?
103
Lr
|
外觀
|
---|
?色
(??)
[1]
|
?況
|
---|
名稱·
符號
·
序數
| ?(Lawrencium)·Lr·103
|
---|
元素類別
| ?系金屬
有?候被??是
?渡金?
|
---|
族
·
週期
·
區
| 3
·
7
·
d
|
---|
標準原子質量
| [266]
|
---|
?子排布
| [
Rn
] 5f
14
7s
2
7p
1
2, 8, 18, 32, 32, 8, 3
|
---|
歷史
|
---|
發現
| ??斯伯克利?家??室
?
杜布??合原子核?究所
(1961?1971年)
|
---|
物理性質
|
---|
物態
| 固?
(??)
|
---|
熔点
| 1900
K
,1627
°C
,2961
°F
((??))
|
---|
原子性質
|
---|
?化?
| 3
|
---|
??能
| 第一:478.6
kJ·mol
?1
第二:1428.0 kJ·mol
?1
第三:2219.1 kJ·mol
?1
|
---|
雜項
|
---|
晶???
| 六方密堆?
(??)
[2]
|
---|
CAS?
| 22537-19-5
|
---|
同位素
|
---|
主?目:
?的同位素
|
?
(英語:
Lawrencium
),是一種
人工合成
的
化學元素
,其
化學符號
?
Lr
,
原子序數
?103,是第11個
超?元素
,也是最後一個
?系元素
,有時也算作
第七週期
首個
過渡金屬
。?是一種極具
放射性
的
金屬元素
,其最長壽的
同位素
?-266的
半衰期
達11小時,不過壽命較短的?-260(半衰期3.0
分鐘
)因?可以較大規模地生?,較常使用於化學用途。如同所有原子序超過100的超
?
元素(transfermium element),?無法在
核反應爐
中通過
中子捕獲
大量生成,只能在
粒子加速器
中,以粒子撞擊較輕的元素來合成。由於無法大量生?且所有?同位素的
半衰期
都?短,?在基礎科學?究之外沒有任何實際用途。
1961年,
阿伯特·吉奧索
等人在
美?
加利福尼?
柏克萊
的
勞倫斯柏克萊國家實驗室
中,首次利用
硼
??
?
合成出了?元素。其名??自於
?旋加速器
的發明人、美?
物理?家
??斯特·??斯
[5]
。
化學實驗已?實了?的特性符合
?
的較重
同族元素
,具有+3
?化態
。因此,?可以被歸類?第7週期的第一個過渡金屬。然而,?的
價電子
組態
?s
2
p,而非其同族元素
?
、
?
、
?
的s
2
d構型。這意味著?在
元素週期表
中的位置可能比預期的更具波動性。
原子序大於?的元素稱?
超重元素
,皆?壽命短暫、放射性極高的人工合成元素。
??
[
??
]
超重元素的合成
[
??
]
超重元素
[a]
的
原子核
是在??不同大小的原子核
[b]
的聚?中?生的。粗略地?,??原子核的?量之差越大,?者就越有可能?生反?。
[12]
由?重原子核?成的物??作??子,被??原子核的
粒子束
??。??原子核只能在距?足?近的?候,才能
聚?
成一?原子核。原子核都?正?荷,?因?
??排斥力
而相互排斥,所以只有??原子核的距?足?短?,
强核力
才能克服??排斥力??生聚?。粒子束因此被
粒子加速器
大大加速,以使??排斥力?粒子束的速度相比?得微不足道。
[13]
施加到粒子束上以加速??的能量可以使??的速度?到
光速
的十分之一。但是,如果施加太多能量,粒子束可能?分崩?析。
[13]
不?,只是?得足?近不足以使??原子核聚?:???原子核逼近彼此?,??通常?融?一體?10
?20
秒,之後再分開(分開後的原子核不需要和先前相撞的原子核相同),而非形成?一的原子核。
[13]
[14]
?是因?在??形成??原子核的?程中,??排斥力???正在形成的原子核。
[13]
每一?目?和粒子束的特征在于其
截面
,???原子核彼此接近??生聚?的?率。
[c]
??聚?是量子效?的?果,其中原子核可通?
量子穿隧效應
克服??排斥力。如果??原子核可以在??段之后保持?近,?多?核相互作用??致能量的重新分配和平衡。
[13]
??原子核聚??生的原子核?于非常不?定,
[13]
被??
?合原子核
的
激??
。
[16]
?合原子核?了?到更?定的??,可能?直接
裂?
,
[17]
或是放出一些
中子
??走激?能量。如果激?能量太小,无法放出中子,?合原子核就?放出
γ射?
??走激?能量。???程?在原子核?撞后的10
?16
秒?生,??造出更?定的原子核。
[17]
原子核只有在10
?14
秒?不
衰?
,
IUPAC/IUPAP?合工作小?
才????是
化?元素
。???大?是原子核得到?的外?
?子
,?示其化?性?所需的??。
[18]
[d]
衰?和探?
[
??
