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(Mendelevium)位于元素周期表第七周期,III B族,是一個人工合成元素,符號為Md(曾為Mv),原子序為101。鍆是系元素中具有放射性的超金屬元素,化合價主要是+2和+3價,鍆通常的合成方式是以α衰變撞擊元素。

1955年,由加利福尼亞大學伯克利分校教授吉奧索(A.Ghiorso)、格倫·西博格(G.Seaborg)、托馬斯·哈維BGHarvey)、肖邦(G.R.Choppin)等人,在回旋加速器中用α粒子(氦核)轟擊253Es(锿),锿與氦核結合,并發射出一個中子,而獲得了256Md。后來,蘇聯杜步納聯合核子研究所的3.1m重離子加速器上,用22Ne離子轟擊238U靶,也曾獲得數百個Md原子。

鍆(Mendelevium)以最先創建元素周期表德米特里·門捷列夫(Дми?трийИва?новичМенделе?ев)來命名。在尋找和合成新元素的過程中,周期律在長達差不多100年之久的時間里起著指南作用,鍆的發現和研究成為了周期律發現者最好的紀念碑。

鍆的人工合成量雖然很少,但危險化學品和職業病信息地圖中還是對其的攝入量進行了規定,鍆的年度攝入量限制為0.003mCi。

發現過程

1955年,加州大學伯克利分校的格倫·西博格(Glenn Seaborg),吉奧索(Albert Ghiorso)及其同事通過發射α粒子轟擊253Es原子核合成了101號元素256Md。伯克利大學加州分校的輻射實驗室對超鈾元素的合成并不陌生,合成101號元素似乎是一件相當簡單的事情,但事實并非如此。因為所用的253Es(锿)的原子數約為109個,根據理論計算,每次實驗只能生成一個Md原子。探索這個原子的關鍵在于用反沖法將它從锿靶中分離處來。

為此,該團隊開創了一種“反沖”技術,通過為產生的原子核提供足夠的能量離開目標并進入金箔并捕捉,從而實現目標重用。然而,這也是一種產量極低的合成方法,數小時的轟擊只能少量原子,且256Md的半衰期只有77分鐘,因此這些原子很快就會消失。

團隊在花費整整一年準備足夠的253Es后,通過圖示方法得到了鍆。靶子是一張鍍有薄層253Es的金箔,α束流向金箔射入。靶中反沖出來的鍆原子就由于α入射粒子的動量轉移以物理的方法從锿中分離出來,并由第二張金箔所捕獲。將第二張金箔溶于王水,再用以α-羥基異丁酸作為淋洗劑的陽離子交換法化學分離得到Md。最后,通過鍆的能自發裂變的子體256Fm來鑒定256Md。

為了紀念元素周期律的發現人德米特里·門捷列夫(Mendeleev),美國著名核物理學家格倫·西博格(Glenn Seaborg)在1955年美國物理學會舉行會議時,報告合成了第101元素,并把它命名為Mendeleerium,元素符號初訂為Mv。1957年,國際純粹化學和應用化學協會(IUPAC)所屬無機化合物物質命名委員會根據許多國家拼音字母中沒有“v”,將元素符號改為Md。

結構

鍆的外層電子結構為[Rn]5f137s2。

理化性質

物理性質

因為鍆的存在壽命十分短暫,科學家們懷疑是否能制出足夠稱量得出的數量,尚無具體研究內容,但可以通過模型理論計算其電離能等數據,不同模型計算得到的鍆的第一電離能數值有所不同,如下表所示:

化學性質

鍆的化學研究僅限于示蹤量的工作,一般采用256Md。Md在水溶液中呈+3價,能與其他錒系元素一起吸附于陽離子樹脂上,用α羥基異丁酸洗脫時,它在(Fm)之前洗脫下來。弱子在13mol/L的HCl中,它吸附于陰離子交換樹脂,用HCl洗脫時與Fm在一起或稍后于Fm而被洗脫。

鍆可以被許多還原劑如Zn粉、Hg齊、Cr3+等還原為Md2+。由電極電勢可知,Md3+易被還原為Md2+,利用該性質可以簡化Md與較輕的鋦后元素的分離。Md3+還能在含有乙酸鈉的HCl溶液中被Na-Hg齊還原為金屬,此時,90-100%的Md形成汞齊。Md在HCl溶液中電解,可以沉積在鉑片上。Md2+還可以與BaSO4共沉淀。Md在水溶液中除具有典型的+2和+3價之外,還有人得到+1價存在的事實。

制備、分離和提純

制備

利用α離子轟擊253Es即可制得256Md,反應如下:

利用離子轟擊鈾也可制得256Md:

分離和提純

第一步用反沖法從靶材料中分離出鍆。然后用磷酸二(2-乙基己基)或α-羥基異丁酸淋洗的離子交換法純化和分離鍆其它錒系元素。

同位素

因為已沒有β-放射性的Fm同位素,所以不再用中子俘獲反應制備Md的同位素,Md的同位素由加速的重離子轟擊重元素靶(如鈾或),或者用α粒子轟擊锿。

截至2011年,Md有12種同位素和兩種同質異能素,質量數在247-259之間,均有放射性。其中半衰期最長的為258Md,半衰期長達54天。半衰期最短的為247Md,半衰期只有2.9s。

毒性

鍆的人工合成量雖然很少,但危險化學品和職業病信息地圖中還是對其的攝入量進行了規定,鍆的年度攝入量限制為0.003mCi。

參考資料 >

Mendelevium | Md | CID 23943 - PubChem.Pubchem.2023-10-22

..2023-10-28

..2023-10-22

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