Что за химический элемент cr: Хром. Свойства, применение, химический состав, марки – Хром. Описание, свойства, происхождение и применение металла

Содержание

Прометий — Википедия

Прометий
← Неодим | Самарий →
Светло-серый радиоактивный металл[1]
Promethium.jpg
Название, символ, номер Прометий / Promethium (Pm), 61
Атомная масса
(молярная масса)
144,9127 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe] 4f5 6s2
Радиус атома 183 пм
Ковалентный радиус 199 пм
Радиус иона (+3e)111 пм
Электроотрицательность 1,1 (шкала Полинга)
Электродный потенциал Pm←Pm3+ −2,29В
Степени окисления 3
Энергия ионизации
(первый электрон)
 536,0(5,56) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.) 7,26 г/см³
Температура плавления 1441 K
Температура кипения ~3273 K
Уд. теплота плавления 7,13 кДж/моль
Уд. теплота испарения 330,5 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 27,6[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём 19,96 см³/моль
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=3,65 c=11,65[1]
Отношение c/a 3,19
Теплопроводность (300 K) 17,9 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-12-2
61

Прометий

4f56s2

Проме́тий — химический элемент, относящийся к группе лантаноидов. В природе практически не встречается, так как все его изотопы радиоактивны. Впервые был получен искусственно в 1945 году. Самый долгоживущий изотоп — прометий-145 имеет период полураспада 18 лет.

Прометий как короткоживущий радиоактивный элемент находится в природе в исчезающе малых количествах (по оценкам, его содержание в земной коре составляет несколько сот грамм) и не мог быть открыт аналитическим способом, несмотря на усилия многих исследователей.

История открытия прометия наглядно демонстрирует те чрезвычайные трудности, которые пришлось преодолеть нескольким поколениям исследователей при изучении и открытии редкоземельных элементов. После открытия в 1907 году иттербия и лютеция считалось, что серия редкоземельных элементов полностью завершена. Однако некоторые видные исследователи, в частности, Б. Браунер, полагали, что в последовательности редкоземельных элементов между неодимом и самарием должен существовать ещё один элемент, так как разница в атомной массе этих двух элементов была аномально высока. После того, как Г. Мозли установил связь заряда ядра атома с местом в Периодической системе, стало очевидным отсутствие в группе редкоземельных элементов элемента под номером 61, и в 1920-х годах начались его интенсивные поиски

[2].

В 1924—1926 годах были заявления об открытии элемента 61 флоренций в Италии (из бразильского минерала монацита) и иллиний в Иллинойсском университете в Урбана-Шампейн в США, впоследствии оказавшиеся ошибочными.

В 1945 г. американские химики Д. Маринский, Л. Гленденин и Ч. Кориэлл выделили прометий из продуктов деления урана с помощью ионообменных смол.

В 1947 г., благодаря исследованиям химических свойств прометия, было доказано существование нового элемента

[3].

Известны изотопы прометия с массовыми числами от 126 до 163 (количество протонов 61, нейтронов от 65 до 102) и 18 ядерных изомеров.

Стабильных изотопов не имеет, в природе встречается только в следовых количествах как продукт спонтанного деления урана-235 и урана-238.

Первый искусственный изотоп синтезирован в 1945 году. Наиболее стабильны 145Pm с периодом полураспада 17,7 лет, 146Pm с периодом полураспада 5,53 года и 147Pm с периодом полураспада 2,62 года.

От имени мифического героя — титана Прометея, защитника людей, похитившего у Зевса огонь и передавшего его людям.

В 1950 г. Комиссия по атомным весам IUPAC дала элементу 61 название прометий, все старые названия — иллиний, флоренций, циклоний и прометей — были отвергнуты.

Металлический прометий получают металлотермией из PmF3. Выделяется 147Pm из смеси радиоактивных изотопов различных элементов, образующихся в ядерных реакторах.

Прометий-147 (период полураспада 2,64 года) испытывает бета-распад в самарий-147 и используется для производства радиоизотопных источников тока, где он применяется в виде оксида Pm2O3, и благодаря тому, что в его излучении при распаде отсутствуют гамма-лучи, он сравнительно безопасен.

Мощность, выделяющаяся в оксиде прометия (при плотности в спеченном состоянии около 6,6 г/см³), приближается к 1,1 Вт/см³.

Используется как добавка в радиолюминофоры, заставляя их светиться от β излучения. При этом, в отличие от возбудителя на базе α-излучения, не приводит к быстрому старению радиолюминофора[4].

  1. 1 2 3 Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 100. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
  2. ↑ Фигурновский Н. А. Открытие элементов и происхождение их названий. — М.: Наука, 1970.
  3. Marinsky J. A., Glendenin L. E., Coryell C. D. The Chemical Identification of Radioisotopes of Neodymium and of Element 61 // Journal of the American Chemical Society. — 1947. — Vol. 69. — P. 2781-2785. — ISSN 0002-7863. — doi:10.1021/ja01203a059.
  4. ↑ Лаврухина А. К., Поздняков А. А. Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция. — Наука, 1966. — С. 308. стр.118
⛭

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Церий — Википедия

Церий
← Лантан | Празеодим →
Ковкий, вязкий металл железно-серого цвета
Cerium2.jpg
Название, символ, номер Це́рий / Cerium (Ce), 58
Атомная масса
(молярная масса)
140,116(1)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe]4f15d16s2[2]
Радиус атома 181 пм
Ковалентный радиус 165 пм
Радиус иона (+4e) 92 103.(+3e) 4 пм
Электроотрицательность 1,12 (шкала Полинга)
Электродный потенциал Ce←Ce3+ −2,34 В
Степени окисления 4, 3
Энергия ионизации
(первый электрон)
 540,1 (5,60) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.) 6,757 г/см³
Температура плавления 1072 K
Температура кипения 3699 K
Уд. теплота плавления 5,2 кДж/моль
Уд. теплота испарения 398 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 26,94[3] Дж/(K·моль)
Молярный объём 21,0 см³/моль
Структура решётки кубическая
гранецентрированая
Параметры решётки 5,160 Å
Теплопроводность (300 K) 11,3 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-45-1

Це́рий (химический символ — Ce; лат. Cerium) — химический элемент из группы лантаноидов, серебристый металл.

