Mendelevium

Den mendelevium er det grundstof af atomnummer 101, af symbol Md (tidligere Mv indtil 1957). Den har ingen stabil isotop : den mest stabile isotop, 258 Md, har en halveringstid på 55 dage. Dette element har ingen biologisk anvendelse og vil naturligvis medføre en radiologisk risiko, hvis det produceres i store mængder.

Mendelevium blev identificeret af Albert Ghiorso , Bernard Harvey (de) , Gregory Choppin (en) , Stanley Thompson (en) og Glenn Seaborg i 1955 . Dette element danner stærkt radioaktivt bombardement af einsteinium med helium-4 kerner .

Mendelevium blev navngivet til ære for Dmitry Mendeleev , far til det periodiske system .

Opdagelse

Mendelevium var det niende transuraniske element, der skulle syntetiseres. Det blev først syntetiseret af Albert Ghiorso , Bernard G. Harvey (de) , Gregory R. Choppin (i) , Stanley G. Thompson (i) og Glenn T. Seaborg i 1955 ved University of California , Berkeley . Forskere har produceret isotopen 256 Md ( halveringstid på ca. 77 minutter) ved bombardement af et mål på 253 Es af alfapartikler ( 4 He 2+ ) i cyklotronen 60 inches fra Berkeley Radiation Laboratory . 256 Md bliver således den første isotop af alle grundstoffer, der syntetiseres et atom ad gangen. I alt blev 70 atomer mendelevium produceret. Denne opdagelse er en del af et program, startet i 1952, for at bestråle plutonium med neutroner for at omdanne det til tungere actinider . Denne metode var vigtig, da neutronindfangning , der tidligere blev anvendt til syntese af transuranics, er ineffektiv på grund af fraværet af beta-henfald blandt isotoperne af fermium, hvilket skulle give det næste element, mendelevium, og også på grund af den korte halveringstid på 258 Fm, som således udgør en hindring for succesen med neutronindfangning.

For at kontrollere, om mendelevium-produktion var mulig, beregnede gruppen, at antallet af producerede atomer tilnærmelsesvis skulle være lig med produktet af antallet af atomer i målet, målets tværsnit , strålens intensitet ion og bombardementstid; sidstnævnte faktor er knyttet til produktets halveringstid. I betragtning af de forskellige parametre bør der produceres ca. et atom pr. Eksperiment. Under optimale betingelser forventedes således syntesen af kun et atom af element 101 pr. Eksperiment. Denne beregning viste, at syntesen af mendelevium var mulig, idet eksperimenterne blev lanceret. Målet med einsteinium 253 kunne let produceres ved bestråling af plutonium : et års bestråling måtte give en milliard atomer, og dets halveringstid på tre uger betød, at synteseforsøgene kunne udføres en uge efter adskillelse og oprensning af einsteinium produceret for at gøre det til et mål. Det var imidlertid nødvendigt at forbedre cyclotronen for at opnå tilstrækkelig intensitet i størrelsesordenen 1014 alfapartikler pr. Sekund.

Choppin foreslog at bruge α-hydroxyismørsyre til at adskille mendelevium-atomer fra dem af de lettere actinider, der også blev produceret under syntese. Selve syntesemetoden krævede en teknik, der bruger rekylen af de producerede mendeleviumatomer, introduceret af Albert Ghiorso. Til denne teknik placeres einsteinium på den modsatte side af den del af målet, der vender mod alfapartikelstrålen, hvilket tillader rekyl af mendelevium-atomer, der skal have haft nok momentum til at forlade målet og holdes tilbage på. Et guld blad. Denne teknik giver et meget godt udbytte, der er nødvendigt af den lille mængde einsteinium af målet. Målet er således sammensat af ca. 109 atomer på 253 Es deponeret ved galvanisering på et tyndt guldblad. Det blev bombarderet med 41 MeV alfapartikler på Berkeley cyklotron med en høj intensitet på 6 × 10 13 partikler pr sekund på en overflade på 0,05 cm 2 . Målet blev afkølet med vand eller flydende helium, og folien kunne udskiftes.

