Ο ο Λαυρέντιος είναι το χημικό στοιχείο του ατομικός αριθμός 113 του Περιοδικού Πίνακα. Επειδή είναι αρκετά ασταθές, δεν είναι δυνατή η λήψη του από φυσικές πηγές, όντας απαραίτητο να συντεθεί στο εργαστήριο. Η παραγωγή του συμβαίνει μέσω αντιδράσεων σύντηξης μεταξύ ενός επιταχυνόμενου ιόντος και ενός άλλου βαρύτερου ατόμου. Αυτό που είναι αξιοσημείωτο στις ιδιότητες του Laurentium είναι η οξειδωτική του κατάσταση ίση με +3 σε υδατικά διαλύματα και το γεγονός ότι τελειώνει ηλεκτρονική διανομή σε 7 δευτ2 5στ14 7π1, αντί για 7s2 5στ14 6δ1.
Το Laurentium παρήχθη για πρώτη φορά το 1961 στα εργαστήρια Berkeley στην Καλιφόρνια των Ηνωμένων Πολιτειών. Στη συνέχεια, η δομή του και άλλα ισότοπα αποσαφηνίστηκαν με τη συνεργασία του Κοινού Ινστιτούτου Πυρηνικών Ερευνών, στην πόλη Ντούμπνα της Ρωσίας.
Το όνομά του αναφέρεται στον επιστήμονα Ernest Orlando Lawrence, δημιουργό του επιταχυντή σωματιδίων cyclotron. Μια πολεμική για τον Λαυρέντιο αφορά τη θέση του στο Περιοδικός Πίνακας. Κάποιοι υποστηρίζουν ότι πρέπει να είναι στην ομάδα 3, ενώ άλλοι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι δεν πρέπει.
Δείτε επίσης: Dubnium — το συνθετικό στοιχείο που πήρε το όνομά του από τη ρωσική πόλη Dubna
Περίληψη για τον Λαυρέντιο
Το Laurentium είναι η τελευταία ακτινίδη στον Περιοδικό Πίνακα.
Είναι ένα χημικό στοιχείο που δεν βρίσκεται στη φύση, πρέπει να παραχθεί στο εργαστήριο, δηλαδή είναι ένα συνθετικό χημικό στοιχείο.
Το πιο σταθερό ισότοπο του Laurentium είναι 262lr, με τον καιρό ημιζωή των 3,6 ωρών.
Παρά το γεγονός ότι είναι α μέταλλο, η μεταλλική του μορφή δεν έχει ληφθεί ποτέ στο εργαστήριο.
Παράγεται μέσω αντιδράσεων σύντηξης, χρησιμοποιώντας α Επιταχυντής σωματιδίων.
Ανακαλύφθηκε το 1961 στα εργαστήρια του Μπέρκλεϋ της Καλιφόρνια των Η.Π.Α.
Το όνομά του αναφέρεται στον επιστήμονα Ernest Orlando Lawrence, δημιουργό του επιταχυντή σωματιδίων cyclotron.
Τα ακίνητα του Laurence
Σύμβολο: lr
Ατομικός αριθμός: 103
Ατομική μάζα: 262 κ.ε.
Ηλεκτρονική διαμόρφωση: [Rn] 7s2 5στ14 7π1
Το πιο σταθερό ισότοπο: 262Lr (χρόνος ημιζωής 3,6 ώρες)
Χημική σειρά: ομάδα 3, στοιχεία f-block, ακτινίδες, μέταλλο, υπερβαριά στοιχεία
Χαρακτηριστικά του Λαυρέντιου
Το Laurentium, σύμβολο Lr και ατομικός αριθμός 103, είναι α μέταλλο που ανήκει στην ομάδα των ακτινιδών. Στοιχεία όπως το Laurentium, λόγω του μεγάλου αριθμού πρωτονίων και νετρονίων στον πυρήνα, είναι ασταθή, πράγμα που σημαίνει ότι οι απωστικές δυνάμεις του πυρήνα υπερνικούν τις ελκτικές δυνάμεις.