Назван в честь самой большой из малых планет, Цереры (Ceres), в свою очередь, названной в честь римской богини плодородия.

Немецкий химик М. Г. Клапрот, открывший цериевую землю в 1803 г. почти одновременно со своими шведскими коллегами — В. Хизингером и Й. Я. Берцелиусом, возражал против названия «церий», предлагая «церерий». Берцелиус, однако, отстоял своё название, ссылаясь на трудности произношения того имени, которое предлагал новому элементу Клапрот.

Содержание церия в земной коре — 70 г/т, в воде океанов — 5,2⋅10−6 мг/л[4].

Месторождения[править | править код]

Главные месторождения церия находятся в Китае, США, Казахстане, России, Украине, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии[источник не указан 3286 дней].

Церий выделяют из смеси редкоземельных элементов процессами экстракции и хроматографии. Получают электролизом расплава фторида церия CeF

3.

Церий представляет собой серебристо-белый вязкий и ковкий металл, легко поддаётся ковке и механической обработке при комнатной температуре.

Известны 4 кристаллические модификации:

Редкоземельный металл, неустойчив на воздухе, постепенно окисляется, превращаясь в белый оксид и карбонат церия. При нагревании до +160…+180 °C на воздухе загорается; порошок церия является пирофорным.

Церий реагирует с кислотами, при кипячении окисляется водой, устойчив к действию щелочей. Энергично взаимодействует с галогенами, халькогенами, азотом и углеродом.

Металлургия[править | править код]

В современной технике широко используют способность церия (как и других лантаноидов) модифицировать сплавы на основе железа, магния; добавление 1% церия к магнию резко увеличивает прочность последнего на разрыв и сопротивление ползучести.

Легирование конструкционных сталей церием значительно повышает их прочность. Здесь действие церия в целом аналогично действию лантана. Но поскольку церий и его соединения дешевле и доступнее лантана, то значение церия как легирующей добавки больше.

Легирование церием алюминия увеличивает его прочность и снижает электропроводность (величина изменений зависит от концентрации церия в сплаве, а также от способа получения сплава).

Стоит отметить то обстоятельство, что церий с рядом металлов при сплавлении реагирует весьма бурно с образованием интерметаллидов. Так весьма характерна для церия бурная реакция с цинком при сплавлении или при локальном нагревании смеси порошка церия с порошком цинка. Эта реакция протекает в форме мощного взрыва, поэтому весьма опасно прибавление кусочка церия к расплавленному цинку — происходит яркая вспышка и сильный взрыв.

Катализаторы[править | править код]

В химической и нефтяной промышленности диоксид церия СеО2 (температура плавления 2600 °C) используют как катализатор. В частности, CeO2 хорошо ускоряет практически важную реакцию между водородом и окисью углерода. Так же хорошо и надёжно работает диоксид церия в аппаратах, где происходит дегидрогенизация спиртов. Другое соединение церия — его сульфат Ce(SO4)2 — считают перспективным катализатором для сернокислого производства. Он намного ускоряет реакцию окисления сернистого ангидрида в серный.

Получение и измерение сверхнизких температур[править | править код]

Церий-магниевый нитрат (ЦМН) Ce2Mg3(NO3)12·24H2O используют в магнитных термометрах и как вещество для адиабатического размагничивания[5][6][7].

Термоэлектрические материалы[править | править код]

Сульфид церия применяется в качестве высокотемпературного термоэлектрического материала с высокой эффективностью, для увеличения эффективности обычно легируется сульфидом стронция.

Производство стекла[править | править код]

В атомной технике широко применяют церий-содержащие стёкла — они не тускнеют под действием радиации, позволяя изготавливать толстые стёкла для защиты персонала.

Диоксид церия церит входит в состав специальных стёкол как осветлитель и иногда как светло-жёлтый краситель.

Оксид церия (IV) совместно с диоксидом титана используется для варки цветных стёкол, окрашенных от светло-жёлтого до оранжевого оттенка.

Абразивные материалы[править | править код]

Диоксид церия — основной компонент полирита, самого эффективного порошка для полирования оптического и зеркального стекла. Полирит — коричневый порошок, состоящий из оксидов редкоземельных элементов. Оксида церия в нём не меньше 45%. Известно, что с переходом на полирит качество полировки значительно улучшилось. На Харьковском заводе имени Ф. Э. Дзержинского, например, выход первосортного зеркального стекла после перехода на полирит увеличился в 10 раз. Выросла и производительность конвейера — за то же время полирит снимает примерно вдвое больше материала, чем другие полирующие порошки.

Пирофорные сплавы[править | править код]

Сплав церия с 50 % железа (ферроцерий), а иногда и мишметалл используется как искусственный «кремень» в зажигалках.

