锘

title: 发现.
content: 102号元素的发现是一个复杂的过程,而来自瑞典、美国与苏联的团体皆声称最早发现它。而关于102号元素的第一篇完整浅且精确的检验报告则在1966年来自杜布纳联合原子核研究所 ( Joint Institute of Nuclear Research at Dubna)。  1957年瑞典诺贝尔研究所的物理学家第一次宣布了102号元素的发现。研究小组报告说,他们每隔半小时用碳-13撞击一个锔-96原子,并持续了二十五小时。标靶在两次撞击间进行离子交换反应。50次的撞击中有12次包含了会发光并有发出8.5±0.1百万电子伏特的α粒子的样品。观测到的半衰期为10分钟,并且被认为是锘-251或是锘-253的。不过α粒子也可能来自于一个由102号元素电子补捉而产生、短寿命的钔同位素。该团队提出锘(No)作为102号元素的名称,并立即由IUPAC批准。杜布纳团队于1968年表示此举是仓促的。隔年,劳伦斯伯克利国家实验室的科学家重复实验但无法找到任何不能以背景效应解释的8.5 MeV侦测结果。  1959年,瑞典团队试图解释伯克利团队在1958年为何无法发现102号元素,并坚持认为他们(瑞典团队)确实发现了它。不过,后来的实验显示:任何比259-锘(瑞典实验中不可能产生比它重的同位素)轻的同位素,半衰期皆小于三分钟,而瑞典团队的结果很可能来自钍 -225,钍具有8分钟的半衰期,并会迅速经历三重α衰变产生衰变能为8.53612MeV的钋-213。由于钍-225在所用反应中很容易产生,并且不会被其所用的化学方法分离出来,因此这个假设很有利。后来关于锘的研究也表明,二价状态比三价状态更稳定,因此发射α粒子的样品不能含有No,因为二价的No元素不会被其他三价锕系元素分离。因此,瑞典团队后来撤回了他们的声称,并将成果与背景效应联系起来。  由Albert Ghiorso,Glenn T. Seaborg,John R. Walton和TorbjørnSikkeland组成的伯克利团队于1958年宣称合成102元素。该团队使用新的重离子直线加速器(HILAC)并用碳-13和碳-12撞击锔原子(95%锔-244和5%锔-246)。他们无法确认瑞典声称的8.5 MeV侦测结果,而镄-250应来自 102(来自Cm -246),其半衰期约为3秒。1963年后期杜布纳的工实验证实在这个反应中可以产生 102,但实际上它的半衰期50 ± 10秒。1967年,伯克利队试图捍卫自己的结果,指出发现的同位素确实是镄-250,但半衰期测量结果发现实际上同位素是锔-244, 102的次产物,从更丰富的锎- 244产生。他们并将能量差异归因于“分辨率和漂移问题”,尽管这些问题以前没有被报告过,也应该会影响其他结果。1977年的实验也表明, 102确实具有2.3秒的半衰期。然而,1973年的工作也表明,镄-250 (半衰期1.8 s)也可能在反应中以所用能量形成。由此可知,很可能在该实验中没有实际产生锘。  1959年,该团队继续他们的研究并声称他们能够产生一种同位素,该同位素主要通过发射8.3 MeV的α粒子而衰变,半衰期为3 s,伴随着30%的自发裂变分支。此结果在当实被认为由锘-254产生,不过后来改为锘-253。但是,他们也指出,由于条件困难,不能确定是否有制造出锘。而伯克利团队决定采用瑞典团队提出的“nobelium”作为元素的名称,作为对他们的尊重。  同时,在杜布纳,合成102号元素的实验在于1958年以及1960年进行。1958年进行的第一次实验用氧-16撞击钚-239和-241,观察到一些能量稍微超过8.5 MeV的α衰变,并且它们被认为是 102造成的结果,尽管该团队也说该同位素不能排除是由铅或铋杂质所产生的(不会产生锘)。虽然后来于1958年进行的实验指出,新的同位素可以由汞、铅、铋、铊产生,不过科学家们仍然坚持认为,102号元素可以从这种反应中产生,提到半衰期不到30秒,衰变能量为(8.8±0.5)MeV。