Lawrenci

El lawrenci és un element sintètic de la taula periòdica que pertany a la sèrie dels actinoides, el símbol del qual és el Lr i el seu nombre atòmic és 103. Fou sintetitzat per primera vegada el 1961 per un equip estatunidenc liderat per Albert Ghiorso de la Universitat de Califòrnia a Berkeley bombardejant nuclis de californi amb cations de bor accelerats en el ciclotró del Berkeley Radiation Laboratori. Fou nomenat en honor del físic estatunidenc Ernest Lawrence, inventor del ciclotró. El 1965 investigadors soviètics també aconseguiren sintetitzar-lo bombardejant àtoms d'americi amb cations d'oxigen. Aquests isòtops i els que s'han observat posteriorment en cadenes de desintegració d'elements més massius són molt inestables. El lawrenci 266 té el període de semidesintegració més llarg, 11 h. A causa d'aquesta inestabilitat no té cap aplicació, excepte les científiques.

Història 

El lawrenci no és present a la natura i fou sintetitzat pels científics de la Universitat de Califòrnia a Berkeley Albert Ghiorso (1915-2010), el noruec Torbjørn Sikkeland (1923-2014), Almon E. Larsh (1939) i Robert M. Latimer (1934-1998) el 14 de febrer de 1961 al Berkeley Radiation Laboratory (ara anomenat Lawrence Berkeley National Laboratory). Bombardejaren a l'accelerador d'ions pesants HILAC (Heavy Ion Linear Accelerator) una barreja de 3 μg dels isòtops de més període de semidesintegració del californi (nombre atòmic Z = 98) amb isòtops de bor 10 i 11 (Z = 5) i obtingueren l'isòtop lawrenci 258 (inicialment determinaren que era el lawrenci 257). Anomenaren el nou element en honor del físic estatunidenc Ernest O. Lawrence (1901-1958), que havia inventat el ciclotró i li assignaren el símbol Lw. Les reaccions, amb el californi 252, foren:

^252_98Cf + ^10_5B -> ^258_103Lr + 4 ^1_0n^252_98Cf + ^11_5B -> ^258_103Lr + 5 ^1_0n

El símbol inicialment fou Lw, però el 1963 la Unió Internacional de Química Pura i Aplicada el canvià per Lr per adaptar-lo a la normativa aprovada. L'equip de científics soviètics format per E. D. Donets, V. A. Sxógolev i V. A. Ermakov, de l'Institut de Recerca Nuclear de Dubna, produí el 1965 l'isòtop lawrenci 256 (26 segons de període de semidesintegració) segons la reacció:

^243_95Am + ^18_8O -> ^256_103Lr + 5 ^1_0n

Propietats 
El lawrenci es comporta més com els elements tripositius de la sèrie dels actinoides que com el nobeli, al qual segueix a la taula periòdica, predominantment dipositiu.

Els experiments duts a terme el 1969 amb l'element van mostrar que reaccionava amb el clor per obtenir el que semblava ser clorur de lawrenci(III) LrCl3. Estudis posteriors amb lawrenci 260 van confirmar la trivalència del lawrenci en comparar el temps d'elució amb el d'altres actinoides, cosa que va permetre determinar el radi iònic del catió Lr^3+ (88,1 ± 0,1 pm) i la seva entalpia d'hidratació (−3.685 ±13 kJ/mol). Així es va deduir que la contracció actinoide al final de la sèrie era superior que l'anàloga contracció lantanoide, amb l'excepció del lawrenci a causa dels efectes relativistes.

Tot i això, encara que l'estabilitat relativista dels electrons 7s preveia l'existència d'ions Lr+, els diferents experiments per reduir Lr^3+ a Lr^2+ o Lr^+ han resultat infructuosos. D'aquesta manera, la configuració electrònica del lawren-ci ha presentat certes controvèrsies perquè fins i tot molt recentment se li han assignat indistintament les configuracions 7s27p1 o 7s26d1. Tot i això, l'any 2015 es calculà experimentalment el seu primer potencial d'ionització, IP1 (4,96 eV a l'isòtop lawrenci 256). Aquest valor d'IP1 és significativament més baix que el del luteci i inferior al de tots els lantanoides i actinoides, de manera que es confirma la configuració de capa tancada 5f14 i 7s2 amb un electró addicional dèbilment enllaçat a l'orbital de valència. Els càlculs teòrics realitzats considerant els efectes relativistes concorden amb aquest valor i prediuen un valor del nivell 7s27p1/2 del Lr ~ 180 meV inferior que el del nivell 7s26d3/2, i semblen confirmar la primera com la configuració electrònica de l'element. Aquest fet ha suscitat diferents propostes per a la ubicació del lawrenci a la taula periòdica: bé al grup 3 al costat del Sc, Y i Lu, o bé al final del bloc f, amb dues sèries de quinze elements: La–Lu i Ac –Lr. Els estudis realitzats en models simples de monohidrurs i trihidrurs, monocarbonils o triclorurs apunten aquesta darrera possibilitat perquè suggereixen que no hi ha diferències químiques significatives entre el Lr i altres lantanoides. De fet, la IUPAC, a fi d'afrontar aquesta qüestió, creà un grup de treball l'any 2015 per establir una recomanació en l'elecció dels elements que han de conformar el grup 3.

Isòtops 

S'han identificat 18 isòtops i isòmers nuclears del lawrenci que van des del de nombre màssic 251 al de nombre màssic 266. La majoria d'ells tenen períodes de semidesintegració molt curts, de l'ordre dels segons. Els que el tenen més llarg són ^261Lr (39 min), ^262Lr (≈ 4 h) i ^266Lr (11 h). Aquest darrer isòtop, el de període de semidesintegració més alt, fou observat el 2014 com a producte de la desintegració del dubni 270 per emissió d'una partícula alfa segons la reacció:

^270_105Db -> ^266_103Lr + ^4_2He

La majoria apareixen en cadenes de desintegració d'isòtops d'elements de nombre atòmic superior i imparell, ja que ell el té imparell, a través d'un seguit de desintegracions α (a cada desintegració α es perden dos protons). Així, el lawrencii 263 apareix en la cadena de desintegració del tennes 291 (nombre atòmic 117), el lawrencii 264 en la del tennes 292, el lawrenci 265 en la del moscovi 289 (nombre atòmic 115), el lawrencii 266 en la del nihoni 286 (nombre atòmic 113), etc. Per exemple, en la cadena de desintegració del nihoni 286 apareix el lawrenci 266 després de sis desintegracions α:

^{286}_{113}Nh \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{282}_{111}Rg \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{278}_{109}Mt \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{274}_{107}Bh \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{270}_{105}Db \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{266}_{103}Lr \xrightarrow{{-\alpha}} \, ...

Referències

Enllaços externs 

 Los Alamos National Laboratory's - Lawrenci  
 webelements.com - Lawrenci 
 environmentalchemistry.com - Lawrenci 

Elements transurànics
Actínids
Elements químics
Metalls de transició