Источники света[править | править код]

Трифторид церия используется в качестве добавки при изготовлении углей для дуговых источников света, его добавление к материалу углей резко повышает яркость свечения.

Огнеупорные материалы[править | править код]

В качестве чрезвычайно стойких огнеупорных материалов используют диоксид церия (до 2300 °C в окислительной и инертной атмосфере), сульфид церия (до 1800 °C в восстановительной атмосфере).

Церий в медицине[править | править код]

Соли церия применяются для лечения и предотвращения симптомов «морской болезни». В стоматологии используется цериевая сталь и керамика с содержанием диоксида церия.

Топливные элементы[править | править код]

Диоксид церия применяется в качестве компонента для производства твёрдого электролита[8] высокотемпературных топливных элементов.

Химические источники тока[править | править код]

Трифторид церия в сплаве с фторидом стронция используется для производства очень мощных твердотельных аккумуляторных батарей. Анодом в таких батареях является чистый металлический церий.

Природный церий состоит из смеси четырёх стабильных[9] изотопов: 136Ce (0,185 %), 138Ce (0,251 %), 140Ce (88,450 %) и 142Ce (11,114 %). Два из них (136Ce и 142Ce), в принципе, могут испытывать двойной бета-распад, однако их радиоактивность не наблюдалась, установлены лишь нижние ограничения на периоды полураспада (3,8⋅1016 лет и 5,0⋅1016 лет, соответственно). Известны также 26 радионуклидов церия. Из них наиболее стабильны 144Ce (период полураспада 284,893 д), 139Ce (137,640 д) и 141Ce (32,501 д). Остальные известные радионуклиды церия имеют периоды полураспада менее 4 дней, а большинство из них — менее 10 минут. Известны также 2 изомерных состояния изотопов церия.

Церий-144 (период полураспада — 285 суток) является одним из продуктов деления урана-235, в связи с чем нарабатывается в больших количествах в ядерных реакторах. Применяется в виде диоксида (плотность около 6,4 г/см³) в производстве радиоизотопных источников тока в качестве источника тепла, его энерговыделение составляет около 12,5 Вт/см³.

Оказывает токсическое действие на рыб и низшие водные организмы. Обладает способностью к биоаккумуляции. Рекомендованные ВОЗ ПДК церия для питьевой воды составляют 0—0,05 мг/л.

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. ↑ Atomic Reference Data for Electronic Structure Calculations, Cerium. NIST.gov.
  3. ↑ Химическая энциклопедия: в 5 тт. / Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.). — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1999. — Т. 5. — С. 351.
  4. ↑ J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  5. Евдокимов И. Н. Методы и средства исследований. Часть 1. Температура, с. 53 (рус.). Рос. гос. ун-т нефти и газа им. И. М. Губкина.
  6. ↑ Магнитная термометрия (рус.). БСЭ (3-е изд.), 1974, т. 15.
  7. ↑ Абрагам А., Блини Б., Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов, т. 1, 1972, с. 361.
  8. ↑ https://findpatent.ru/patent/228/2280297.html
  9. Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729….3A.
  • Абрагам А., Блини Б. Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов. Том I. — М.: Мир, 1972. — 652 с.
⛭

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Калифорний — Википедия

Калифорний
← Берклий | Эйнштейний →
Радиоактивный металл серебристо-белого цвета
Californium.jpg
Название, символ, номер Калифо́рний / Californium (Cf), 98
Атомная масса
(молярная масса)
251,0796 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Rn] 5f10 7s2
Радиус атома 295 пм
Электроотрицательность 1,3 (шкала Полинга)
Электродный потенциал Cf ← Cf3+: −1,93 В
Cf ← Cf2+: −2,1 В
Степени окисления +2, +3, +4
Плотность (при н. у.) 15,1 г/см³
Температура плавления 1173,15 К (900[1] °С, 1652 °F)
Температура кипения оценочно 1743 K (1470 °C)
Молярная теплоёмкость 29[2] Дж/(K·моль)
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a = 3,38, c = 11,03[3]
Отношение c/a 3,26
Номер CAS 7440-71-3
98

Калифорний

5f107s2

Калифорний — искусственный радиоактивный химический элемент, актиноид, обозначаемый Cf, имеющий атомный номер 98 в периодической системе Менделеева. Известны радиоизотопы с массовыми числами 237—256. Стабильных изотопов не имеет[4].

Данный элемент был впервые синтезирован в 1950 году в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (тогда Лаборатория радиации Калифорнийского университета) путём бомбардировки кюрия альфа-частицами (ионами гелия-4). Актиноид, шестой трансурановый элемент, который был когда-либо синтезирован, и имеет вторую по величине атомную массу среди всех элементов, которые были произведены в таких количествах, чтобы их можно было разглядеть невооружённым глазом (после эйнштейния). Элемент был назван в честь штата Калифорния и университета из этого штата.

Получен искусственно в 1950 году американскими физиками С. Томпсоном, К. Стритом, А. Гиорсо и Г. Сиборгом в Калифорнийском университете в Беркли при облучении 242Cm ускоренными α-частицами[4].

Первые твёрдые соединения калифорния — 249Cf2O3 и 249CfOCl получены в 1958 году.

Назван в честь Калифорнийского университета в Беркли, где и был получен. Как писали авторы, этим названием они хотели указать, что открыть новый элемент им было так же трудно, как век назад пионерам Америки достичь Калифорнии.