Εξαιτίας αυτού, κανένα από τα 12 γνωστά ισότοπα του Laurence δεν είναι σταθερό, με τη μάζα 262 να έχει τον μεγαλύτερο χρόνο ημιζωής: 3,6 ώρες. Μια τέτοια αστάθεια δεν επιτρέπει την απόκτηση δάφνης από φυσικές πηγές, έτσι ώστε είναι απαραίτητη η σύνθεση του στο εργαστήριο να μελετηθεί και να εφαρμοστεί.
Παρά το γεγονός ότι είναι μέταλλο, δεν ελήφθη ποτέ μεταλλικό δείγμα laurence. Αλλά, ως λύση, οι μελέτες με αυτό το στοιχείο έχουν προχωρήσει, και έχει ήδη αποδειχθεί ότι η κατάσταση του οξείδωση πιο σταθερό είναι το +3, όπως οι άλλες ακτινίδες. Αυτά τα δεδομένα συμφωνούν ακόμη και με τις προβλέψεις που έγιναν από Γκλεν Σίμποργκ, το 1949, σχετικά με το στοιχείο 103.
Η χημεία του Λαυρέντιου, ωστόσο, είναι αρκετά περίεργη. Για παράδειγμα, η ηλεκτρονική διανομή του αναμενόταν να τελειώσει σε 7s2 5στ14 6δ1, ωστόσο, παρατηρείται ότι η διαμόρφωσή του τελειώνει σε 7s2 5στ14 7π1.
Αυτό είναι συνέπεια αυτού που γνωρίζουμε ως σχετικιστικό αποτέλεσμα, μια διαφορά από αυτό που παρατηρείται σε αυτό που αναμενόταν λόγω της σχετικότητας. Κατά την αξιολόγηση μιας τέτοιας ηλεκτρονικής διανομής, μπορεί να φανεί ότι το υποεπίπεδο 7p του Laurentium είναι πιο σταθερό από το επίπεδο 6d.
Όλα αυτά περιπλέκουν και εντείνουν πολύ την έλλειψη συναίνεσης επί ο περιοχή οι οποίες ο στοιχείο ανήκει στον περιοδικό πίνακα. Αυτό συμβαίνει επειδή ορισμένοι ερευνητές υπερασπίζονται ότι βρίσκεται στην ομάδα 3, παρακάτω σκάνδιο, ύττριο και το λουτέτιο, λόγω της χημικής ομοιότητας με αυτά, με βάση στοιχεία για τον Lr3+.
Άλλοι υποστηρίζουν ότι το Laurentium και το Lutetium, επειδή έχουν πλήρες υποεπίπεδο f, δεν πρέπει να είναι κάτω από το ύττριο, αλλά λανθάνιο (έκτη περίοδος) και ακτίνιο (έβδομη περίοδος), αφού δεν έχουν υποεπίπεδο f με ηλεκτρόνια.
Για να επιλύσει αυτό το ζήτημα, η Iupac δημιούργησε, τον Δεκέμβριο του 2015, μια ομάδα μελέτης για να καθορίσει τη σύσταση της ομάδας 3 του Περιοδικού Πίνακα. Σύμφωνα με το ίδρυμα, οι εργασίες ολοκληρώθηκαν την τελευταία ημέρα του 2021 και η τελευταία ενημέρωση είναι τον Απρίλιο του 2021. Σε αυτό, η ομάδα μελέτης κατέληξε στο συμπέρασμα ότι δεν υπάρχει αντικειμενικός τρόπος να κριθεί το ζήτημα και είναι σημαντικό για την Iupac να μιλήσει και να καθορίσει έναν κανόνα ή μια σύμβαση.
Για τους συγγραφείς, η τοποθέτηση lutetium και laurence στην ομάδα 3, είναι πιο ευχάριστη, τοποθετώντας τα στοιχεία σε αύξουσα σειρά ατομικού αριθμού, εκτός από την αποφυγή της διαίρεσης του μπλοκ d εάν αναπαρίσταται με 32 στήλες (έκδοση στην οποία η σειρά λανθανιδών και ακτινιδών είναι περιλαμβάνεται).
