Laurentius (Lr): innhenting, forholdsregler, historie

DE Laurentius er det kjemiske elementet i atomnummer 113 i det periodiske system. Fordi det er ganske ustabilt, er det ikke mulig å få det fra naturlige kilder, da det er nødvendig å syntetisere det i laboratoriet. Produksjonen skjer gjennom fusjonsreaksjoner mellom et akselerert ion og et annet tyngre atom. Det som er bemerkelsesverdig i egenskapene til Laurentium er dets oksidasjonstilstand lik +3 i vandige løsninger og det faktum at det fullfører sin elektronisk distribusjon på 7s2 5f14 7p1, i stedet for 7s2 5f14 6d1.

Laurentium ble først produsert i 1961 ved Berkeley laboratorier i California, USA. Etterpå ble dens struktur og andre isotoper belyst i samarbeid med Joint Institute for Nuclear Research, i byen Dubna, Russland.

Navnet refererer til forskeren Ernest Orlando Lawrence, skaperen av syklotronpartikkelakseleratoren. En polemikk om Laurentius handler om hans posisjon i Periodiske tabell. Noen hevder at det burde være i gruppe 3, mens andre forskere hevder at det ikke burde.

Se også: Dubnium - det syntetiske elementet oppkalt etter den russiske byen Dubna

instagram story viewer

Sammendrag om Laurentius

  • Laurentium er det siste aktinidet i det periodiske systemet.

  • Det er et kjemisk grunnstoff som ikke finnes i naturen, som må produseres i laboratoriet, det vil si at det er et syntetisk kjemisk element.

  • Den mest stabile isotopen av Laurentium er 262lr, med tiden halvt liv på 3,6 timer.

  • Til tross for å være en metall, dens metalliske form har aldri blitt oppnådd i laboratoriet.

  • Det produseres gjennom fusjonsreaksjoner, ved hjelp av en Partikkelakselerator.

  • Den ble oppdaget i 1961 i laboratoriene i Berkeley, California, USA.

  • Navnet refererer til forskeren Ernest Orlando Lawrence, skaperen av syklotronpartikkelakseleratoren.

Laurences eiendommer

  • Symbol: lr

  • Atomnummer: 103

  • Atommasse: 262 c.u.

  • Elektronisk konfigurasjon: [Rn] 7s2 5f14 7p1

  • Mest stabile isotop: 262Lr (3,6 timers halveringstid)

  • Kjemisk serie: gruppe 3, f-blokkelementer, aktinider, metall, supertunge elementer

Funksjoner av Laurentius

Laurentium, symbol Lr og atomnummer 103, er en metall som tilhører aktinidgruppen. Grunnstoffer som Laurentium, på grunn av det store antallet protoner og nøytroner i kjernen, er ustabile, noe som betyr at kjernens frastøtende krefter overvinner tiltrekningskreftene.

På grunn av dette er ingen av de 12 kjente isotopene av Laurens stabile, med masse 262 som har den lengste halveringstiden: 3,6 timer. Slik ustabilitet tillater ikke å få laurence fra naturlige kilder, slik at det er nødvendig å syntetisere det i laboratoriet som skal studeres og brukes.

Til tross for at det var et metall, ble det aldri oppnådd en metallisk prøve av Laurence. Men i løsningen har studier med dette elementet avansert, og det er allerede bevist at dets tilstand oksidasjon mer stabil er +3, som de andre aktinidene. Disse dataene stemmer til og med med spådommene fra Glenn Seaborg, i 1949, om element 103.

Laurentius' kjemi er imidlertid ganske sær. For eksempel var den elektroniske distribusjonen forventet å ende om 7s2 5f14 6d1, men det er observert at konfigurasjonen slutter på 7s2 5f14 7p1.

Dette er en konsekvens av det vi kjenner som relativistisk effekt, en forskjell fra det som er observert til det som var forventet på grunn av relativitet. Når man evaluerer en slik elektronisk distribusjon, kan man se at 7p-undernivået til Laurentium er mer stabilt enn 6d-nivået.

Alt dette kompliserer og intensiverer mangel på konsensusDe region hvilken De element hører hjemme i det periodiske system. Dette er fordi noen forskere forsvarer at han er i gruppe 3, nedenfor skandium, yttrium og lutetium, på grunn av den kjemiske likheten med dem, basert på data om Lr3+.

Andre hevder at Laurentium og Lutetium, fordi de har et fullstendig f-undernivå, ikke bør være under yttrium, men lantan (sjette periode) og aktinium (syvende periode), siden de ikke har noe f subnivå med elektroner.

For å løse dette problemet opprettet Iupac, i desember 2015, en studiegruppe for å bestemme sammensetningen av gruppe 3 i det periodiske systemet. Ifølge institusjonen ble arbeidet avsluttet siste dag i 2021, og siste oppdatering er i april 2021. I den konkluderte studiegruppen med at det ikke er noen objektiv måte å bedømme saken på, og det er viktig for Iupac å si fra og bestemme en regel eller konvensjon.

For forfatterne gleder det mer å plassere lutetium og laurence i gruppe 3, ved å plassere elementene i økende rekkefølge etter atomnummer, i tillegg til å unngå deling av d-blokken hvis den er representert med 32 kolonner (versjon der rekken av lantanider og aktinider er inkludert).

Skaffer Laurentius

Som et syntetisk element, De å skaffe av Laurentius finner sted i laboratoriet med partikkelakseleratorer. Supertunge grunnstoffer oppnås vanligvis på to måter: gjennom fusjonsreaksjoner eller gjennom radioaktivt forfall av et annet enda tyngre grunnstoff. Når det gjelder de mest brukte isotopene av Laurence, 256 og 260, er måtene å få det på ved å Kjernefysisk fusjon, det vil si at to lettere kjerner smelter sammen i laurencen.

