THE Laurentius je chemický prvok atómové číslo 113 periodickej tabuľky. Pretože je značne nestabilný, nie je možné ho získať z prírodných zdrojov, je potrebné ho syntetizovať v laboratóriu. K jeho produkcii dochádza prostredníctvom fúznych reakcií medzi zrýchleným iónom a iným ťažším atómom. Čo je pozoruhodné na vlastnostiach Laurentia, je jeho oxidačný stav rovný +3 vo vodných roztokoch a skutočnosť, že končí jeho elektronická distribúcia za 7 s2 5f14 7p1, namiesto 7s2 5f14 6d1.
Laurentium bolo prvýkrát vyrobené v roku 1961 v laboratóriách Berkeley v Kalifornii v Spojených štátoch. Potom bola objasnená jeho štruktúra a ďalšie izotopy v spolupráci so Spojeným ústavom pre jadrový výskum v meste Dubna v Rusku.
Jeho názov odkazuje na vedca Ernesta Orlanda Lawrencea, tvorcu cyklotrónového urýchľovača častíc. Polemika o Laurentiusovi sa týka jeho postavenia v Periodická tabuľka. Niektorí tvrdia, že by mala byť v skupine 3, zatiaľ čo iní vedci tvrdia, že by nemala.
Pozri tiež: Dubnium — syntetický prvok pomenovaný po ruskom meste Dubna
Zhrnutie o Laurentiusovi
Laurentium je posledným aktinidom v periodickej tabuľke.
Je to chemický prvok, ktorý sa v prírode nevyskytuje a musí byť vyrobený v laboratóriu, to znamená, že je to syntetický chemický prvok.
Najstabilnejší izotop Laurentia je 262lr, s časom polovičný život 3,6 hodiny.
Napriek tomu, že je a kov, jeho kovová forma nebola nikdy získaná v laboratóriu.
Vyrába sa fúznymi reakciami s použitím a Urýchľovač častíc.
Objavili ho v roku 1961 v laboratóriách Berkeley, Kalifornia, USA.
Jeho názov odkazuje na vedca Ernesta Orlanda Lawrencea, tvorcu cyklotrónového urýchľovača častíc.
Laurencove vlastnosti
Symbol: lr
Atómové číslo: 103
Atómová hmotnosť: 262 c.u.
Elektronická konfigurácia: [Rn] 7 s2 5f14 7p1
Najstabilnejší izotop: 262Lr (polčas rozpadu 3,6 hodiny)
Chemická séria: skupina 3, prvky f-bloku, aktinidy, kov, superťažké prvky
Vlastnosti Laurentiusa
Laurentium, symbol Lr a atómové číslo 103, je a kov patriaci do skupiny aktinidov. Prvky ako Laurentium sú kvôli veľkému počtu protónov a neutrónov v jadre nestabilné, čo znamená, že odpudivé sily jadra prekonávajú príťažlivé sily.
Z tohto dôvodu nie je žiadny z 12 známych izotopov laurence stabilný, pričom hmotnosť 262 má najdlhší polčas rozpadu: 3,6 hodiny. Takáto nestabilita neumožňuje získavanie laurencie z prírodných zdrojov, takže je potrebné ho syntetizovať v laboratóriu študovať a aplikovať.
Napriek tomu, že ide o kov, kovová vzorka laurencie nebola nikdy získaná. Ale v riešení, štúdie s týmto prvkom pokročili, a už bolo dokázané, že jeho stav oxidácia stabilnejší je +3, ako ostatné aktinidy. Tieto údaje dokonca súhlasia s predpoveďami, ktoré urobil Glenn Seaborgv roku 1949 o prvku 103.
Laurentiusova chémia je však dosť zvláštna. Napríklad jeho elektronická distribúcia mala skončiť o 7s2 5f14 6d1je však pozorované, že jeho konfigurácia končí na 7s2 5f14 7p1.
Toto je dôsledok toho, čo poznáme relativistický efekt, rozdiel od toho, čo sa pozorovalo, oproti tomu, čo sa očakávalo na základe relativity. Pri hodnotení takejto elektronickej distribúcie je možné vidieť, že podúroveň 7p Laurentia je stabilnejšia ako úroveň 6d.