Калифорний производят в двух местах: НИИАР в Димитровграде (Россия), Ок-Риджской национальной лаборатории в США.

Для производства одного грамма калифорния плутоний или кюрий подвергают длительному нейтронному облучению в ядерном реакторе, от 8 месяцев до 1,5 лет. Затем из получившихся продуктов облучения химическим путём выделяют калифорний.

Металлический калифорний получают путём восстановления фторида калифорния CfF3литием:

CfF3+3Li⟶Cf+3LiF{\displaystyle {\ce {CfF3 + 3 Li -> Cf + 3 LiF}}}

или оксида калифорния Cf2O3кальцием:

Cf2O3+3Ca⟶2Cf+3CaO{\displaystyle {\ce {Cf2O3 + 3 Ca -> 2 Cf + 3 CaO}}}.

От других актиноидов калифорний отделяют экстракционными и хроматографическими методами.

Калифорний представляет собой серебристо-белый актинидный металл[5] с температурой плавления 900 ± 30° C и предполагаемой температурой кипения 1470 °C[6]. Чистый металл податлив и легко режется лезвием. Металлический калифорний начинает испаряться при температуре выше 300 °C под вакуумом[7]. Образует сплавы с лантаноидными металлами, но о них мало что известно[7].

Калифорний — чрезвычайно летучий металл. Существует в двух полиморфных модификациях. Ниже 600 °C устойчива α-модификация с гексагональной решёткой (параметры а = 0,339 нм, с = 1,101 нм), выше 600 °C — β-модификация с кубической гранецентрированной решёткой. Температура плавления металла 900 °C, температура кипения 1227 °C.[источник не указан 203 дня]

По химическим свойствам калифорний подобен актиноидам[4]. Синтезированы галогениды калифорния — CfX3 (X — атом галогена), оксигалогениды — CfOX. Для получения диоксида калифорния CfO2 оксид Cf2O3 окисляют при нагревании кислородом под давлением 10 МПа. В растворах Cf4+ получают, действуя на соединения Cf3+ сильными окислителями. Синтезирован твёрдый дииодид калифорния CfI2. Из водных растворов Cf3+ восстанавливается до Cf2+ электрохимически.

Известно 17 изотопов калифорния, наиболее стабильными из которых являются 251Cf с периодом полураспада T1/2 = 900 лет, 249Cf (T1/2 = 351 год), 250Cf (T1/2 = 13,08 года) и 252Cf (T1/2 = 2,645 года)[8]. Последний изотоп имеет высокий коэффициент размножения нейтронов (выше 3) и критическую массу около 5 кг[9] (для металлического шара). Грамм 252Cf испускает около 3⋅1012 нейтронов в секунду[10]. 251Cf упоминается в книге Чингиза Абдуллаева «Символы распада» как элемент миниатюрной ядерной бомбы — «ядерного чемоданчика». Встречающиеся иногда оценки критической массы, составляющие порядка 10 г, относятся к водным растворам солей калифорния.

Наибольшее применение нашёл изотоп 252Cf. Он используется как мощный источник нейтронов в нейтронно-активационном анализе, в лучевой терапии опухолей. Кроме того, изотоп 252Cf используется в экспериментах по изучению спонтанного деления ядер. Калифорний является чрезвычайно дорогим металлом. Цена 1 грамма изотопа 252Cf составляет около 4 млн долларов США, и она вполне оправдана, так как ежегодно получают 40—60 миллиграммов[11]

Продукты распада ядер калифорния-252 (252Cf) с энергией порядка 80—100 МэВ используют для бомбардировки и ионизации пробы в спектрометрии (см. Плазменная десорбционная ионизация). При делении ядра 252Cf возникают движущиеся в противоположных направлениях частицы. Одна из частиц попадает в триггерный детектор и сигнализирует о начале отсчёта времени. Другая частица попадает на матрицу пробы, выбивая ионы, которые направляются во времяпролётный масс-спектрометр[12].

Изотоп 249Cf применяют в научных исследованиях. При работе с ним не требуется защита от нейтронного излучения[4].

Радионуклид 252Cf высокотоксичен. ПДК в воде открытых водоёмов 1,33⋅10−4Бк/л.

  1. CRC contributors. Handbook of Chemistry and Physics (неопр.) / ред. David R. Lide. — 87th ed.. — 2006. — С. 4.56. — ISBN 978-0-8493-0487-3.
  2. Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 286. — 671 с. — 100 000 экз.
  3. ↑ WebElements Periodic Table of the Elements | Californium | crystal structures
  4. 1 2 3 4 Киселёв, 2008.
  5. ↑ Jakubke, 1994, p. 166.
  6. ↑ Haire, 2006, p. 1522–1523.
  7. 1 2 Haire, 2006, p. 1526.
  8. Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729….3A.
  9. ↑ Final Report, Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport, Republic of France, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, Département de Prévention et d’étude des Accidents.
  10. ↑ Калифорний. Книги. Наука и техника (рус.). Дата обращения 23 августа 2010.
  11. ↑ The Most Expensive Substances in the World -> Californium.
  12. Р. Сильверстейн и др. Спектрометрическая идентификация органических соединений. — 2011. — С. 16—17. — 575 с. — ISBN 978-5-94-774-392-0.
  • Калифорний / Киселёв Ю. М. // Исландия — Канцеляризмы. — М. : Большая российская энциклопедия, 2008. — С. 521. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 12). — ISBN 978-5-85270-343-9.
  • Haire, Richard G. Californium // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (англ.) / Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. — 3rd. — Springer Science+Business Media, 2006. — ISBN 978-1-4020-3555-5.
  • Concise Encyclopedia Chemistry (неопр.) / Jakubke, Hans-Dieter; Jeschkeit, Hans. — Walter de Gruyter, 1994. — ISBN 978-3-11-011451-5.

