ローレンティウス（Lr）：入手、注意、歴史

THE ローレンティウス の化学元素です原子番号周期表の113。非常に不安定なため、天然資源から入手することはできず、実験室で合成する必要があります。その生成は、加速されたイオンと別のより重い原子との間の核融合反応によって起こります。ローレンティウムの特性で注目に値するのは、水溶液中での酸化状態が+3に等しいことと、それがエレクトロニックディストリビューション 7秒で²5f¹⁴7p¹、7秒の代わりに²5f¹⁴6d¹.

Laurentiumは、1961年に米国カリフォルニア州のバークレー研究所で最初に製造されました。その後、ロシアのドゥブナ市にある合同原子力研究所の協力を得て、その構造やその他の同位体が解明されました。

その名前は、サイクロトロン粒子加速器の作成者である科学者アーネストオーランドローレンスに由来しています。ローレンティウスについての論争は、周期表. グループ3に含めるべきだと主張する人もいれば、そうではないと主張する科学者もいます。

も参照してください： ドブニウム—ロシアの都市ドゥブナにちなんで名付けられた合成元素

ローレンティウスについてのまとめ

ローレンチウムは周期表の最後のアクチニドです。
自然界には見られない化学元素であり、実験室で製造する必要があります。つまり、合成化学元素です。
ローレンティウムの最も安定な同位体は ²⁶²lr、時間とともに人生の半分 3.6時間の。
であるにもかかわらず金属、その金属形態は実験室で得られたことがありません。
それは、核融合反応を使用して生成されます粒子加速器.
これは、1961年に米国カリフォルニア州バークレーの研究所で発見されました。
その名前は、サイクロトロン粒子加速器の作成者である科学者アーネストオーランドローレンスに由来しています。

ローレンスのプロパティ

シンボル： lr
原子番号： 103
原子質量： 262 c.u.
電子配置： [Rn]7秒² 5f¹⁴ 7p¹
最も安定な同位体： ²⁶²Lr（3.6時間の半減期）
化学シリーズ： グループ3、fブロック元素、アクチニド、金属、超重元素

ローレンティウスの特徴

ローレンティウム、記号Lr、原子番号103は、 アクチニドグループに属する金属. 原子核内の陽子や中性子の数が多いため、ローレンティウムなどの元素は不安定です。これは、原子核の反発力が引力に打ち勝つことを意味します。

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このため、ローレンスの12の既知の同位体はどれも安定しておらず、質量262の半減期が最長で3.6時間です。そのような不安定さは、自然の源から栄光を得ることができないので、 実験室で合成する必要があります 研究され、適用されます。

金属であるにもかかわらず、ローレンスの金属サンプルは決して得られませんでした。 しかし、解決策では、この要素を使った研究が進んでおり、その状態が酸化他のアクチニドと同様に、より安定しているのは+3です。このデータは、グレンシーボーグ、1949年、要素103について。

しかし、ローレンティウスの化学的性質は非常に独特です。たとえば、その電子配信は7秒で終了すると予想されていました² 5f¹⁴ 6d¹ただし、その構成は7秒で終了することが観察されます² 5f¹⁴ 7p¹.

これは私たちが知っていることの結果です 相対論的効果、相対性理論のために観察されたものと期待されたものとの違い。このような電子分布を評価すると、Laurentiumの7pサブレベルは6dレベルよりも安定していることがわかります。

これはすべて複雑になり、大幅に強化されます コンセンサスの欠如 の上 The 領域 どれの The エレメント 周期表に属します. これは、一部の研究者が彼が以下のグループ3に属していると擁護しているためです。スカンジウム, イットリウムとルテチウム、それらとの化学的類似性のため、Lrに関するデータに基づく³⁺.

他の人は、ローレンティウムとルテチウムは完全なfサブレベルを持っているので、イットリウムですが、ランタン（第6期）とアクチニウム（第7期）は、fサブレベルがないためです。電子。

この問題を解決するために、Iupacは2015年12月に、周期表のグループ3の構成を決定するための研究グループを作成しました。機関によると、作業は2021年の最終日に終了し、最後の更新は2021年4月です。その中で、研究会は、問題を客観的に判断する方法はなく、Iupacが発言し、規則や慣習を決定することが重要であると結論付けました。

著者にとって、グループ3にルテチウムとローレンスを配置すると、原子番号の昇順で元素を配置して、さらに喜ばれます。 32列で表される場合はdブロックの分割を回避することに加えて（一連のランタニドとアクチニドが含まれています）。

ローレンティウスを取得する

合成元素として、 The 取得する ローレンティウスの研究室で行われます 粒子加速器付き. 超重元素は通常、核融合反応または別のさらに重い元素の放射性崩壊の2つの方法で得られます。最も使用されているローレンスの同位体である256および260の場合、それを取得する方法は次のとおりです。 核融合つまり、2つの軽い原子核がローレンスに融合します。