De første eksperimenter blev udført i September 1954. Intet alfa-henfald af et mendelevium-atom blev observeret. I overensstemmelse hermed foreslog Ghiorso, at det producerede mendelevium er fuldstændig henfaldet ved elektronindfangning i fermium, og at syntesen skal gentages, denne gang på udkig efter spontane fissionsbegivenheder . Syntesen genstartes iFebruar 1955.

På dagen for opdagelsen blev den 19. februar, alfa-bestrålingen af Einsteinium-målet blev spredt over tre sessioner på tre timer. Cyklotronen blev placeret på University of California campus , væk fra Radiation Laboratory . Stillet over for denne situation blev der indført en kompleks procedure. Ghiorso tog arkene fra modtagerenheden (der var tre mål og tre modtagende enheder) fra cyklotronen og overgav dem til Harvey; sidstnævnte brugte aqua regia til at opløse dem og passere dem gennem en søjle af anionbytterharpiks for at adskille de transuraniske elementer fra guld og andre produkter. Med de resulterende dråber af opløsning introduceret i et reagensglas , rejste Choppin og Ghiorso sig hurtigst muligt til strålelaboratoriet . Når de var der, brugte Thompson og Choppin en søjle af kationbytterharpiks og α-hydroxyismørsyre. Opløsningsdråberne blev opsamlet på platineskiver og tørret under varmelamper. De tre diske menes at indeholde henholdsvis fermium, ingen nye grundstoffer og mendelevium. Endelig blev disse diske anbragt i en enhed, der tillod optagelse af spontane fissionsbegivenheder, hvorved antallet og tidspunktet for henfaldet afsløredes. Således var påvisningen ikke direkte, men var baseret på observation af spontane fissionshændelser, der forekommer i sonens isotop af mendelevium ved elektronindfangning, 256 Fm. Fem sådanne begivenheder blev identificeret, fire tilstrækkelige til at bevise den kemiske identifikation af element 101. Yderligere analyser og yderligere eksperimenter viste, at isotopen af produceret mendelevium havde et massetal på 256 og henfaldet ved elektronindfangning i fermium 256 med en halveringstid på ca. 1,5 timer

Opdagerne besluttede at navngive elementet 101 "mendelevium" efter den russiske kemiker Dmitri Mendeleïev for hans bidrag til konstruktionen af det periodiske system . Da denne opdagelse fandt sted i sammenhæng med den kolde krig , måtte Seaborg overbevise den amerikanske regering om, at det foreslåede navn for element 101 kom fra en russisk kemiker. Navnet "mendelevium" blev accepteret af International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) i 1955 med symbolet "Mv" , der blev ændret til "Md" på den næste generalforsamling i IUPAC ( Paris , 1957).

Syntese og adskillelse

Mendelevium lette isotoper ( 245 Md til 247 Md) produceres primært ved bombardement af 209 Bi- mål med 40 Ar , mens lidt tungere isotoper ( 248 Md til 253 Md) produceres ved bombardement af plutonium- mål ( 239 Pu og 240 Pu ) eller americium ( 241 Am og 243 Am ) med carbon ( 12 C og 13 C ) eller nitrogen ( 14 N og 15 N ). Isotoper 254 Md til 258 Md produceres ved at bombardere einsteinium-isotoper 253 Es, 254 Es og 255 Es med alfapartikler. 259 mia syntetiseres som et henfald produkt af 259 nr og 260 mia kan fremstilles ved bombardement af 254 Es med 18 O .

Selvom den ikke har den længste halveringstid blandt isotoperne af mendelevium, er 256 Md den mest almindeligt anvendte isotop til kemiske eksperimenter på grund af dens lette produktion: mere end en million atomer i timen af disse isotoper kan produceres ved bombardement på 253 Es af alfapartikler .

Rekylen af Mendelevium 256-atomer kan bruges til at flytte dem væk fra det einsteinium-mål, hvorfra de er produceret, og deponere dem på et tyndt metalplade (især beryllium , aluminium , platin eller guld ), der ligger lige bag målet. Denne teknik eliminerer behovet for kemisk adskillelse fra målet, hvilket muliggør genbrug af einsteinium-målet. Den mendelevium kan derefter separeres fra arket og spaltningsprodukter ved opløsning af folie med syre efterfulgt af copræcipitation af mendelevium med fluorid lanthan og derefter bruge en harpiks til kationbyttersøjle med en vandig opløsning til 10% ethanol mættet med saltsyre , som en elueringsmiddel . Imidlertid, hvis folien er lavet af guld og tynd nok, er det lettere at opløse guldet i aqua regia, inden de trivalente actinider adskilles fra guldet ved anionbytterkromatografi , idet eluenten er saltsyre.