Гольмий — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Ho.
Гольмий
← Диспрозий | Эрбий →
Сравнительно мягкий, ковкий, глянцевитый серебристый металл
Holmium2.jpg
Название, символ, номер Гольмий / Holmium (Ho), 67
Атомная масса
(молярная масса)
164,93032(2)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe] 4f11 6s2
Радиус атома 179 пм
Ковалентный радиус 158 пм
Радиус иона (+3e) 89,4 пм
Электроотрицательность 1,23 (шкала Полинга)
Электродный потенциал Ho←Ho3+ −2,33 В
Степени окисления 3
Энергия ионизации
(первый электрон)
 574,0 (5,95) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.) 8,795 г/см³
Температура плавления 1747 K
Температура кипения 2968 K
Уд. теплота испарения 301 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 27,15[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём 18,7 см³/моль
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=3,577 c=5,616 Å
Отношение c/a 1,570
Теплопроводность (300 K) (16,2) Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-60-0
67

Гольмий

4f116s2

Го́льмий — химический элемент, относящийся к группе лантаноидов.

В 1879 году швейцарский химик и физик Жак-Луи Соре методом спектрального анализа обнаружил в «эрбиевой земле» новый элемент[3].

Название элементу дал шведский химик П. Т. Клеве в честь Стокгольма (его старинное латинское название Holmia), так как минерал, из которого сам Клёве в 1879 году выделил оксид нового элемента, был найден близ столицы Швеции.

Содержание гольмия в земной коре составляет 1,3⋅10−4 % по массе, в морской воде 2,2⋅10−7 %. Вместе с другими редкоземельными элементами содержится в минералах монаците, бастенезите, эвксените, апатите и гадолините.

Среди космических объектов аномально высоким содержанием гольмия отличается звезда Пшибыльского.

Месторождения[править | править код]

Гольмий входит в состав лантаноидов, которые часто встречаются в США, Казахстане, России, Украине, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии.

Получают восстановлением фторида гольмия HoF3кальцием.

Цены[править | править код]

Цены на оксид гольмия чистотой 99—99,99 % в 2006 году составили около 120—191 долларов за 1 кг.

Медленно окисляется на воздухе, образуя Ho2O3. Взаимодействует с кислотами (кроме HF), образуя соли Ho3+. Реагирует при нагревании с хлором, бромом, азотом и водородом. Устойчив к действию фтора.

Гольмий — моноизотопный элемент (гольмий-165).

Получение сверхсильных магнитных полей: гольмий сверхвысокой чистоты применяется для изготовления полюсных наконечников сверхпроводящих магнитов для получения сверхсильных магнитных полей. В этом же отношении важное значение играет сплав гольмий-эрбий.

Изотопы: радиоактивный изотоп гольмия — гольмий-166 находит применение в аналитической химии в качестве радиоактивного индикатора.

Металлургия: добавлением гольмия к сплавам алюминия резко уменьшают газосодержание в них.

Лазерные материалы: ионы гольмия служат для генерации лазерного излучения в инфракрасной области спектра, длина волны — 2,05 мк.

Термоэлектрические материалы: термоЭДС монотеллурида гольмия составляет 40 мкВ/К.

Ядерная энергетика: борат гольмия применяется в атомной технике.

Технологии: атом гольмия — первый атом, на который была записана информация, которая при считывании могла быть расшифрована 4 способами (00, 01, 10, 11)

(То есть 2 атома гольмия, находящиеся рядом, соответственно Ho(A) и Ho(B) могли при считывании представить 4 варианта по флуктуации спинов: A↑B↑, A↑B↓, A↓B↑, A↓B↓.)

IBM Research[en] нашло применение атома гольмия следующим образом: атом гольмия устанавливается на подложку из оксида магния. В этом случае гольмий приобретает свойства магнитной бистабильности, то есть имеет два стабильных магнитных состояния с различными спинами.

Исследователи использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) и прикладывают к атому напряжение в 150 мВ при 10 мкА. Такой большой приток электронов заставляет атом гольмия изменить магнитное спиновое состояние. Поскольку каждое из двух состояний имеет различные профили проводимости, игла СТМ способна определить, в котором из них находится атом. Это выполняется путем приложения меньшего напряжения (75 мВ) и измерения сопротивления.

Дабы убедиться, что атом гольмия менял своё магнитное состояние и это не было побочным эффектом работы СТМ, учёные разместили рядом атом железа, реагирующий на магнитные колебания. Это позволило подтвердить, что во время эксперимента удалось на длительное время сохранить магнитное состояние атома[4][5].

Таким образом, этот атом стал первым, на который была записана информация в 1 бит[6][7][8][9].