后来1960年的实验证明这些是背景效应,1967年的实验也将衰变能量降低到(8.6±0.4)MeV,但两个值都太高而不能对应到锘-253或锘-254的(8.5±0.1) MeV。杜布纳团队后来在1970年和1987年再次说明这些结果是没有定论的。  伯克利团队于1961年宣称在锎、硼与碳离子的反应中发现了103号元素。他们宣称制造出了同位素103,同时也声称合成了102号元素的α衰变同位素,而该同位素拥有15秒的半衰期以及8.2 MeV的α衰变能量。它们认为此粒子为102,而没有给出理由。这些数值并不符合现在已知No的数值,但符合No,而虽然这个同位素也许有出现在这个实验中,但当时并没有明确的确认它的产生。  杜布纳于1964年的实验中,将铀-238靶与氖离子的反应合成出102号元素,并检测元素102同位数的α衰变子体。生成物沿着银制捕捉箔运送并以化学方式纯化,而检测到250-镄以及252-镄。由于252-镄的产生,其母体102也被认为有被合成出来。而252-镄也可在这个反应中,由同时发射具有多余中子的α粒子的反应中直接被制造出来,因此科学家采取了步骤,确保镄-252不能直接进入银制捕捉箔中。那时检测到102的半衰期为8秒,远小于更近代、1967年所测的(3.2 ± 0.2)秒。进一步的实验于1966年进行,利用镅-243(氮-15,4n)102与铀-238(氖-22,6n)102的反应,测得102的半衰期为(50± 10)秒。在当时,这个数值与更早的柏克利数据之间的差异并没有被了解,然而后来的实验证明了在杜布纳实验中,异构体Fm的生成几率小于柏克利实验。事后,杜布纳的实验结果应是正确的,而可视为发现元素102的结论性实验。  杜布纳另一个非常具有信服力的实验于1966年发表,同样利用了两个反应,结论为:102的半衰期确实远超过柏克利实验的3秒。柏克利于1967年以及橡树岭国家实验室于1971年进行的晚期实验完整的确认了102号元素的存在,也确认了早期的观测。柏克利团队于1966年12月重复了杜布纳的实验,完整确认了这些实验,并且利用这些数据分配了他们之前就已经合成、但当时无法识别的同位素,并声称于1958年至1961年间发现了锘。  1969年,杜布纳团队进行化学实验,确认了锘表现为镱的较重同系物。俄罗斯的科学家将此元素命名为joliotium(符号为Jo),以纪念过世不久的科学家伊雷娜·约里奥·居礼(Irène Joliot-Curie)。这造成了持续几十年的元素命名争议,而不同的团队各自使用自己命的名称。  于1992年,IUPAC以及国际纯粹与应用物理学联合会(IUPAP)的超镄工作小组(Transfermium Working Group,TWG)重新审查了有关发现该元素的声称,并总结了只有杜布纳于1966进行的实验正确的检测并指出衰变后原子序为102的原子核。因此,杜布纳团队正式的被视为锘的发现者,尽管锘可能于1959年就被柏克利的团队侦测到。柏克利于次年批评了这项决定,并指出重新审理101~103号元素「无用而浪费时间」。另一方面,杜布纳认同了IUPAC的决定。  于1994年,在于一个解决元素命名争议的尝试中,IUPAC批准了102号至109号元素的名称。在102号元素方面,它批准了锘(Nobelium,符号No),原因为这个名称在三十年间已被广泛使用,而阿佛德.诺贝尔也应以这个方式纪念。由于1994年的命名大多不尊重发现者,引来了强烈的抗议,因此事后设置了一段评论期,而在1995年,IUPAC在一个新的计划中将元素102命名为𫓧(flerovium,符号Fl),以纪念前苏联核物理学家格奥尔基.佛雷洛夫()以及和他名称相同的佛雷洛夫原子反应实验室。这个计划没有被接受,而在1997年复原了「锘」这个名称。在今日,「𫓧」成了第114号元素的名称。
title: 性质.
