44

更新時間: 2013-07-15

廣告

鎄,原子序數99,是人工放射性元素,因紀念著名的物理學家愛因斯坦而得名,鎄是易揮發的金屬,熔點860°C,鎄是能獲得可稱量的最重的元素。

廣告

1 鎄 -概念

    鎄,原子序數99,是人工放射性元素,因紀念著名的物理學家愛因斯坦而得名。1952年美國科學家吉奧索等從比基尼島氫彈試驗沉降物中首次成功提取並鑒定了鎄和鐨,現已發現了質量數243~256的全部鎄同位素。

 

2 鎄 -性質

    鎄是易揮發的金屬,熔點860°C。金屬鎄的化學性質活潑;鋰可將氟化鎄還原為鎄。鎄是能獲得可稱量的最重的元素。

元素名稱:鎄
  元素拼音:āi
  元素原子量:[252]
  元素類型:金屬
  氧化態:
  Main Es+3
  Other Es+2
  原子序數:99
  元素符號:Es *
  元素中文名稱:鎄
  元素英文名稱:Einsteinium
  相對原子質量:[252]
  核內質子數:99
  核外電子數:99
  核電荷數:99
  質子質量:1.65627E-25
  質子相對質量:99.693
  所屬周期:7
  所屬族數:IIIB
  摩爾質量:198
  氫化物:
  氧化物:
  最高價氧化物:
  密度:
  熔點:
  沸點:
  外圍電子排布:5f11 7s2
  核外電子排布:2,8,18,32,29,8,2
  晶體結構:晶胞為六方晶胞。
  顏色和狀態:金屬
  原子半徑:
  常見化合價
  發現人:喬克等
  發現時間和地點:1952 美國
  元素來源:人造放射性元素,原子序數99(用中子轟擊鈈即可產生)
  發現人:洛斯-阿拉莫斯(Los.Alamos)、阿貢(Argonne)和加利福尼亞大學實驗室的科學家們 發現年代:1952年
  發現過程:
  1952年,由美國的洛斯-阿拉莫斯(Los.Alamos)、阿貢(Argonne)和加利福尼亞大學實驗室的科學家們,從太平洋的安尼維托克島所試驗的一次核爆炸(氫彈)中的碎片中發現的。
  元素描述:
  熔點860℃。化學性質較活潑,極易揮發。在水溶液中主要以3+價存在(綠色)。已發現的鎄的同位素從243到255,半衰期從約20秒到400天。254Es最穩定。
  元素來源:
  天然不存在,在核子反應爐中製造。
  元素用途:
  元素輔助資料:
  在1950-1951年間,國外科學雜誌中就出現報道,發現了99號元素。文章的作者敘述這種元素是用碳原子核照射鎿獲得的,並分別命名為 anythenium,這是為紀念希臘的首都雅典,元素符號是An。但是,它沒有得到更多的證實和承認。
  1952年11月1日,美國在太平洋中的安尼維托克島(Eniwetok)上空試驗爆炸了一顆氫彈,在從爆炸地點仔細地收集了幾百公斤土壤中發現99號元素的同位素。
  在1955年8月,在瑞士日內瓦召開的和平利用原子能國際科學技術會議中,根據人工合成這個新元素者們的建議,將99號元素命名為 einsteninium,以紀念20世紀中在原子和原子核科學中作出卓越貢獻的著名物理學家愛因斯坦。99號元素符號定為E,在1957年國際純粹和應用化學聯合會的無機化學命名委員會在巴黎集會時改為Es。
  元素符號: Es 英文名: Einsteiniu 中文名: 鎄
  相對原子質量: 252.083 常見化合價: 電負性: 1.3
  外圍電子排布: 5f11 7s2 核外電子排布: 2,8,18,32,29,8,2
  同位素及放射線: Es-246[7.7m] Es-248[26m] Es-249[1.7h] Es-250[8.6h] Es-251[1.4d] Es-252[1.3y] Es-253[20.5d] Es-254(放 α[276y]) Es-254m[1.6d] Es-255[40d]
  電子親合和能: 0 KJ·mol-1
  第一電離能: 6300 KJ·mol-1 第二電離能: 0 KJ·mol-1 第三電離能: 0 KJ·mol-1
  單質密度: 0 g/cm3 單質熔點: 0 ℃ 單質沸點: 0 ℃
  原子半徑: 0 埃 離子半徑: 埃 共價半徑: 0 埃
  常見化合物:
  發現人: 喬克等 時間: 1952 地點: 美國
  名稱由來:
  為紀念科學家阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)而命名。
  元素描述:
  放射性人造金屬元素。
  元素來源:
  用中子轟擊鈾原子可製得鎄。
  元素用途: 

3 鎄 -歷史 

鎄是以阿爾伯特·愛因斯坦命名的。
鎄在1952年12月是由阿伯特·吉奧索等人於伯克利加州大學連同阿貢國家實驗室和洛斯阿拉莫斯國家實驗室合作發現的。含有鎄的樣本采自「Ivy Mike」核試驗的殘餘微塵。該核試驗於1952年11月1日在太平洋埃內韋塔克環礁上進行,是首次成功引爆的氫彈。[4]對爆炸殘餘物的初步檢驗發現了一種新的鈈同位素( 
244
94
Pu),而這隻能通過鈾-238吸收6顆中子,再進行兩次β−衰變才會形成。