Mendélévium kulstofprodukterne kan også sænkes direkte i en gas (normalt af helium ) pumpet ud af reaktionskammeret og dermed transporteres (lange afstande kræver aerosol af kaliumchlorid i transportgassen) gennem et kapillarrør til efterfølgende analyse.

Ejendomme

Fysiske egenskaber

Værdien af mendeleviums smeltepunkt estimeres til 827 ° C , et skøn identisk med det omkringliggende element, nobelium. Dens tæthed , anslås til at være ca. 10,3 ± 0,7 g · cm -3 .

Kemiske egenskaber

De vigtigste data om kemi af mendelevium vedrører elementet i opløsning, hvor det kan tage oxidationsgraderne +3 eller +2. +1 oxidationsgraden blev også rapporteret uden bekræftelse.

Før opdagelsen af mendelevium forudsagde Seaborg og Katz overvejelsen af elementet i den trivalente tilstand i vandig opløsning, og at det derfor skulle have egenskaber svarende til andre lanthanider og trivalente actinider. Efter syntesen af elementet i 1955 blev disse forudsigelser bekræftet, først ved observation af dets eluering lige efter fermium i proceduren til ekstraktion trivalente actinider under dens opdagelse, derefter i 1967 under co-udfældning af mendelevium hydroxid og fluorid med trivalent lanthanidsalte.

Under reducerende betingelser kan mendelevium (III) let reduceres til mendelevium (II), som er stabil i vandig opløsning. Den standard reduktionspotentiale af parret E ° (Md 3+ → Md 2+ ) blev anslået i 1967 ved -0,10 V eller -0,20 V . I 2013, blev denne værdi målt ved -0.16 ± 0,05 V . Til sammenligning, E ° (Md 3+ → Md 0 ) skal være lig med ca. -1,74 V og E ° (Md 2+ → Md 0 ) til ca. -2.5 V .

I 1973 meddelte russiske forskere syntesen af mendelevium (I) ved at reducere højere grader af oxidation af elementet ved hjælp af samarium (II). Det er blevet identificeret som stabil i neutral opløsning i en blanding af vand og ethanol og homolog med cæsium (I). Imidlertid kunne efterfølgende eksperimenter ikke identificere mendelevium (I) og viste, at reduceret mendelevium opfører sig som divalente grundstoffer og ikke som monovalente alkalimetaller . Det russiske hold gennemførte ikke desto mindre omfattende undersøgelser af samkrystallisation af mendelevium med alkalimetalchlorider og konkluderede, at mendelevium (I) derefter dannes og kan danne blandede krystaller med divalente grundstoffer og dermed samkrystalliserer med dem. Status for oxidationsgrad +1 er således ikke klart defineret.

Selvom E ° (Md 4+ → Md 3+ ) blev forudsagt i 1975 at være ca. + 5,4 V , hvilket tyder på, at mendelevium (III) let kunne oxideres til mendelevium (IV), blev eksperimenter udført i 1967 med natriumbismuthatet som oxidationsmiddel tillod ikke oxidation af mendélévium (III) mendélévium (IV).

Seksten radioisotoper af mendelevium blev karakteriseret fra 245 Md til 260 Md samt fem nukleare isomerer .

Noter og referencer

(fr) Denne artikel er helt eller delvist taget fra Wikipedia-artiklen på engelsk med titlen " Mendelevium " ( se forfatterlisten ) .