title: 物理性质.
content: 在元素周期表中,锘位于锕系元素钔的右侧、铹的左侧,并位于镧系元素镱的下方。目前,大量制备锘金属是不可能的。然而,科学家已对关于锘的性质做出许多预测以及一些初步的实验结果。  镧系元素与锕系元素于金属态下,可以二价 (如铕、镱)或三价 (如大多数其他镧系元素)金属存在。前者的排列方式为f""s,而后者为f""ds。在1975年,约翰森(Johansson)以及罗森格伦 (Rosengren)检测了镧系以及锕系金属元素(皆为二价和三价金属)的凝聚力 (结晶热)的测量及预测值。结论为:由[Rn]5f7s 组态到[Rn]5f6d7s组态所增加的结合能不足以补偿将一个电子由5f升至6d,而这也适用于排序较后段的锕系元素;因此锿、镄、钔以及锘皆被预测为二价金属,然而锘尚未被确认为如此。二价态在锕系还没有结束前逐渐增加的普通性,与随着原子序增加而上升的5f电子相对稳定程度有关:这造成的效应之一为锘主要是二价而不是三价,这和其它镧系与锕系元素不同。在1986年,锘金属的升华热被估计为126千焦耳/摩尔,这个数值与锿、镄和钔的数值相近,而这支持了锘会形成二价金属的理论。如同其它后段的镧系元素(三价的铹除外),金属锘应呈现为面心立方体结构。二价金属锘的原子半径应大约为197皮米。锘的熔点预测为827°C,与相邻的钔之预测数值相同。它的密度预计为9.9±0.4g/cm。
title: 制备与纯化.
content: 锘的同位素大多以撞击锕系元素标靶(铀、钚、锔、锎或锿)产生,铹-262衰变后产出的锘-262除外。最常使用的到锘-255可利用碳-12撞击锔-248或锎-249产出(通常使用后者)。以每秒3兆个73百万电子伏特的碳-12离子照射350微克 公分 的锎-249标靶于十分钟内可产出大约1200个锘-255原子。  一旦成功做出了锘-255,便可使用类似于用于分离邻近锕系元素的方式将其分离出来。锘-255的反冲的动量会使它们远离标靶,并将它们带到标靶后面的金属箔(通常为铍,铝,铂和金),这时通常会同时使用气体(通常是氦气)来固定锘-255,并将它们以气流从反应室的小开口中带离。使用长毛细管,并在氦气中加入氯化钾,锘原子可以被输送几十米远。收集在金属箔上的锘可以用稀空气酸除去而不至于使金属箔完全溶解,然后可以利用其趋向二价态的性质(与其他三价锕系元素不同)来分离它们:在通常被使用的分离条件下((HDEHP)作为固定有机相,0.05 M盐酸作为流动相,或使用3M盐酸作为阳离子交换的洗脱液树脂柱),锘将通过色谱柱并分离,而其他三价锕系元素将留在色谱柱上。然而,如果使用金箔,因为以色谱层析柱分离出锘前须使用阴离子交换色谱法分离出金,所以该过程将会变复杂。

Summary: 锘(Nobelium)是一种人工合成元素,符号为No,原子序为102。它是以炸药发明者及科学贡献者阿佛烈·诺贝尔命名。锘是一种放射性金属,并且是第十个超铀元素及倒数第二个锕系元素。如同所有原子序超过100的元素,锘只能在粒子加速器中,由粒子撞击较轻之元素生成。已知有12种锘的同位素存在;最稳定者为半衰期为58分钟的锘-259,而化学上最常使用的是可被较大规模制造的锘-255(半衰期3.1分钟)。