元素

101 钔 纪念门捷列夫的元素

本文作者:漂泊
钔是第九个被合成的超铀元素,它以著名化学家德米特里·门捷列夫为名。门捷列夫发现了元素周期律并制作了第一张元素周期表,做出了卓越的贡献,是化学史上无可争议的重要人物。

钔的基本物理性质

分类 第ⅢB族▪锕系金属
原子序号原子量 101 (258)
电子配置 5f137s2
半衰期 55天(258Md)
发现者 A.Ghiorso, G. Seaborg, B.G.Harvey, G.R.Choppin
主要的同位素 256Md, 257Md, 258Md, 260Md
前后的元素 镄-钔-锘

钔的发现

1955年,加州大学伯克利分校的Glenn T. Seaborg、Gregory R. Choppin、Bernard G. Harvey、Stanley G. Thompson和Albert Ghiorso利用回旋粒子加速器加速α粒子轰击253Es获得了第101号元素。反应式为:253Es + 4He → 256Md + 1n。

Glenn T. Seaborg认为俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫 (Dmitri Mendeleev) 所开发的元素周期表在预测超铀元素性质的过程中发挥着非常重要的作用,为了纪念这位杰出的化学家,他将第101号元素命名为Mendelevium,符号为Md(中文译名为:钔)。钔是第九个被合成的超铀元素。

钔的合成使用了由Albert Ghiorso引入的反冲技术。靶标元素置于与粒子束相反的位置,反冲的原子会落在捕集箔上。所用的反冲靶标由Alfred Chetham-Strode研发的电镀技术生产,这种方法的产量很高。由于锿的产量很少,因此使用这种方法是必须的选择。反冲靶标由109个253Es原子组成,通过电镀铺在一张薄金箔上(也能使用Be、Al和Pt)。经过回旋加速器加速所获得的能量为41 eV的α粒子高速撞击该靶标,产生新元素。(α粒子束束流强度极高,每0.05 cm2的截面内每秒平均有6×1013颗α粒子) 靶标通常需要用水或液态氢冷却。粒子对撞结束后,一般会采用酸浸蚀法完全溶解薄金箔来采集箔片上新产生的元素,通过阳离子树脂交换柱后,洗脱出的新元素,如钔就可以得到分离及化学辨认。

钔的氧化态一般呈现出锕系元素常见的+3氧化态,并且在水溶液中占据主导的地位。它也有中等稳定的+2氧化态。 [1-7]

门捷列夫与元素周期表

德米特里·门捷列夫(Dmitri Mendeleev,Дми́трий Ива́нович Менделе́ев)是19世纪俄国著名化学家,也是化学史上最为重要的人物之一。他最重要的贡献是发现了化学元素周期律,并依照原子量,制作出了世界上第一张元素周期表。另外,他还在表中留下空位,并依据元素周期律预测了一些当时尚未发现的元素,如类硼、类铝和类硅等,这些元素都被后来的发现所证实,这些元素就是钪、镓、锗。元素周期表为预测和发现新元素指明了一条光明的道路。元素周期律作为化学研究中最重要、最基础的理论,科学指导了化学合成,极大推动了化工以及材料、健康、能源、农业等相关产业的发展。

元素周期表的发明具有非常深刻的意义,它把构成万物的基本元素组成了一个相互联系的完整体系,简单、清晰却非常深刻地揭示出复杂物质世界的内在规律。它的出现,使化学研究实现了从现象到本质的根本性飞跃,是化学作为一门科学的重要理论基石。从这个意义上说,元素周期表对于化学的重大意义,完全可以媲美于同时代的麦克斯韦方程对于物理学、达尔文进化论对于生物学的重大意义。

1869年,门捷列夫制作了第一张元素周期表,如今已经过去了150多年,元素周期表中的空位也早已被填满。118种元素,7个周期,16个族,元素周期表虽然简洁,但是却体现了科学最本质的规律,它的意义远远超出了化学领域本身。2018年,联合国教科文组织决定将2019年定为国际化学元素周期表年(the International Year of the Periodic Table of Chemical Elements)。在元素周期表每一个元素的背后,都有其故事,希望我们在使用元素周期表的同时,也可以了解其背后众多科学家在发现或合成化学元素的过程中所经历的艰苦历程,并铭记他们的贡献。 [8-10]

门捷列夫和早期的元素周期表

完整的元素周期表

参考文献

  • [1] Fournier, Jean-Marc (1976). “Bonding and the electronic structure of the actinide metals”. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 37 (2): 235–244. Bibcode:1976JPCS…37..235F. doi:10.1016/0022-3697(76)90167-0.
  • [2] Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), “The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”, Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729….3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
  • [3] Ghiorso, A.; Harvey, B.; Choppin, G.; Thompson, S.; Seaborg, Glenn T. (1955). New Element Mendelevium, Atomic Number 101. Physical Review. 98. pp. 1518–1519. Bibcode:1955PhRv…98.1518G. doi:10.1103/PhysRev.98.1518. ISBN 9789810214401.
  • [4] Choppin, Gregory R. (2003). “Mendelevium”. Chemical and Engineering News. 81 (36).
  • [5] Hofmann, Sigurd (2002). On beyond uranium: journey to the end of the periodic table. CRC Press. pp. 40–42. ISBN 978-0-415-28496-7.
  • [6] 101. Mendelevium – Elementymology & Elements Multidict. Peter van der Krogt.
  • [7] Silva, Robert J. (2006). “Fermium, Mendelevium, Nobelium, and Lawrencium” (PDF). In Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. 3 (3rd ed.). Dordrecht: Springer. pp. 1621–1651. doi:10.1007/1-4020-3598-5_13. ISBN 978-1-4020-3555-5. Archived from the original (PDF) on 2010-07-17.
  • [8] http://www.mendcomm.org/Mendeleev.aspx
  • [9] http://www.cas.cn/zjs/201912/t20191230_4729647.shtml
  • [10] https://people.wou.edu/~courtna/ch412/perhist.htm

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