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. ↑ Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 590. — 623 с. — 100 000 экз.
  3. Горбов А. И. Гольмий // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  4. ↑ «Меньше некуда»: учёные из IBM сохранили информацию в атоме, Пикабу. Дата обращения 10 марта 2017.
  5. Владимир Королев. Магнитная запись информации достигла предельной плотности (неопр.). nplus1.ru. Дата обращения 10 марта 2017.
  6. ↑ Физики из Дельфтского технологического университета создали атомное хранилище данных (рус.). Дата обращения 10 марта 2017.
  7. F. E. Kalff, M. P. Rebergen, E. Fahrenfort, J. Girovsky, R. Toskovic. A kilobyte rewritable atomic memory (англ.) // Nature Nanotechnology. — 2016-11-01. — Vol. 11, iss. 11. — P. 926–929. — ISSN 1748-3387. — doi:10.1038/nnano.2016.131.
  8. ↑ «Меньше некуда»: ученые из IBM сохранили информацию в атоме — PCNEWS.RU (рус.). pcnews.ru. Дата обращения 10 марта 2017.
  9. ↑ IBM Scientists Achieve Storage Memory Breakthrough (англ.). www-03.ibm.com (17 May 2016). Дата обращения 10 марта 2017.
⛭

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Осмий — Википедия

Осмий
← Рений | Иридий →
Серебристо-белый блестящий твёрдый металл с голубоватым оттенком
Osmium-crystals 2.jpg

Кристаллы осмия чистотой 99,99 %, выращенные методом химического транспорта

Название, символ, номер Осмий / Osmium (Os), 76
Атомная масса
(молярная масса)
190,23(3)[2] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d6 6s2
Радиус атома 135 пм
Ковалентный радиус 126 пм
Радиус иона (+6e) 69 (+4e) 88 пм
Электроотрицательность 2,2 (шкала Полинга)
Электродный потенциал +0,850
Степени окисления 8, 6, 4, 3, 2, 0, −2
Энергия ионизации
(первый электрон)
 819,8(8,50) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.) 22,587/22,61[3][4] г/см³
Температура плавления 3306 K (3033 °C)[4]
Температура кипения 5285 K (5012 °C)[4]
Уд. теплота плавления 31,7 кДж/моль
Уд. теплота испарения 738 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 24,7[5] Дж/(K·моль)
Молярный объём 8,43 см³/моль
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a = 2,734 c = 4,317[6]
Отношение c/a 1,579
Теплопроводность (300 K) (87,6) Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-04-2
Osmium-crystals 2.jpg Структура металла осмия

О́смий (лат. Osmium) — химический элемент с атомным номером 76 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, обозначается символом Os. При стандартных условиях представляет собой блестящий серебристо-белый с голубоватым отливом металл. Переходный металл, относится к платиновым металлам. Наряду с иридием обладает наибольшей плотностью среди всех простых веществ. Согласно теоретическим расчётам, его плотность даже выше, чем у иридия[7].

Название осмия происходит от др.-греч. ὀσμή «запах», так как химические реакции растворения щелочного сплава осмиридия (нерастворимого остатка платины в царской водке) в воде или кислоте сопровождаются выделением неприятного, стойкого запаха тетраоксида осмия OsO4, раздражающего горло, похожего на запах хлора или гнилой редьки[8].

Осмий открыт в 1803 году английским химиком Смитсоном Теннантом в сотрудничестве с Уильямом Х. Уолластоном[9] в осадке, остающемся после растворения платины в царской водке. Сходные исследования проводились французскими химиками Колле-Дескоти, Антуаном де Фуркруа и Вокленом, которые тоже пришли к выводу о содержании неизвестного элемента в нерастворимом остатке платиновой руды. Гипотетическому элементу было присвоено имя птен (греч. πτηνός — крылатый), однако опыты Теннанта продемонстрировали, что это смесь двух элементов — иридия и осмия.

Открытие новых элементов было задокументировано в письме Теннанта Лондонскому королевскому обществу от 21 июня 1804 года[9][10].

Osmium-crystals 2.jpg

Осмий — серо-голубоватый, твёрдый, но хрупкий металл с очень высокой удельной массой, сохраняющий свой блеск даже при высоких температурах. В силу своей твёрдости, хрупкости, низкого давления паров (самого низкого среди всех платиновых металлов), а также очень высокой температуры плавления, осмий с трудом поддаётся механической обработке. Осмий считается самым плотным из всех простых веществ, немного превосходя по этому параметру иридий[11]. Наиболее достоверные значения плотностей для этих металлов могут быть рассчитаны по параметрам их кристаллических решёток: 22,562 ± 0,009 г/см³ для иридия и 22,587 ± 0,009 г/см³ для осмия[3]. По новейшим сведениям, плотность осмия ещё выше — она составляет 22,61 г/см3[4]. При сравнении различных изотопов этих элементов наиплотнейшим оказывается 192Os. Необычайно высокая плотность осмия объясняется лантаноидным сжатием[3], а также гексагональной плотноупакованной кристаллической решёткой.

Осмий плавится при 3306 K (3033 °C)[4], кипит при 5285 K (5012 °C)[4]. Температура перехода в сверхпроводящее состояние — 0,66 К; твёрдость по Виккерсу — 3—4 ГПа, по шкале Мооса — 7[12]; модуль нормальной упругости — 56,7 ГПа; модуль сдвига — 22 ГПа[5]. Осмий — парамагнетик (магнитная восприимчивость — 9,9⋅10−6[5]).

При давлениях порядка 770 ГПа в металлическом осмии начинают взаимодействовать электроны на внутренних орбиталях, но при этом структура материала не меняется[13][14].

Порошок осмия при нагревании реагирует с кислородом, галогенами, парами серы, селеном, теллуром, фосфором, азотной и серной кислотами. Компактный осмий не взаимодействует ни с кислотами, ни со щелочами, но с расплавами щелочей образует водорастворимые осматы. Медленно реагирует с азотной кислотой и царской водкой, реагирует с расплавленными щелочами в присутствии окислителей (нитрата или хлората калия), с расплавленной перекисью натрия. В соединениях проявляет степени окисления от −2 до +8, из которых самыми распространёнными являются +2, +3, +4 и +8[15].

