Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Лоренций – синтетикалық химиялық элемент, символы Lr (бұрын Lw) және атомдық нөмірі 103. Ол циклотрон ойлап тапқан, көптеген жасанды радиоактивті элементтерді ашуға пайда болған құрылғының авторы Эрнест Лоуренс құрметіне аталған. Лоренций – радиоактивті металл, он бірінші трансуран элементі және актинидтер қатарының соңғы мүшесі. 100-ден жоғары атомдық саны бар барлық элементтер сияқты, лоренцийді тек бөлшектерді үдеткіште, жеңіл элементтерді зарядталған бөлшектермен бомбалау арқылы ғана алуға болады. Қазіргі уақытта лоренцийдің он төрт изотопы белгілі; ең тұрақтысы – 266Lr, оның жартылай ыдырау периоды 11 сағат, бірақ химияда көбінесе 260Lr (жартылай ыдырау периоды 2,7 минут) қолданылады, себебі оны ірі көлемде өндіруге болады. Химиялық тәжірибелер лоренцийдің периодтық жүйеде лютецийдің ауыр гомологы ретінде қасиет танытатынын және үшвалентті элемент екенін растайды. Осылайша, оны 7-ші периодтың бірінші өтпелі металлы деп жіктеуге болады. Оның электрондық конфигурациясы периодтық кестедегі орнына сәйкес емес, гомологы лютецийдің s2d конфигурациясы орнына s2p конфигурациясына ие. Дегенмен, бұл лоренцийдің химиялық қасиеттеріне әсер етпейді. 1950-ші, 1960-шы және 1970-ші жылдары КСРО мен АҚШ-тағы зертханалардан лоренцийді синтездеу туралы әртүрлі сападағы көптеген мәлімдемелер жасалды. Элементтің ашылуына басымдық және оның атауы кеңес және американ ғалымдары арасында дау тудырды. Халықаралық таза және қолданбалы химия одағы (IUPAC) бастапқыда лоренцийді элементтің ресми атауы деп бекітіп, ашылу құрметін американдық командаға берді. Бірақ 1997 жылы бұл қайта қаралып, екі команда да ашылуға бірдей үлес қосты деп танылды, бірақ элементтің атын өзгертуге қол жеткізілмеді.
Lawrencium is a synthetic chemical element; it has symbol Lr (formerly Lw) and atomic number 103. It is named in honor of Ernest Lawrence, inventor of the cyclotron, a device that was used to discover many artificial radioactive elements. A radioactive metal, lawrencium is the eleventh transuranic element and the last member of the actinide series. Like all elements with atomic number over 100, lawrencium can only be produced in particle accelerators by bombarding lighter elements with charged particles. Fourteen isotopes of lawrencium are currently known; the most stable is 266Lr with half life 11 hours, but the shorter lived 260Lr (half life 2.7 minutes) is most commonly used in chemistry because it can be produced on a larger scale. Chemistry experiments confirm that lawrencium behaves as a heavier homolog to lutetium in the periodic table, and is a trivalent element. It thus could also be classified as the first of the 7th period transition metals. Its electron configuration is anomalous for its position in the periodic table, having an s2p configuration instead of the s2d configuration of its homolog lutetium. However, this does not appear to affect lawrencium's chemistry. In the 1950s, 1960s, and 1970s, many claims of the synthesis of lawrencium of varying quality were made from laboratories in the Soviet Union and the United States. The priority of the discovery and therefore the name of the element was disputed between Soviet and American scientists. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) initially established lawrencium as the official name for the element and gave the American team credit for the discovery; this was reevaluated in 1997, giving both teams shared credit for the discovery but not changing the element's name.