當時一般認為,重原子核多次吸收中子是一件較罕見的現象,但
244
94
Pu的形成意味著鈾原子核可能會捕獲更多的中子,從而產生比鐦更重的元素。[4]
飛機搭載濾紙飛過爆炸殘餘的雲,濾紙再交由吉奧索等人進行分析(
244
94
Pu也是用同一種方法發現的)。[5]在核試驗進行地點埃內韋塔克環礁處受污染的珊瑚礁也被送到美國進行處理及分析,從中又提取了更多的放射性物質。[4]疑似新元素的分離是在微酸性(pH ≈ 3.5)的檸檬酸/銨緩衝溶液中利用離子交換法在高溫下進行的。最後得出的鎄元素只有不到200個原子。[6]不過,通過發現253Es的特徵性α衰變能量(6.6 MeV),還是能夠探測到鎄的存在。[4]該同位素是在鈾-238原子核捕獲了15顆中子,再經過7次β衰變后形成的,半衰期為20.5天。之所以能夠有這樣多次的中子捕獲,是因為核爆時所產生的高中子通量,使新產生的同位素能夠在衰變為較輕的元素之前吸收大量的中子。中子捕獲最初只會提高該核素的質量數(中子數加質子數),而不會提高其原子序(質子數);之後的β衰變再依序增加原子序:[4]

某些238U更能夠另外再吸收兩顆中子(一共17顆),形成255Es,以及255Fm。鐨(Fm)是在本次核試驗中發現的另一種新元素。[7]不會進行β衰變。由於正值冷戰時期,因此這些新元素的發現被美國軍方列為機密,直到1955年才被公布。[4][8][9]這樣的快速多次中子捕獲使R-過程有了所需的實驗驗證。R-過程是一種多次中子捕獲的過程,能夠解釋某些重元素(鎳以上元素)是如何在超新星爆炸中合成的,這是宇宙中許多穩定元素的來源。[10]
同時,位於伯克利及阿貢的實驗室利用氮-14和鈾-238之間的核聚變反應[11]以及對鈈和鐦進行強烈的中子輻射,也產生了鎄(和鐨)的一些同位素:

研究結果在1954年發布。報告中附有聲明,註明此前已有過對這些元素進行的研究。[12][13][14][15][16]伯克利的研究團隊也發布了有關鎄和鐨化學屬性的研究結果。[17][18]有關「Ivy Mike」核彈的研究在1955年解密。[8]
與美國團隊競爭的,有位於瑞典斯德哥爾摩的諾貝爾物理研究所。1953年末至1954年初,該團隊以氧原子核撞擊鈾原子核,成功合成了較輕的一些鐨同位素,如250Fm。這些結果也在1954年發布。[19]但是,由於發布日期較早,所以人們還是一般承認是伯克利團隊最先發現鎄元素的。該團隊因此擁有對該元素的命名權。他們決定將第99號元素命名為Einsteinium,以紀念逝世不久的阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein,1955年4月18日逝);並將第100號元素命名為fermium,以紀念另一位逝世不久的物理學家恩里科·費米(Enrico Fermi,1954年11月28日逝)。[20][8]1955年8月8日至20日於第一屆日內瓦原子會議(Geneva Atomic Conference)上,阿伯特·吉奧索首次宣布了這些新元素的發現。[4]鎄的最初符號為「E」,后改為「Es」。

4 鎄 -特性

5 鎄 -合成與提取

6 鎄 -化合物

7 鎄 -應用


鎄除了在基礎科學研究中用於製造更高的超鈾元素及超錒系元素之外,暫無其他應用。[91]
1955年,勞倫斯伯克利國家實驗室用回旋加速器對約109個253Es原子進行輻射,從而製造出鍆。所用的反應253Es(α,n)256Md產生了17個鍆原子(原子序為101)。[92]
稀有的鎄-254同位素常被用於製造超重元素,因為它質量高,半衰期較長(270天),每次可取得的量也很高(數微克)。[93]故此,在1985年,位於美國加州伯克利的superHILAC直線加速器使用了鎄-254來合成Uue(119號元素)。他們以鈣-48離子撞擊鎄-254目標體,但沒有探測到任何Uue原子。這為反應截面設下了300納靶恩的上限。[94]
 無原子
鎄-254曾用於校準測量員5號月球登陸器上的化學分析光譜儀(見α-散射表面分析儀)。該同位素的高質量減低了月表輕元素與其之間的信號重疊。[95]
[編輯]

8 鎄 -安全


有關鎄毒性的數據主要來自對動物的研究。當老鼠進食了鎄以後,只有大約0.01%的鎄進入了血液。進入血液的鎄中有65%進入了骨骼,並存留大約50年;25%進入了肺部,生物半衰期約為20年。但由於鎄本身半衰期更短,所以這些數值是沒有實際關係的。另外0.035%進入了睾丸或0.01%進入卵巢,並永久存留。進食的量中大約10%被排放出來。鎄在骨骼表面均勻分佈,這和進食了鈈后的結果相同。[96]


廣告