元素

99 锿 源自核爆的元素

本文作者:漂泊

锿是在氢弹爆炸的残留物中被发现的,它能自发的发出很强的辐射。为了纪念著名物理学家爱因斯坦,99号元素被命名为Einsteinium(锿)。

锿的基本物理性质

分类 第ⅢB族▪锕系金属
原子序号原子量 99 (252)
电子配置 5f117s2
密度 8.84 g/cm3
熔点 860 oC
形状 银白色金属
半衰期 20秒-400天
发现者 Albert Ghiorso
主要的同位素 252Es, 253Es
用途例 暂无
前后的元素 锎-锿-镄

锿的发现

1952年,在太平洋Enewetak环礁进行的代号“常春藤麦克”氢弹爆炸实验的残余物中,Albert Ghiorso 和他的同事发现了一种新元素。在对爆炸残余物的初步鉴定中,他们发现了一种钚的新的同位素244Pu。它可能是238U吸收了6个中子,在发生了两次β衰变形成的。多重中子吸收的过程本来被认为是非常罕见的,但是244Pu的发现使得研究人员认为铀核吸收更多的中子形成比锎更重的元素也是有可能的。Albert Ghiorso 和他的同事分析了采集了爆炸云尘埃的滤纸上的物质。利用离子交换的方法,略少于200个的99号元素原子在最终被发现。它由铀核吸收15个中子,再发生七次β衰变形成。氢弹爆炸提供的高中子流密度保证了其在衰变为更轻的元素之前就吸收足够中子形成99号元素原子。为了纪念20世纪中在原子和原子核科学中作出卓越贡献的著名物理学家爱因斯坦,第99号元素被命名为Einsteinium(锿)。 [1-5]

锿的性质与合成

锿是一种柔软的银白色金属,具有顺磁性。它也是一种柔软的金属,其体积模量只有15 GPa。锿容易形成+3氧化态。253Es的高放射性会使得它很明显地发光,并释放大量的热量。由于253Es每天都损失3%的质量,并依次衰变为锫和锎,这使得研究锿非常困难。锿是最后一种曾在宏观尺度下以纯元素形态被研究过的元素。

锿是在核反应堆中通过对锕系元素进行中子撞击而产生的。锿元素的主要来源是位于美国田纳西州橡树岭国家实验室的85 MW高通率同位素反应炉(HFIR),以及位于俄罗斯季米特洛夫格勒核反应器研究所(NIIAR)的SM-2环流反应器。这两个反应器都是专门用于制造超锔元素的(Z > 96)。两座设施的功率和通量相约,所以两者对超锔元素的生产量应该是相约的,但文献较少报道NIIAR所生产的超锔元素。该实验室通过对锔进行辐射,一般每次可生产数十克锎、数毫克锫和锿以及数皮克镄。

锿是一种高活性元素,因此要从锿化合物中提取纯锿金属,必须使用强还原剂。其中一种方法是使用锂来还原三氟化锿: EsF3 + 3 Li → Es + 3 LiF。但是,由于锿熔点很低,而且其辐射也会迅速破坏其自身结构,所以锿的蒸气压比氟化锂还要高。这大大降低了这条反应的效率。早期的制备程序中曾尝试用过这种方法,但研究人员很快就转用镧来还原三氧化二锿来制备锿:Es2O3 + La → 2 Es + La2O3 [6-8]

发光的锿

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein),出生于德国,是一位犹太裔物理学家。1905年,爱因斯坦获苏黎世大学物理学博士学位,并提出光子假设、成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖。同年,他发表了《论动体的电动力学》,提出相对性原理和光速不变原理,创立了狭义相对论,并给出了著名的质能关系式:E=mc2,为核能的开发奠定了理论基础。1915年他又创立广义相对论。相对论的建立从逻辑思想上统一了经典物理学,它严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空观和物质观,使得物理学在逻辑上成为完美的科学体系。

爱因斯坦也是一位反战斗士,为帮助对抗纳粹,1939年他在利奥·西拉德等人的协助下曾致信美国总统富兰克林·罗斯福、直接促成了曼哈顿划的启动,而二战后他积极倡导和平、反对使用核武器,并签署了《罗素—爱因斯坦宣言》。

爱因斯坦为现代物理学的发展做出了卓越的贡献,开创了现代科学技术新纪元,被公认为是继伽利略之后最伟大的物理学家。诺贝尔奖得主维格纳曾说:“我们所有人,都在爱因斯坦的庇荫之下…”。[9-12]

    Albert Einstein

参考文献

  • [1] Ghiorso, Albert (2003). “Einsteinium and Fermium”. Chemical and Engineering News. 81 (36): 174–175. doi:10.1021/cen-v081n036.p174.
  • [2] Seaborg, G.T., ed. (23 January 1978). Proceedings of the Symposium Commemorating the 25th Anniversary of Elements 99 and 100. Report LBL-7701.
  • [3] John Emsley Nature’s building blocks: an A-Z guide to the elements, Oxford University Press, 2003, ISBN 0-19-850340-7 pp. 133–135
  • [4] Hammond C. R. “The elements” in Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  • [5] Ghiorso, A.; Thompson, S.; Higgins, G.; Seaborg, G.; Studier, M.; Fields, P.; Fried, S.; Diamond, H.; Mech, J.; Pyle, G.; Huizenga, J.; Hirsch, A.; Manning, W.; Browne, C.; Smith, H.; Spence, R. (1955). “New Elements Einsteinium and Fermium, Atomic Numbers 99 and 100”. Phys. Rev. 99 (3): 1048–1049. Bibcode:1955PhRv…99.1048G. doi:10.1103/PhysRev.99.1048. Google Books
  • [6] Haire, Richard G. (2006). “Einsteinium”. In Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. 3 (3rd ed.). Dordrecht, the Netherlands: Springer. pp. 1577–1620. doi:10.1007/1-4020-3598-5_12. ISBN 978-1-4020-3555-5. Archived from the original on 2010-07-17.
  • [7] Hall, Nina (2000). The new chemistry. Cambridge University Press. pp. 9–11. ISBN 978-0-521-45224-3.
  • [8] Haire, R. G. & Eyring, L. (1994). “Lanthanides and Actinides Chemistry”. In K.A. Gscheidner, Jr.; et al. (eds.). Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. 18. North-Holland, New York. pp. 414–505. ISBN 978-0-444-81724-2.
  • [9] “Albert Einstein – Biography”. Nobel Foundation. Archived from the original on 6 March 2007. Retrieved 7 March 2007.
  • [10] Howard, Don A., ed. (2014) [First published 11 February 2004]. “Einstein’s Philosophy of Science”. Stanford Encyclopedia of Philosophy. The Metaphysics Research Lab, Center for the Study of Language and Information (CSLI), Stanford University. Retrieved 4 February 2015.
  • [11] Bodanis, David (2000). E = mc2: A Biography of the World’s Most Famous Equation. New York: Walker.
  • [12] Overbye, Dennis (24 November 2015). “A Century Ago, Einstein’s Theory of Relativity Changed Everything”. The New York Times. Retrieved 24 November 2015.

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