]
粒子束穿?目?后,?到?下一?腔室??分?室。如果反??生了新的原子核,?就?存在于??粒子束中。
[20]
在分?室中,新的原子核??其?核素(原本的粒子束和其?反??物)中分?,
[e]
到?
半??探?器
后停止。????撞?探?器的?切位置、能量和到???。
[20]
???移需要10
?6
秒的??,因此原子核需要存在???的??才能被??到。
[23]
若衰?發生,衰變的原子核被再次??,??量位置、
衰?能量
和衰???。
[20]
原子核的?定性源自于强核力,但强核力的作用距??短,?着原子核越?越大,强核力?最外?的
核子
(
?子
和中子)的影??弱。同?,原子核?被?子之?,范?不受限制的??排斥力?裂。
强核力提供的
核?合能
以?性增?,而??排斥力?以原子序?的平方增?。后者增?更快,?重元素和超重元素而言?得越?越重要。
[25]
[26]
超重元素理???
[27]
及????到
[28]
的主要衰?方式,?
α衰?
和
自?裂?
都是??排斥引起的。
[f]
?乎所有?α衰?的核素都有超?210?核子,
而主要通?自?裂?衰?的最?核素有238?核子。
[28]
有限位??
在???衰?方式中抑制了原子核衰?,但原子核可以隧穿????,?生衰?。
[25]
[26]
放射性衰?中常?生α粒子是因?α粒子中的核子平均?量足?小,足以使α粒子有多余能量??原子核。
自?裂??是由??排斥力?原子核?裂而致,??生各?不同的?物。
[26]
?着原子序?增加,自?裂?迅速?得重要:自?裂?的部分半衰期?92?元素
?
到102?元素
?
下降了23??量?,
[33]
?90?元素
?
到100?元素
?
下降了30??量?。
[34]
早期的
液滴模型
因此表明有?280?核子的原子核的
裂???
?消失,因此自?裂??立??生。
[26]
[35]
之后的
核??模型
表明有大?300?核子的原子核?形成一?
?定?
,其中的原子核不易?生自?裂?,而是??生半衰期更?的α衰?。
[26]
[35]
?后的??表明??存在的?定?可能比原先?期的更?,?????命?系元素和?定?之?的原子核?生?形,?得?外的?定性。
[36]
???的超重核素
[37]
以及那些更接近?定?的核素
[33]
的??????比先前?期的更??生自?裂?,表明核??效??得重要。
[g]
α衰?由?射出去的α粒子??,在原子核衰?之前就能?定衰??物。如果α衰?或??的α衰??生了已知的原子核,?可以?容易地?定反?的原始?物。
[h]
因???的α衰?都?在同一?地方?生,所以通??定衰??生的位置,可以?定衰?彼此相?。
[20]
已知的原子核可以通????的衰?的特定特征???,例如衰?能量(或更具?地?,?射粒子的
?能
)。
[i]
然而,自?裂???生各?分裂?物,因此无法?其分裂?物?定原始核素。
[j]
嘗試合成超重元素的物理?家可以?得的信息是探?器收集到的信息,?原子核到?探?器的位置、能量、??以及?衰?的信息。他?分析?些?据???得出??,確認???是由新元素引起的。如果提供的?据不足以得出?造出?的核素??是新元素的??,且??察到的?象?有其?解?,就可能在解??据?出???。
[k]
歷史
[
??
]
1961年在
美?
加利福尼?
伯克利
的
??斯放射??室
中,由
阿伯特·吉奧索
、
西克?
(T.Sikkeland)、
拉希
(A.E.Larsh)等人??。元素符??Lw,后?改?Lr。
鑒於國際上?104至107號元素名均存在較大分?
,全國科學技術名詞化學名詞審定委員會根據1997年8月27日IUPAC正式對101至109號元素的重新英文定名,於1998年7月8日重新?定、公佈101至109號元素的中文命名,其中101號至103號元素仍使用原有的中文定名「
?
」(音同「門」)、「
?
」(音同「諾」)、「?」(音同「勞」)。
[48]
[49]
同位素
[
??
]
?共有14種已知的同位素,
質量數
分別?251-262、264和266
[50]
[51]
[52]
,以及一個
同核異構體
?-253m。
[50]
?的同位素全部都具有
放射性
,
半衰期
都不及12小時,其中壽命最長的是?-266,半衰期約10小時
[53]
,但化學實驗中通常使用其他較易製得的短壽命同位素(如?-256和?-260),因??-266只能作?更重、更難合成的
??
-270的
衰變?物
生成,於2014年在
?
-294的
衰變?
中首次探測到。
[53]
首次對?的化學?究中使用的同位素是?-256(半衰期27秒),現在則大多使用壽命較長的?-260(半衰期2.7分鐘)。
[50]
除了以上三種同位素外,其他較長壽的?同位素包括?-262(半衰期3.6小時)、?-264(3小時)、?-261(44分鐘)和?-255(22秒)
[50]
[54]
[55]
,剩餘同位素的半衰期都小於20秒,其中壽命最短的是?-251,半衰期27毫秒。
[52]
[54]
[55]
制??提?
[
??