(i) David R. Lide, Gummibibelen , CRC,2009, 89 th ed. , s. 10-203
(i) David R. Lide, Gummibibelen , CRC Press,2009, 90 th ed. , 2804 s. , Indbundet ( ISBN 978-1-420-09084-0 )
(en) Jean-Marc Fournier , " Bonding and the electronic structure of the actinide metals " , Journal of Physics and Chemistry of Solids , vol. 37, nr . 2 1976, s. 235-244 ( DOI 10.1016 / 0022-3697 (76) 90167-0 , Bibcode 1976JPCS ... 37..235F , læs online )
(i) Michael Thoennessen , Opdagelsen af isotoper , Springer International Publishing,1 st januar 2016( ISBN 978-3-319-31761-8 og 9783319317632 , DOI 10.1007 / 978-3-319-31763-2_5 , læs online ) , s. 67–85.
(i) G. Audi , O. Bersillon J. Blachot og AH Wapstra , " Den NUBASE vurdering af nukleare og henfald egenskaber " , Nuclear Physics A , den NUBASE 2003 og atommasse vurderinger, vol. 729, nr . 1,22. december 2003, s. 3–128 ( DOI 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001 , læst online , adgang til 22. december 2016 ).
(i) Andreas Türler og Valeria Pershina , " Advances in Production og kemi af de tungeste Elements " , Chemical Reviews , bd. 113, nr . 213. februar 2013, s. 1240 ( ISSN 0009-2665 , DOI 10.1021 / cr3002438 , læs online ).
(en) A. Ghiorso , B. Harvey , G. Choppin , S. Thompson og G. Seaborg , “ New Element Mendelevium, Atomic Number 101 ” , Physical Review , bind. 98, nr . 5,1955, s. 1518–1519 ( ISBN 9789810214401 , DOI 10.1103 / PhysRev.98.1518 , Bibcode 1955PhRv ... 98.1518G , læs online ).
(in) Gregory R. Choppin , " Mendelevium " , Chemical and Engineering News , bind. 81, nr . 36,2003( læs online ).
G. Audi , O. Bersillon , J. Blachot og AH Wapstra , " The N UBASE evaluering of nuclear and decay properties ", Nucl. Phys. A , bind. 729,2003, s. 3–128 ( DOI 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001 , Bibcode 2003NuPhA.729 .... 3A , læs online ).
(in) Hofmann, Sigurd, uran er hinsides: rejse til slutningen af det periodiske system , CRC Press ,2002( ISBN 0-415-28496-1 , læs online ) , s. 40–42.
(en) Hall, Nina, Den nye kemi , Cambridge University Press ,2000( ISBN 0-521-45224-4 , læs online ) , s. 9–11.
(i) Kemi, Proceedings of IUPAC-konferencen ,1955( læs online ).
(in) Chemistry, Proceedings of the Conference IUPAC ,1957( læs online ).
(da) Robert J. Silva, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements , Springer ( ISBN 978-1-4020-3555-5 , læs online [PDF] ) , kap. 13 (“Fermium, Mendelevium, Nobelium og Lawrencium”) , s. 1630-1633.
CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press,2011( ISBN 1439855110 ) , s. 4.121–4.123
Jean-Marc Fournier , " Bonding and the electronic structure of the actinide metals ", Journal of Physics and Chemistry of Solids , bind. 37, nr . 21976, s. 235–244 ( DOI 10.1016 / 0022-3697 (76) 90167-0 , Bibcode 1976JPCS ... 37..235F ).
Silva, pp. 1635–6
Atsushi Toyoshima , Zijie Li , Masato Asai , Nozomi Sato , K. Tetsuya Sato , Takahiro Kikuchi , Yusuke Kaneya Yoshihiro Kitatsuji , Kazuaki Tsukada , Yuichiro Nagame Matthias Schädel , Kazuhiro OOE Yoshitaka Kasamatsu , Atsushi Shinohara , Hiromitsu Haba og Julia Selv , ” Måling af Md 3+ / Md 2+ reduktionspotentialet undersøgt med flow-elektrolytisk kromatografi ”, Uorganisk kemi , bind. 52, nr . 21, 11. oktober 2013, s. 12311–3 ( DOI 10.1021 / ic401571h ).

Se også

eksterne links

(da) “ Tekniske data for Mendelevium ” (adgang til 11. august 2016 ) med de kendte data for hver isotop på undersider

Hej

Være

IKKE

Født

Ikke relevant

Det

Eller

jeg

Det

Det her

Om eftermiddagen

Havde

D y

Læs

Dit

Knogle

På

Kunne det

Ingen

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

alkali metaller	Alkalisk jord	Lanthanider	overgangsmetaller metaller	Dårlige metaller	Metal- loids	Ikke- metaller	halo -gener	Ædle gasser	Varer uklassificeret
		Actinides
		Superactinider