Кіріспе
Аса ауыр элемент
Superheavy element
Химиялық
1949 жылы актинидтер тұжырымдамасын жасаған Гленн Т. Сиборг 103-ші элементтің (ларенций) соңғы актинид болатынын және Lr³⁺ ионының сулы ерітіндіде Lu³⁺ ионындай тұрақты болатынын болжады. Бірақ ондаған жылдар өткен соң ғана 103-ші элемент синтезделді және бұл болжам тәжірибе жүзінде расталды. 1969 жылғы зерттеулер көрсеткендей, ларенций хлормен реакцияласып, LrCl₃ трихлоридін құрайтын өнімді түзеді. Оның ұшпақтығы курий, фермий және нобелий хлоридтеріне ұқсас, ал рутерфордий хлоридінен әлдеқайда төмен екені анықталды. 1970 жылы 256Lr-дің 1500 атомымен химиялық зерттеулер жүргізіліп, оны еківалентті (No, Ba, Ra), үшвалентті (Fm, Cf, Cm, Am, Ac) және төртвалентті (Th, Pu) элементтермен салыстырды. Ларенцийдің үшвалентті иондармен бірге экстракцияланғаны анықталды, бірақ 256Lr-дің қысқа жартылай өмір мерзімі элюция тізбегінде Md³⁺-дан бұрын элюцияланғанын растауға мүмкіндік бермеді. Лауренциум дигидридінің (LrH₂) молекуласында лауренциумның 6d орбиталы, лантан дигидридінен (LaH₂) айырмашылығы, байланысқа қатыспайды деп күтіледі. LaH₂-де La–H байланысы 2,158 Å, ал LrH₂-де Lr–H байланысы 2,042 Å болуы керек, себебі байланысқа қатысатын 7s және 7p орбиталдарының релятивистік жиырылуы мен тұрақтандырылуы, 5f және 6d субқабықтарының ядролық сипаттағы болуына байланысты. Жалпы, молекулалық LrH₂ және LrH тиісті таллий түрлеріне (таллийдің газ фазасында 6s²6p¹ валенттік конфигурациясы бар, лауренцийдің 7s²7p¹ сияқты) қарағанда лантинид түрлеріне көбірек ұқсайды деп күтіледі. Lr⁺ және Lr²⁺ иондарының электрондық конфигурациялары тиісінше 7s² және 7s¹ болады деп күтіледі. Алайда, лауренциумның барлық үш валентті электроны ионданып, кем дегенде формальды түрде Lr³⁺ катионын беретін жағдайларда, лауренциумның типикалық актинид және лютецийдің ауыр аналогы сияқты әрекет етуі күтіледі, әсіресе лауренциумның алғашқы үш иондану энергиясы лютецийдің энергиясына ұқсас болады деп болжанады. Сондықтан таллийден айырмашылығы, бірақ лютеций сияқты, лауренций LrH₃-ты LrH-дан қалыптастыруға бейімді, ал LrCO сонымен қатар белгісіз LuCO-ға ұқсас болады деп күтіледі, екі металдың да монокарбонилінде σ²π¹ валенттік конфигурациясы бар. pπ–dπ байланысы LrCl₃-де, LuCl₃-де және жалпы LnCl₃-де де күтіледі. [Lr(C₅H₄SiMe₃)₃]⁻ кешенді анионы лауренций үшін 6d¹ конфигурациясымен тұрақты болады деп күтіледі; бұл 6d орбиталы оның ең жоғары орналасқан молекулалық орбиталы болады. Бұл құрылымы лютецийдің аналогты қосылысының электрондық құрылысына ұқсас.