]
最?的(
251
Lr到
254
Lr)和最重的(
264
Lr到
266
Lr)?同位素只能由105號元素
??
的同位素發生
α衰?
?生,而?量?于中等的同位素(
255
Lr到
262
Lr,包括最重要的兩個?同位素
256
Lr和
260
Lr)都可以通?用?原子核(?
硼
到
?
)???系元素(?
?
到
?
)來製得。
256
Lr可通?用70MeV的
硼
-11原子核??
?
-249所制得(?物??-256和四?中子),而
260
Lr可通?用
?-18
原子核??
?
-249所制得(?物??-260、一?
α粒子
和三?中子)。
[56]
由于
256
Lr和
260
Lr的半衰期都?短,不容易?行完整的化?提?,所以早期??中提?
256
Lr都是通?快速溶?萃取?行的。其中,?合?
?吩甲?三?丙?
(TTA)溶解在
甲基?丁?
(MIBK)中作?
有机相
,醋酸??溶液作?水相。之后,?有不同?荷(+2、+3或+4)的?子?在不同的pH范??分?被萃取到有机相中。但??方法不?分?出三价的?系元素,所以必?通?
256
Lr衰?所?放的8.24MeV的α粒子?行??。
[56]
最近的方法是通?α-?基?丁酸(α-HIB)?行快速??性洗?,以在充分的???分?出?命??的
260
Lr,?同位素可以用0.05M
?酸
?捕集器中除去。
[56]
注?
[
??
]
- ^
在
核物理?
中,原子序高的元素可??
重元素
,如82?元素
?
。超重元素通常指原子序大于
103
(也有大于100
[7]
或112
[8]
的定?)的元素。有定???超重元素等同于
?系后元素
,因此???未??的
超?系元素
不是超重元素。
[9]
- ^
2009年,由尤里·?加涅相引?的???表了他???通???的
136
Xe +
136
Xe反?合成??的?果。他?未能在??反?中?察到??原子,因此?置截面,??生核反?的?率的上限?2.5
pb
。
[10]
作?比?,????的反?
208
Pb +
58
Fe的截面?19
+19
-11
pb。
[11]
- ^
施加到粒子束以加速?的能量也?影?截面。??例子,在
28
14
Si
+
1
0
n
→
28
13
Al
+
1
1
p
反?中,截面??12.3 MeV的370 mb?化成18.3 MeV的160 mb,最高?是13.5 MeV的380 mb。
[15]
- ^
???也是普遍接受的?合原子核?命上限。
[19]
- ^
分?基于?生的原子核?比未反?的粒子束更慢地通?目??一点。分?器中包含??和磁?,?????粒子的影??因粒子的特定速度而被抵消。
?行????法
和反?能量的?量也有助于分?,?者?合可以??原子核的?量。
- ^
不是所有放射性衰?都是因???排斥力?致的,
β衰?
便是
弱核力
?致的。
- ^
早在1960年代,人?就已?知道原子核的基?在能量和形?上的不同,也知道核子??
幻?
?,原子核就?更?定。然而,??人?假?超重元素的原子核因??于畸形,无法形成核子??。
[33]
- ^
超重元素的原子核的?量通常无法直接?量,所以是根据?一?原子核的?量?接?算得出的。
[38]
2018年,
??斯伯克利?家??室
首次直接?量了超重原子核的?量,
[39]
?的?量是根据?移后原子核的位置?定的(位置有助于?定其?迹,??原子核的?荷比有?,因??移是在有磁?的情?下完成的)。
[40]
- ^
如果在?空中?生衰?,那?由于孤立系?在衰?前后的??量
必?保持守恒
,衰??物也??得?小的速度。???速度的比?以及相?的?能比?????量的比?成反比。衰?能量等于α粒子和衰??物的已知?能之和。
?些?算也适用于??,但不同之?在于原子核在衰?后不?移?,因???探?器相?。
- ^
自?裂?是由??科?家
格??基·弗廖?夫
??的,
[41]
而他也是
杜布??合原子核?究所
的科?家,所以自?裂?就成了杜布??合原子核?究所?常??的??。
[42]
??斯伯克利?家??室
的科?家??自?裂?的信息不足以??合成元素,他????自?裂?的?究?不?充分,无法?其用于??新元素,因????定?合原子核是不是??射中子,而不是?子或α粒子等??粒子。
[19]
因此,他?更喜?通???的α衰??新的同位素?已知的同位素?系起?。
[41]
- ^
??例子,1957年,
瑞典
斯德哥?摩省
斯德哥?摩
的???物理?究所???定102?元素。
[43]
早先?有?于?元素??的明??明,所以瑞典、美?、英???者?其命名?nobelium。后??明??定是??的。
次年,??斯伯克利?家??室无法重?瑞典的?果。他?宣布合成了?元素,但后?也被?回。
杜布??合原子核?究所?持??他?第一????元素,?建?把新元素命名?joliotium,
而??名?也?有被接受(他?后???102?元素的命名是?促的)。
[46]
由于nobelium??名?在三十年?已被?泛使用,因此?有更名。
[47]
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