Απόκτηση του Λαυρέντιου
Ως συνθετικό στοιχείο, ο απόκτηση του Λαυρεντίου πραγματοποιείται στο εργαστήριο με επιταχυντές σωματιδίων. Τα υπερβαριά στοιχεία λαμβάνονται συνήθως με δύο τρόπους: μέσω αντιδράσεων σύντηξης ή μέσω της ραδιενεργής διάσπασης ενός άλλου ακόμη βαρύτερου στοιχείου. Στην περίπτωση των πιο χρησιμοποιούμενων ισοτόπων Laurence, 256 και 260, οι τρόποι απόκτησής τους είναι Πυρηνική σύντηξη, δηλαδή δύο ελαφρύτεροι πυρήνες συγχωνεύονται στο laurence.
Στην περίπτωση του Laurentium-256, ιόντα του 11B συγκρούονται με άτομα του 249Cf, σχηματίζοντας το laurence και τέσσερα ακόμη νετρόνια, σύμφωνα με την αντίδραση:
\(\frac{249}{48}Cf+\frac{11}{5}B\rightarrow \frac{256}{103}Lr+4{_0^1}n\)
Με παρόμοιο τρόπο, το 260Το Lr μπορεί να παραχθεί με σύντηξη ιόντων 18O, επιταχύνθηκε προς έναν στόχο του 249Bk, έχοντας ως παραπροϊόντα ένα σωματίδιο άλφα και τρία ακόμη νετρόνια:
\(\frac{249}{97}Cf+{\frac{18}{8}}O\frac{260}{103}Lr+{_2^4}\alpha+3{_0^1}n\)
Δείτε το podcast μας: Επιταχυντής σωματιδίων: τι είναι και πώς λειτουργεί;
Προφυλάξεις με τον Laurence
Η εποχή που συντέθηκε η μεγαλύτερη ποσότητα δάφνης ήταν τη δεκαετία του 1970, όταν παρήχθησαν 1500 άτομα για μελέτη. Αυτό σημαίνει ότι το στοιχείο, παρά το γεγονός ότι είναι ραδιενεργό, έχει ελάχιστο κίνδυνο για να μην παράγονται σε μεγάλη κλίμακα. Επιπλέον, σε ένα ελεγχόμενο εργαστήριο, αυτοί οι κίνδυνοι αναμένονται και άρα ουσιαστικά ελέγχονται.
Η ιστορία του Laurence
![Είσοδος στο Εθνικό Εργαστήριο Ernest Orlando Lawrence Berkeley, το εργαστήριο που παρήγαγε για πρώτη φορά το Laurentium. [1]](/f/0e95834023b972833255f0ca3cce734f.jpg)
στοιχείο 103 Κατασκευάστηκε για πρώτη φορά το έτος 1961, από Αμερικανούς επιστήμονες με επικεφαλής τον Albert Ghiorso του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Berkeley. Σε εκείνη την περίπτωση, πολλά ισότοπα του καλιφόρνιο, Cf, βομβαρδίστηκαν με ιόντα βόριο, τόσο της μάζας 10 όσο και της μάζας 11. Οι ανιχνευτές σωματιδίων άλφα έδειξαν μια νέα δραστηριότητα ημιζωής οκτώ δευτερολέπτων, την οποία οι επιστήμονες απέδωσαν στο στοιχείο 103.
Παρά την εκπομπή άλφα, ο σύντομος χρόνος ημιζωής κατέστησε δύσκολη την αναγνώριση του στοιχείου. Επιπλέον, καθώς ο στόχος αποτελούνταν από ένα μείγμα ισοτόπων καλιφορνίου, των οποίων οι μάζες κυμαίνονταν από 249 έως 252, η αναγνώριση της μάζας του στοιχείου 103 που παρήχθη έγινε επίσης διφορούμενη. Εικάστηκε ότι είχαν παραχθεί ισότοπα του στοιχείου 103 με μάζα μεταξύ 255 και 259, με 257 να είναι η υψηλότερη απόδοση.
Το 1965, επιστήμονες στο Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας στη Ντούμπνα της Ρωσίας, αντέδρασαν 18ή με άτομα του 243Am, παράγοντας επίσης τρία ισότοπα του στοιχείου 103, αλλά με ορισμένες συγκρούσεις και διαφορές από εκείνα που ελήφθησαν στο Berkeley προηγουμένως.