In 1949, Glenn T. Seaborg, who devised the actinide concept, predicted that element 103 (lawrencium) should be the last actinide and that the |Lr(3+) ion should be about as stable as |Lu(3+) in aqueous solution. It was not until decades later that element 103 was finally conclusively synthesized and this prediction was experimentally confirmed. 1969 studies on the element showed that lawrencium reacts with chlorine to form a product that was most likely the trichloride, |LrCl3. Its volatility was found to be similar to the chlorides of curium, fermium, and nobelium and much less than that of rutherfordium chloride. In 1970, chemical studies were performed on 1500 atoms of 256Lr, comparing it with divalent (No, Ba, Ra), trivalent (Fm, Cf, Cm, Am, Ac), and tetravalent (Th, Pu) elements. It was found that lawrencium coextracted with the trivalent ions, but the short half life of 256Lr precluded a confirmation that it eluted ahead of |Md(3+) in the elution sequence. In the molecule lawrencium dihydride (|LrH2), which is predicted to be bent, the 6d orbital of lawrencium is not expected to play a role in the bonding, unlike that of lanthanum dihydride (|LaH2). |LaH2 has La–H bond distances of 2.158 Å, while |LrH2 should have shorter Lr–H bond distances of 2.042 Å due to the relativistic contraction and stabilization of the 7s and 7p orbitals involved in the bonding, in contrast to the core like 5f subshell and the mostly uninvolved 6d subshell. In general, molecular |LrH2 and LrH are expected to resemble the corresponding thallium species (thallium having a 6s26p1 valence configuration in the gas phase, like lawrencium's 7s27p1) more than the corresponding lanthanide species. The electron configurations of |Lr(+) and |Lr(2+) are expected to be 7s2 and 7s1 respectively. However, in species where all three valence electrons of lawrencium are ionized to give at least formally the |Lr(3+) cation, lawrencium is expected to behave like a typical actinide and the heavier congener of lutetium, especially because the first three ionization potentials of lawrencium are predicted to be similar to those of lutetium. Hence, unlike thallium but like lutetium, lawrencium would prefer to form |LrH3 than LrH, and LrCO is expected to be similar to the also unknown LuCO, both metals having valence configuration σ2π1 in their monocarbonyls. The pπ–dπ bond is expected to be seen in |LrCl3 just as it is for |LuCl3 and more generally all the |LnCl3. The complex anion |[Lr(C5H4SiMe3)3](−) is expected to be stable with a configuration of 6d1 for lawrencium; this 6d orbital would be its highest occupied molecular orbital. This is analogous to the electronic structure of the analogous lutetium compound.
Атомдық
Лоренцийдің үш валентті электроны бар: 5f электрондары атом ядросында орналасқан. 1970 жылы лоренцийдің негізгі электрондық конфигурациясы Aufbau принципі бойынша [Rn]5f146d17s2 (жердегі терминдік символ 2D3/2) болып, лоренцийдің жеңіл гомологы лютецийдің [Xe]4f145d16s2 конфигурациясына сәйкес келетіндігі болжалданды. Бірақ келесі жылы бұл болжамды күмәнге ұшыратып, аномальды [Rn]5f147s27p1 конфигурациясын күткен есептеулер жарияланды. Соңғы зерттеулер мен есептеулер s2p ұсынысын растайды. 1974 жылғы салыстырмалы есептеулер екі конфигурация арасындағы энергия айырмашылығының аз екендігіне және негізгі күйдің қайсы екендігі белгісіз екендігіне қол жеткізді. Кейбір сілтілі металдардың мінез-құлқы болжалғанымен, адсорбция эксперименттері лоренцийдің сілтілі металдар сияқты моновалентті емес, скандий мен иттрий сияқты үшвалентті екенін көрсетеді. 