I tilfelle av Laurentium-256, ioner av 11B kolliderer med atomer av 249Cf, danner Laurence og fire flere nøytroner, i henhold til reaksjonen:

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

På lignende måte er 260Lr kan produseres ved fusjon av ioner 18O, akselerert mot et mål på 249Bk, som har som biprodukter en alfapartikkel og tre nøytroner til:

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

Sjekk ut vår podcast: Partikkelakselerator: hva er det og hvordan fungerer det?

Forholdsregler med Laurence

Tiden da den største mengden laurence ble syntetisert var på 1970-tallet, da 1500 atomer av den ble produsert for studier. Dette betyr at elementet, til tross for at den er radioaktiv, har minimal risiko for ikke produseres i stor skala. Videre, i et kontrollert laboratorium, er disse risikoene forutsett og dermed praktisk talt kontrollert.

Laurences historie

Inngang til Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory, laboratoriet som først produserte Laurentium. [1]
Inngang til Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory, laboratoriet som først produserte Laurentium. [1]

element 103 Den ble først produsert i 1961, av amerikanske forskere ledet av Albert Ghiorso fra Lawrence Berkeley National Laboratory. Ved den anledning ble flere isotoper av californium, Cf, bombardert med ioner av bor, både av masse 10 og av masse 11. Alfa-partikkeldetektorer pekte på en ny åtte sekunders halveringstid, som forskerne tilskrev element 103.

Til tross for alfa-utslipp, den korte halveringstiden gjorde det vanskelig å identifisere elementet. Videre, ettersom målet var sammensatt av en blanding av californium-isotoper, hvis masse varierte fra 249 til 252, ble identifiseringen av massen til element 103 produsert også tvetydig. Det ble spekulert i at isotoper av element 103 med masse mellom 255 og 259 hadde blitt produsert, med 257 som det høyeste utbyttet.

I 1965 reagerte forskere ved Joint Institute for Nuclear Research i Dubna, Russland. 18eller med atomer av 243Am, produserer også tre isotoper av element 103, men med noen konflikter og forskjeller fra de som ble oppnådd ved Berkeley tidligere.

Imidlertid reagerte nye eksperimenter fra Berkeley-laboratorier med ioner av 14Hu h 15Nei med 248cm og ioner 11B og 10B med 249jf, slik at, i 1971, klarte å bevise en god del av resultatene som ble oppnådd på 1960-tallet og de konkluderte også med at den første isotopen som ble syntetisert av element 103 var den med masse 258.

Navnet på element 103, Laurentius, gjør en referanse til forskeren Ernest Orlando Lawrence, oppfinner av syklotronpartikkelakseleratoren, og ble gitt av Berkeley-forskerne. De foreslo fortsatt i utgangspunktet symbolet Lw, men i 1971 endret Iupac, til tross for å ha gjort navnet laurêncio offisielt, symbolet til Lr.

I 1992 reevaluerte arbeidet til Iupac Transfers Working Group arbeidet til Dubna- og Berkeley-gruppene på element 103. Som et resultat bestemte de i 1997 at æren for oppdagelsen av element 103 skulle deles mellom amerikanerne og russerne. Imidlertid ble navnet til slutt akseptert av begge parter, forble uendret.

Oppgaver løst på Laurentius

Spørsmål 1

Laurentium, symbol Lr og atomnummer 103, kan ikke finnes i naturen og må derfor produseres i laboratoriet. Dens mest stabile isotop har et massetall på 262. Hvor mange nøytroner finnes i Lr isotop 262?

A) 103

B) 262

C) 159

D) 365

E) 161

Vedtak:

Alternativ C

Antall nøytroner kan beregnes med følgende formel:

A = Z + n

Der A er massetallet, Z er atomnummeret (numerisk lik antall protoner) og n er antall nøytroner.

Ved å erstatte verdiene har vi:

262 = 103 + n

n = 262 - 103

n = 159

spørsmål 2

Halveringstiden til den mest stabile isotopen av det kjemiske elementet Laurentium (Lr, Z = 103) er 3,6 timer. Hvor lang tid, i timer, tar det før massen til denne isotopen er 1/8 av dens opprinnelige masse?

A) 3,6 timer

B) 7,2 timer

C) 10,8 timer

D) 14,4 timer

E) 18,0 timer

Vedtak:

Alternativ C

Ved hver halveringstid faller mengden Lr med det halve. Dermed antar vi at startmassen er lik m. Etter en halveringstid (3,6 timer) er massen av Lr som gjenstår halvparten, det vil si m/2. Etter ytterligere 3,6 timer (totalt 7,2 timer) blir massen m/4. Nå, med ytterligere 3,6 timer (10,8 timer totalt), halveres massen (som er i m/4) igjen, noe som gjør den til m/8, dvs. 1/8 av den opprinnelige massen.

bildekreditt

[1] DJSinop / lukkerstokk

Av Stefano Araújo Novais
Kjemilærer

Teachs.ru
Hva er røde blodlegemer?

Hva er røde blodlegemer?

PåRøde cellerer blodceller også kjent som røde blodceller eller erytrocytterDe spiller en viktig ...

read more
Typer korrosjon. De tre typene korrosjon

Typer korrosjon. De tre typene korrosjon

"Korrosjon" er et kjemisk begrep som ofte brukes i hverdagen for å referere til prosess med total...

read more
Phlogiston. Phlogiston teori

Phlogiston. Phlogiston teori

I lang tid var mysteriet om brannens opprinnelse gjenstand for filosofisk spekulasjon. Flere teor...

read more
instagram viewer