Ωστόσο, νέα πειράματα από τα εργαστήρια του Μπέρκλεϋ αντέδρασαν με ιόντα του 14Χχ 15Όχι με 248cm και ιόντα 11Β και 10Β με 249Πρβλ., έτσι ώστε, το 1971, κατάφερε να αποδείξει ένα μεγάλο μέρος των αποτελεσμάτων που επιτεύχθηκαν τη δεκαετία του 1960 και κατέληξαν επίσης στο συμπέρασμα ότι το πρώτο ισότοπο που συντέθηκε στο στοιχείο 103 ήταν αυτό της μάζας 258.
Το όνομα του στοιχείου 103, Laurentius, κάνει α αναφορά στον επιστήμονα Ernest Orlando Lawrence, εφευρέτης του επιταχυντή σωματιδίων κυκλοτρονίων, και δόθηκε από τους ερευνητές του Μπέρκλεϋ. Αρχικά πρότειναν το σύμβολο Lw, αλλά το 1971, ο Iupac, παρόλο που έκανε επίσημο το όνομα laurêncio, άλλαξε το σύμβολο σε Lr.
Το 1992, ωστόσο, το έργο της Ομάδας Εργασίας Iupac Transfers επανεκτίμησε το έργο των ομάδων Dubna και Berkeley στο στοιχείο 103. Ως αποτέλεσμα, το 1997, αποφάσισαν ότι τα εύσημα για την ανακάλυψη του στοιχείου 103 έπρεπε να μοιραστούν μεταξύ των Αμερικανών και των Ρώσων. Ωστόσο, το όνομα έγινε τελικά αποδεκτό και από τα δύο μέρη, παραμένοντας αμετάβλητο.
Ασκήσεις λυμένες στον Λαυρέντιο
ερώτηση 1
Το Laurentium, σύμβολο Lr και ατομικός αριθμός 103, δεν μπορεί να βρεθεί στη φύση και επομένως πρέπει να παραχθεί στο εργαστήριο. Το πιο σταθερό ισότοπό του έχει μαζικό αριθμό 262. Πόσα νετρόνια υπάρχουν στο ισότοπο Lr 262;
Α) 103
Β) 262
Γ) 159
Δ) 365
Ε) 161
Ανάλυση:
Εναλλακτική Γ
Ο αριθμός των νετρονίων μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:
A = Z + n
Όπου Α είναι ο μαζικός αριθμός, Z είναι ο ατομικός αριθμός (αριθμητικά ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων) και n ο αριθμός των νετρονίων.
Αντικαθιστώντας τις τιμές, έχουμε:
262 = 103 + n
n = 262 - 103
n = 159
Ερώτηση 2
Ο χρόνος ημιζωής του πιο σταθερού ισοτόπου του χημικού στοιχείου Laurentium (Lr, Z = 103) είναι 3,6 ώρες. Πόσος χρόνος, σε ώρες, χρειάζεται για να είναι η μάζα αυτού του ισοτόπου το 1/8 της αρχικής του μάζας;
Α) 3,6 ώρες
Β) 7,2 ώρες
Γ) 10,8 ώρες
Δ) 14,4 ώρες
Ε) 18,0 ώρες
Ανάλυση:
Εναλλακτική Γ
Σε κάθε χρόνο ημιζωής, η ποσότητα του Lr μειώνεται στο μισό. Έτσι, υποθέτουμε ότι η αρχική μάζα είναι ίση με m. Μετά από ένα χρόνο ημιζωής (3,6 ώρες), η μάζα του Lr που παραμένει είναι η μισή, δηλαδή m/2. Μετά από άλλες 3,6 ώρες (συνολικά 7,2 ώρες), η μάζα γίνεται m/4. Τώρα, με άλλες 3,6 ώρες (10,8 ώρες συνολικά), η μάζα (που είναι σε m/4) μειώνεται ξανά στο μισό, καθιστώντας την m/8, δηλαδή το 1/8 της αρχικής μάζας.
πίστωση εικόνας
[1] DJSinop / shutterstock
Του Stefano Araújo Novais
Καθηγητής Χημείας