2021 жылы лоренцийдің екінші иондалу энергиясының төменгі шегі (>13,3 eV) эксперименталды түрде табылды. Қазір s2p - лоренций атомның негізгі күй конфигурациясы деп танылса да, ds2 - қоздырғыштық энергиясы 0,156 eV, 0,165 eV немесе 0,626 eV деп есептелетін төмен күйдегі қоздырғыштық конфигурация болуы керек. Алайда, қысқа өмір сүретін изотоптар химиялық тәжірибелерде қолданылады, өйткені 266Lr қазіргі уақытта тек одан да ауыр және қиын элементтердің соңғы ыдырауы ретінде ғана өндірілуі мүмкін: ол 2014 жылы 294Ts ыдырауының тізбегінде табылды. Барлық басқа лауренций изотоптарының жартылай жойылу мерзімі 5 минуттан аз, ал олардың ең қысқасы (251Lr) 24,4 миллисекундты құрайды. Лоренций изотоптарының жартылай ыдырау мерзімі 251Lr-ден 266Lr-ге дейін бірқалыпты түрде өседі, 257Lr-ден 259Lr-ге дейін төмендейді. Ең ауыр және ең ұзақ өмір сүретін екі белгілі изотоп, 264Lr және 266Lr, дубнийдің ыдыраған өнімдері ретінде, тек төмен өнімділікпен ғана өндірілуі мүмкін, олардың аталары московий мен теннесин изотоптары болып табылады. 256Lr және 260Lr екіінің де жартылай жойылу мерзімі өте қысқа, сондықтан толық химиялық тазарту процесіне жол берілмейді. Сондықтан 256Lr-мен жасалған алғашқы тәжірибелерде тез еріткішпен экстракциялау қолданылды, органикалық фаза ретінде метилизобутилкетонда (MIBK) ерітілген хелат құралы - теноилтрифторацетон (TTA) және буферленген ацетат ерітіндісі ретінде сулы фаза қолданылды. Әр түрлі зарядты (+2, +3 немесе +4) иондар әр түрлі рН диапазонында органикалық фазаға бөлінеді, бірақ бұл әдіс үш қуатты актинидтерді бөліп алмайды, сондықтан 256Lr оның шығарылған 8,24 MeV альфа бөлшектері арқылы анықталуы керек. Соңғы әдістер α HIB-пен жылдам селективті элюция жасауға мүмкіндік берді, бұл ұзақ өмір сүретін 260Lr изотобын бөліп алуға жеткілікті уақыт берді, оны 0,05 М соляр қышқылымен ұстағыш фольгадан алып тастауға болады.
Lawrencium has three valence electrons: the 5f electrons are in the atomic core. In 1970, it was predicted that the ground state electron configuration of lawrencium was [Rn]5f146d17s2 (ground state term symbol 2D3/2), per the Aufbau principle and conforming to the [Xe]4f145d16s2 configuration of lawrencium's lighter homolog lutetium. But the next year, calculations were published that questioned this prediction, instead expecting an anomalous [Rn]5f147s27p1 configuration. more recent studies and calculations confirm the s2p suggestion. 1974 relativistic calculations concluded that the energy difference between the two configurations was small and that it was uncertain which was the ground state. Although some alkali metal like behaviour has been predicted, adsorption experiments suggest that lawrencium is trivalent like scandium and yttrium, not monovalent like the alkali metals. A lower limit on lawrencium's second ionization energy (>13.3 eV) was experimentally found in 2021. Even though s2p is now known to be the ground state configuration of the lawrencium atom, ds2 should be a low lying excited state configuration, with an excitation energy variously calculated as 0.156 eV, 0.165 eV, or 0.626 eV. However, shorter lived isotopes are usually used in chemical experiments because 266Lr currently can only be produced as a final decay product of even heavier and harder to make elements: it was discovered in 2014 in the decay chain of 294Ts. All other known lawrencium isotopes have half lives under 5 minutes, and the shortest lived of them (251Lr) has a half life of 24.4 milliseconds. The half lives of lawrencium isotopes mostly increase smoothly from 251Lr to 266Lr, with a dip from 257Lr to 259Lr. The two heaviest and longest lived known isotopes, 264Lr and 266Lr, can only be produced at much lower yields as decay products of dubnium, whose progenitors are isotopes of moscovium and tennessine. Both 256Lr and 260Lr have half lives too short to allow a complete chemical purification process. Early experiments with 256Lr therefore used rapid solvent extraction, with the chelating agent thenoyltrifluoroacetone (TTA) dissolved in methyl isobutyl ketone (MIBK) as the organic phase, and with the aqueous phase being buffered acetate solutions. Ions of different charge (+2, +3, or +4) will then extract into the organic phase under different pH ranges, but this method will not separate the trivalent actinides and thus 256Lr must be identified by its emitted 8.24 MeV alpha particles. More recent methods have allowed rapid selective elution with α HIB to take place in enough time to separate out the longer lived isotope 260Lr, which can be removed from the catcher foil with 0.05 M hydrochloric acid.