Осмий — один из немногих металлов, образующих полиядерные (или кластерные) соединения. Полиядерный карбонил осмия Os3(CO)12 используется для моделирования и исследования химических реакций углеводородов на металлических центрах[16][17][18]. Карбонильные группы в Os3(CO)12 могут замещаться на другие лиганды[19], в том числе и содержащие кластерные ядра других переходных металлов[20].

Osmium-crystals 2.jpg

Содержание осмия в земной коре приблизительно составляет 5·10−6 % по массе[21].

В самородном состоянии осмий встречается в виде твёрдых растворов с иридием, содержащих от 10 до 50 % осмия. Осмий встречается в полиметаллических рудах, содержащих также платину и палладий (сульфидные медно-никелевые и медно-молибденовые руды), в минералах платины и отходах от переработки золотосодержащих руд[21]. Основные минералы осмия — относящиеся к классу твёрдых растворов природные сплавы осмия и иридия (невьянскит и сысертскит)[21]. Невьянскит образует плотные (ρ = 17000—22000 кг/м3) белые или светло-серые пластинчатые кристаллы гексагональной сингонии с твёрдостью 6—7 баллов по шкале Мооса[21]. Содержание осмия в невьянските может достигать 21—49,3 %[21].

Сысертскит часто встречается вместе с невьянскитом. Он представляет собой серые кристаллы гексагональной структуры с твёрдостью 6 баллов по Моосу и плотностью 17800—22500 кг/м3[21]. Кроме осмия и иридия, в состав этого минерала иногда может входить рутений[21].

Иногда эти минералы встречаются самостоятельно, чаще же осмистый иридий входит в состав самородной платины.

Месторождения[править | править код]

Основные месторождения осмистых иридиев сосредоточены в России (Сибирь, Урал), США (Аляска, Калифорния), Колумбии, Канаде, странах Южной Африки, Тасмании, Австралии. Казахстан является единственным экспортёром чистого осмия[источник не указан 268 дней].

Крупнейшими запасами обладают месторождения Бушвельдского комплекса в Южно-Африканской Республике[22].

Осмий встречается также в виде соединений с серой и мышьяком (эрлихманит, осмиевый лаурит, осарситт). Содержание осмия в рудах, как правило, не превышает 1⋅10−5.

Вместе с другими благородными металлами встречается в составе железных метеоритов.

Известны изотопы осмия с массовыми числами от 161 до 197 (количество протонов 76, нейтронов от 85 до 121), и 9 ядерных изомеров. В природе осмий встречается в виде семи изотопов, 6 из которых стабильны: 184Os (изотопная распространённость 0,018 %), 187Os (1,64 %), 188Os (13,3 %), 189Os (16,1 %), 190Os (26,4 %) и 192Os (41,1 %)[5]. Ещё один изотоп (186Os, изотопная распространённость 1,59 %) имеет огромный период полураспада, (2,0 ± 1,1)⋅1015 лет, что много больше возраста Вселенной.

Изотоп осмий-187 является результатом распада изотопа рения 187Re с периодом полураспада 4,56⋅1010 лет. Соотношения изотопного состава 187Os/188Os и 187Re/188Os позволяют определять возраст горных пород и метеоритов (рений-осмиевый метод). Также известен иридиево-осмиевый метод радиоизотопного датирования, применявшийся для анализа кварцев из пограничного слоя, разделяющего меловой и третичный периоды.

Разделение изотопов осмия представляет собой достаточно сложную задачу. Именно поэтому некоторые изотопы довольно дороги. Первый и единственный экспортёр чистого осмия-187 — Казахстан, с января 2004 года официально предлагающий это вещество по цене 10 000 долларов за 1 грамм[23]. Широкого практического применения осмий-187 не имеет. По некоторым данным, целью операций с этим изотопом было «отмывание» нелегальных капиталов[24][25].

Осмий выделяют из обогащённого сырья платиновых металлов путём прокаливания этого концентрата на воздухе при температурах 800—900 °C. При этом количественно сублимируют пары весьма летучего тетраоксида осмия OsO4, которые далее поглощают раствором NaOH.

Упариванием раствора выделяют соль — перосмат натрия, который далее восстанавливают водородом при +120 °C до осмия:

Na2[OsO2(OH)4]+3h3→2NaOH+Os+4h3O.{\displaystyle {\mathsf {Na_{2}[OsO_{2}(OH)_{4}]+3H_{2}\rightarrow 2NaOH+Os+4H_{2}O}}.}

Осмий при этом получается в виде губки.

Биологическая роль и физиологическое действие[править | править код]

Не играет биологической роли[27]. На воздухе окисляется до чрезвычайно токсичного Тетраоксид осмия OsO4, поэтому вызывает раздражение глаз, верхних дыхательных путей, пневмонию, воспаление почек[28].