To všetko komplikuje a výrazne zintenzívňuje nedostatok konsenzu na The regiónu ktorý The prvok patrí do periodickej tabuľky. Je to preto, že niektorí výskumníci obhajujú, že je v skupine 3 nižšie skandium, ytrium a lutécium, kvôli chemickej podobnosti s nimi, na základe údajov o Lr3+.
Iní tvrdia, že Laurentium a Lutétium, pretože majú úplnú podúroveň f, by nemali byť pod úrovňou ytrium, ale lantán (šiesta perióda) a aktínium (siedma perióda), keďže nemajú žiadnu f podúroveň s elektróny.
Na vyriešenie tohto problému vytvoril Iupac v decembri 2015 študijnú skupinu na určenie zloženia skupiny 3 periodickej tabuľky. Podľa inštitúcie sa práce skončili v posledný deň roku 2021 a posledná aktualizácia je v apríli 2021. Študijná skupina v ňom dospela k záveru, že neexistuje žiadny objektívny spôsob, ako túto otázku posúdiť, a je dôležité, aby sa Iupac vyjadril a určil pravidlo alebo konvenciu.
Pre autorov viac poteší zaradenie lutécia a laurénu do skupiny 3, umiestnenie prvkov v rastúcom poradí podľa atómového čísla, okrem toho, že sa vyhneme deleniu d-bloku, ak je reprezentovaný 32 stĺpcami (verzia, v ktorej je rad lantanoidov a aktinoidov zahrnuté).
Získanie Laurentiusa
Ako syntetický prvok, The získavanie Laurentius sa odohráva v laboratóriu s urýchľovačmi častíc. Superťažké prvky sa bežne získavajú dvoma spôsobmi: fúznymi reakciami alebo rádioaktívnym rozpadom iného ešte ťažšieho prvku. V prípade najpoužívanejších izotopov laurence, 256 a 260, spôsoby jeho získania sú Jadrová fúzia, teda dve ľahšie jadrá sa spájajú do laurencie.
V prípade Laurentia-256 ióny 11B sa zráža s atómami o 249Cf, čím sa vytvorí laurencia a ďalšie štyri neutróny, podľa reakcie:
\(\frac{249}{48}Cf+\frac{11}{5}B\rightarrow \frac{256}{103}Lr+4{_0^1}n\)
Podobným spôsobom, 260Lr sa môže vyrábať fúziou iónov 18O, zrýchlené smerom k cieľu 249Bk, ktorý má ako vedľajšie produkty alfa časticu a tri ďalšie neutróny:
\(\frac{249}{97}Cf+{\frac{18}{8}}O\frac{260}{103}Lr+{_2^4}\alpha+3{_0^1}n\)
Pozrite si náš podcast: Urýchľovač častíc: čo to je a ako to funguje?
Preventívne opatrenia s Laurenceom
Najväčšie množstvo laurencie sa syntetizovalo v 70. rokoch 20. storočia, keď sa z nej vyrobilo 1500 atómov na štúdium. To znamená, že prvok, napriek tomu, že je rádioaktívny, má minimálne riziko sa nevyrábajú vo veľkom. Okrem toho v kontrolovanom laboratóriu sú tieto riziká predvídané, a teda prakticky kontrolované.
Laurencov príbeh
![Vstup do Národného laboratória Ernesta Orlanda Lawrencea Berkeleyho, laboratória, ktoré ako prvé vyrobilo Laurentium. [1]](/f/0e95834023b972833255f0ca3cce734f.jpg)
prvok 103 Prvýkrát bol vyrobený v roku 1961, americkými vedcami pod vedením Alberta Ghiorsa z Lawrence Berkeley National Laboratory. Pri tejto príležitosti bolo niekoľko izotopov kalifornia, Cf, bombardovaných iónmi bórs hmotnosťou 10 a hmotnosťou 11. Alfa časticové detektory poukázali na novú aktivitu osemsekundového polčasu rozpadu, ktorú vedci pripísali prvku 103.
