementet, på trods af at den er radioaktiv, har minimal risiko for ikke produceres i stor skala. I et kontrolleret laboratorium er disse risici desuden forudset og dermed praktisk talt kontrolleret.
Laurences historie
![Indgangen til Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory, laboratoriet, der først producerede Laurentium. [1]](/f/0e95834023b972833255f0ca3cce734f.jpg)
element 103 Den blev første gang produceret i 1961, af amerikanske videnskabsmænd ledet af Albert Ghiorso fra Lawrence Berkeley National Laboratory. Ved den lejlighed blev flere isotoper af californium, Cf, bombarderet med ioner af bor, både af masse 10 og af masse 11. Alfa-partikeldetektorer pegede på en ny halveringstid på otte sekunder, som forskerne tilskrev element 103.
På trods af alfa-emission, den korte halveringstid gjorde det vanskeligt at identificere grundstoffet. Da målet desuden var sammensat af en blanding af californiumisotoper, hvis masser varierede fra 249 til 252, blev identifikationen af massen af produceret element 103 også tvetydig. Det blev spekuleret i, at isotoper af element 103 med masse mellem 255 og 259 var blevet produceret, hvor 257 var det højeste udbytte.
I 1965 reagerede forskere ved Joint Institute for Nuclear Research i Dubna, Rusland. 18eller med atomer af 243Am, producerer også tre isotoper af element 103, men med nogle konflikter og forskelle fra dem, der tidligere blev opnået ved Berkeley.
Nye eksperimenter fra Berkeley-laboratorier reagerede dog med ioner af 14Huh 15Nej med 248cm og ioner 11B og 10B med 249jf, således at i 1971 lykkedes det at bevise en god del af de resultater, der blev opnået i 1960'erne og de konkluderede også, at den første isotop, der blev syntetiseret af element 103, var den med masse 258.
Navnet på element 103, Laurentius, gør en henvisning til videnskabsmanden Ernest Orlando Lawrence, opfinder af cyclotron-partikelacceleratoren, og blev givet af Berkeley-forskerne. De foreslog stadig oprindeligt symbolet Lw, men i 1971 ændrede Iupac, på trods af at have gjort navnet laurêncio officielt, symbolet til Lr.
I 1992 reevaluerede arbejdet i Iupac Transfers Working Group imidlertid arbejdet i Dubna- og Berkeley-grupperne på element 103. Som et resultat besluttede de i 1997, at æren for opdagelsen af element 103 skulle deles mellem amerikanerne og russerne. Navnet blev dog til sidst accepteret af begge parter, forblev uændret.
Øvelser løst på Laurentius
Spørgsmål 1
Laurentium, symbol Lr og atomnummer 103, kan ikke findes i naturen og skal derfor fremstilles i laboratoriet. Dens mest stabile isotop har et massetal på 262. Hvor mange neutroner er der i Lr isotop 262?
A) 103
B) 262
C) 159
D) 365
E) 161
Løsning:
Alternativ C
Antallet af neutroner kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
A = Z + n
Hvor A er massetallet, Z er atomnummeret (numerisk lig med antallet af protoner), og n er antallet af neutroner.
Ved at erstatte værdierne har vi:
262 = 103 + n
n = 262 - 103
n = 159
spørgsmål 2
Halveringstiden for den mest stabile isotop af det kemiske grundstof Laurentium (Lr, Z = 103) er 3,6 timer. Hvor lang tid i timer tager det for massen af denne isotop at være 1/8 af dens oprindelige masse?
A) 3,6 timer
B) 7,2 timer
C) 10,8 timer
D) 14,4 timer
E) 18,0 timer
Løsning:
Alternativ C
Ved hver halveringstid falder mængden af Lr til det halve. Vi antager således, at den oprindelige masse er lig med m. Efter en halveringstid (3,6 timer) er massen af Lr, der er tilbage, halvdelen, det vil sige m/2. Efter yderligere 3,6 timer (i alt 7,2 timer) bliver massen m/4. Nu, med 3,6 timer mere (10,8 timer i alt), halveres massen (som er i m/4) igen, hvilket gør den til m/8, det vil sige 1/8 af den oprindelige masse.
billedkredit
[1] DJSinop / skodder
Af Stefano Araújo Novais
Kemi lærer