Laurentium-256の場合、 ¹¹Bはの原子と衝突します ²⁴⁹Cf、反応に従って、ローレンスとさらに4つの中性子を形成します。

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

同様に、 ²⁶⁰Lrはイオンの融合によって生成することができます ¹⁸O、目標に向かって加速 ²⁴⁹Bk、副産物としてアルファ粒子とさらに3つの中性子を持っています：

\（\ frac {249} {97} Cf + {\ frac {18} {8}} O \ frac {260} {103} Lr + {_2 ^ 4} \ alpha + 3 {_0 ^ 1} n \）

私たちのポッドキャストをチェックしてください： 粒子加速器：それは何であり、どのように機能しますか？

ローレンスとの注意

最も多くのローレンスが合成されたのは1970年代で、1500個の原子が研究のために生成されました。これは、要素、 放射性であるにもかかわらず、 のリスクは最小限です 大規模に生産されていない. さらに、管理された実験室では、これらのリスクが予想され、したがって実質的に管理されます。

ローレンスの物語

ローレンティウムを最初に製造した研究所であるアーネストオーランドローレンスバークレー国立研究所への入り口。 [1]

要素103 それは1961年に最初に生産されました、ローレンスバークレー国立研究所のアルバートギオルソが率いる米国の科学者による。その際、カリホルニウムのいくつかの同位体Cfにボロン、質量10と質量11の両方。アルファ粒子検出器は、科学者が元素103に起因する新しい8秒の半減期活動を指摘しました。

アルファ放射にもかかわらず、 半減期が短いため、元素の特定が困難でした. さらに、ターゲットが249から252の範囲の質量を持つカリホルニウム同位体の混合物で構成されていたため、生成された元素103の質量の識別もあいまいになりました。質量が255から259の間の元素103の同位体が生成され、257が最高の収率であると推測されました。

1965年、ロシアのドゥブナにある合同原子力研究所の科学者たちは反応しました ¹⁸またはの原子と ²⁴³アム、元素103の3つの同位体も生成していますが、以前にバークレーで得られたものとはいくつかの矛盾や違いがあります。

しかし、バークレー研究所による新しい実験は、 ¹⁴は ¹⁵いいえ ²⁴⁸cmとイオン ¹¹Bと ¹⁰Bと ²⁴⁹Cf、そう、 1971年、1960年代に得られた結果のかなりの部分を証明することができました また、元素103で合成された最初の同位体は、質量258の同位体であると結論付けました。

要素103の名前であるLaurentiusは、 科学者アーネストオーランドローレンスへの言及、サイクロトロン粒子加速器の発明者であり、バークレーの研究者によって与えられました。彼らはまだ最初にシンボルLwを提案しましたが、1971年に、Iupacは、名前laurêncioを公式にしたにもかかわらず、シンボルをLrに変更しました。

しかし、1992年に、Iupac Transfers Working Groupの作業は、要素103に関するDubnaおよびBerkeleyグループの作業を再評価しました。その結果、1997年に、彼らは元素103の発見のクレジットをアメリカ人とロシア人の間で分割すべきであると決定しました。しかし、名前は最終的に両方の当事者に受け入れられ、変更されませんでした。

ローレンティウスで解決された演習

質問1

シンボルLrおよび原子番号103のローレンチウムは自然界では見つけることができないため、実験室で製造する必要があります。その最も安定な同位体の質量数は262です。 Lr同位体262にはいくつの中性子が存在しますか？

A）103

B）262

C）159

D）365

E）161

解像度：

代替C

中性子の数は、次の式で計算できます。

A = Z + n

ここで、Aは質量数、Zは原子番号（陽子の数に等しい）、nは中性子の数です。

値を代入すると、次のようになります。

262 = 103 + n

n = 262-103

n = 159

質問2

化学元素ローレンティウム（Lr、Z = 103）の最も安定な同位体の半減期は3.6時間です。この同位体の質量が最初の質量の1/8になるまでに、どのくらいの時間がかかりますか？

A）3.6時間

B）7.2時間

C）10.8時間

D）14.4時間

E）18.0時間

解像度：

代替C

各半減期で、Lrの量は半分に減少します。したがって、初期質量はmに等しいと仮定します。半減期（3.6時間）後、残るLrの質量は半分、つまりm/2になります。さらに3.6時間（合計7.2時間）後、質量はm/4になります。ここで、さらに3.6時間（合計10.8時間）で、質量（m / 4）が再び半分になり、m / 8、つまり初期質量の1/8になります。

画像クレジット

[1] DJSinop / シャッターストック

StefanoAraújoNovais著
化学の先生