Napriek emisiám alfa, krátky polčas rozpadu sťažoval identifikáciu prvku. Okrem toho, keďže cieľ pozostával zo zmesi izotopov kalifornia, ktorých hmotnosti sa pohybovali od 249 do 252, identifikácia hmotnosti vyrobeného prvku 103 sa tiež stala nejednoznačnou. Špekulovalo sa, že boli vyrobené izotopy prvku 103 s hmotnosťou medzi 255 a 259, pričom 257 bol najvyšší výťažok.
V roku 1965 zareagovali vedci zo Spojeného ústavu pre jadrový výskum v ruskej Dubne 18alebo s atómami 243Am, tiež produkuje tri izotopy prvku 103, ale s určitými konfliktmi a rozdielmi od tých, ktoré sa získali predtým v Berkeley.
Nové experimenty laboratórií v Berkeley však reagovali s iónmi 14Huh 15Nie s 248cm a ióny 11B a 10B s 249Porov., takže, v roku 1971 sa podarilo preukázať veľkú časť výsledkov získaných v 60. rokoch a tiež dospeli k záveru, že prvým syntetizovaným izotopom prvku 103 bol izotop s hmotnosťou 258.
Názov prvku 103, Laurentius, robí a odkaz na vedca Ernesta Orlanda Lawrencea, vynálezca cyklotrónového urýchľovača častíc a bol daný výskumníkmi z Berkeley. Pôvodne stále navrhovali symbol Lw, ale v roku 1971 Iupac, napriek tomu, že oficiálne uviedol meno laurêncio, zmenil symbol na Lr.
V roku 1992 však práca pracovnej skupiny Iupac Transfers Working Group prehodnotila prácu skupín Dubna a Berkeley na prvku 103. V dôsledku toho v roku 1997 určili, že zásluhy za objav prvku 103 by sa mali rozdeliť medzi Američanov a Rusov. Názov však nakoniec prijali obe strany a zostal nezmenený.
Cvičenia vyriešené na Laurentius
Otázka 1
Laurentium, symbol Lr a atómové číslo 103, sa v prírode nenachádza, a preto sa musí vyrábať v laboratóriu. Jeho najstabilnejší izotop má hmotnostné číslo 262. Koľko neutrónov je prítomných v izotope Lr 262?
A) 103
B) 262
C) 159
D) 365
E) 161
Rozhodnutie:
Alternatíva C
Počet neutrónov možno vypočítať podľa nasledujúceho vzorca:
A = Z + n
Kde A je hmotnostné číslo, Z je atómové číslo (číselne sa rovná počtu protónov) a n je počet neutrónov.
Nahradením hodnôt máme:
262 = 103 + n
n = 262 - 103
n = 159
otázka 2
Polčas rozpadu najstabilnejšieho izotopu chemického prvku Laurentium (Lr, Z = 103) je 3,6 hodiny. Ako dlho v hodinách trvá, kým hmotnosť tohto izotopu dosiahne 1/8 jeho počiatočnej hmotnosti?
A) 3,6 hodiny
B) 7,2 hodiny
C) 10,8 hodiny
D) 14,4 hodiny
E) 18,0 hodín
Rozhodnutie:
Alternatíva C
Pri každom polčase sa množstvo Lr zníži na polovicu. Predpokladáme teda, že počiatočná hmotnosť sa rovná m. Po polčase rozpadu (3,6 hodiny) je hmotnosť Lr, ktorá zostáva, polovičná, to znamená m/2. Po ďalších 3,6 hodinách (spolu 7,2 hodiny) sa hmotnosť zmení na m/4. Teraz, po ďalších 3,6 hodinách (celkovo 10,8 hodiny), sa hmotnosť (ktorá je v m/4) opäť zníži na polovicu, čím sa stane m/8, teda 1/8 pôvodnej hmotnosti.
obrazový kredit
[1] DJSinop / shutterstock
Autor: Stefano Araújo Novais
Učiteľ chémie