  1. 1 2 Wieser M. E., Coplen T. B. Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied Chemistry — International Union of Pure and Applied Chemistry, 2010. — Vol. 83, Iss. 2. — P. 359–396. — ISSN 0033-4545; 1365-3075; 0074-3925 — doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14
  2. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047—1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  3. 1 2 3 Arblaster, J. W. Osmium, the Densest Metal Known (англ.) // Platinum Metals Review (англ.)русск. : journal. — 1995. — Vol. 39, no. 4. — P. 164. Архивировано 27 сентября 2011 года.
  4. 1 2 3 4 5 6 Osmium: physical properties (англ.). WebElements. Дата обращения 17 августа 2013.
  5. 1 2 3 4 Орлов А. М. Осмий // Химическая энциклопедия: в 5 т / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 416. — ISBN 5—85270—039—8.
  6. ↑ Osmium: crystal structure (англ.). WebElements. Дата обращения 17 августа 2013.
  7. ↑ The lattice parameters, densities and atomic volumes of the platinum metals. Crabtree, Robert H. Sterling Chem. Lab., Yale Univ., New Haven, CT, USA. Journal of the Less-Common Metals (1979), 64(1), стр. 7-9.
  8. ↑ Химический факультет МГУ
  9. 1 2 Hunt, L. B. A History of Iridium (англ.) // Platinum Metals Review (англ.)русск. : journal. — 1987. — Vol. 31, no. 1. — P. 32—41.
  10. Tennant, S. On Two Metals, Found in the Black Powder Remaining after the Solution of Platina (англ.) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London : journal. — 1804. — Vol. 94. — P. 411—418. — doi:10.1098/rstl.1804.0018.
  11. Arblaster, J. W. Densities of osmium and iridium: recalculations based upon a review of the latest crystallographic data (англ.) // Platinum Metals Review (англ.)русск. : journal. — 1989. — Vol. 33, no. 1. — P. 14—16.
  12. ↑ Осмий (неопр.). Популярная библиотека химических элементов. Дата обращения 17 августа 2013.
  13. L. Dubrovinsky, N. Dubrovinskaia, E. Bykova, M. Bykov, V. Prakapenka. The most incompressible metal osmium at static pressures above 750 gigapascals (англ.) // Nature. — 2015-09-10. — Vol. 525, iss. 7568. — P. 226—229. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/nature14681.
  14. ↑ Эксклюзив. Сила и контроль: при сжатии осмия до 7 млн атмосфер обнаружено взаимодействие между внутренними электронами атомов (неопр.). geektimes.ru. Дата обращения 26 января 2016.
  15. Barnard, C. F. J. Oxidation States of Ruthenium and Osmium (англ.) // Platinum Metals Review (англ.)русск. : journal. — 2004. — Vol. 48. — P. 157. — doi:10.1595/147106704X10801.
  16. Krause, J. Preparation of [Os3(CO)11]2− and its reactions with Os3(CO)12; structures of [Et4N][HOs3(CO)11] and H2OsS4(CO) (англ.) // Journal of Organometallic Chemistry (англ.)русск. : journal. — 1993. — Vol. 454. — P. 263—271. — doi:10.1016/0022-328X(93)83250-Y.
  17. Carter, Willie J.; Kelland, John W.; Okrasinski, Stanley J.; Warner, Keith E.; Norton, Jack R. Mononuclear hydrido alkyl carbonyl complexes of osmium and their polynuclear derivatives (англ.) // Inorganic Chemistry : journal. — 1982. — Vol. 21. — P. 3955—3960. — doi:10.1021/ic00141a019.
  18. ↑ Calvert, R. B.; Shapley, J. R. «Activation of Hydrocarbons by Unsaturated Metal Cluster Complexes. 6. Synthesis and Characterization of Methyldecacarbonylhydridotriosmium, Methylenedecacarbonyldihydridotriosmium, and Methylidynenonacarbonyltrihydridotriosmium. Interconversion of Cluster-Bound Methyl and Methylene Ligands» Journal of the American Chemical Society 1977, volume 99, 5225-6. doi:10.1021/ja00457a077
  19. Tunik S.P. Reviews: The chemistry of carbonyl clusters of transition metals containing labile and hemilabile ligands. Synthesis, reactivity, and prospects for application (англ.) // Russian Chemical Bulletin, International Edition : journal. — 2004. — Vol. 53, No. 12. — P. 2657—2669.
  20. Osipov M.V., Nikolskyi A.B. Synthesis and spectroscopic characterization of the heteronuclear diphosphine linked cluster Os3(CO)11(Ph2PCH2PPh2)Rh6(CO)15 (англ.) // Journal of Organometallic Chemistry (англ.)русск. : journal. — 1992. — 10 April (vol. 426, Issue 1). — P. 105—107. — doi:10.1016/0022-328X(92)83165-E.
  21. 1 2 3 4 5 6 7 Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — С. 629—630. — 871 с.
  22. Seymour, R. J.; O’Farrelly, J. I. Platinum-group metals // Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (англ.). — Wiley, 2001. — doi:10.1002/0471238961.1612012019052513.a01.pub2.
  23. Юлия Золина. Казахстан официально выставил на продажу осмий-187. Самый дорогой металл в мире (неопр.). ЦентрАзия (22 января 2004). Дата обращения 17 августа 2013. Архивировано 19 августа 2013 года.
  24. ↑ «Философский» осмий-187. Ядерная контрабанда из Казахстана — это блеф? (неопр.). NuclearNo.ru (19 сентября 2003). — «Осмий-187 якобы казахстанского происхождения вновь будоражит воспалённые умы россиян. На днях в Москве будут судить нелегальных сбытчиков скандально известного изотопа. Основной фигурант в этом деле — Владимир Солгалов, который, как утверждается, в начале этого года получил именно из Казахстана две ампулы. В них находилось около 5 граммов платиноида». Дата обращения 17 августа 2013. Архивировано 19 августа 2013 года.
  25. ↑ В. И. Петрик: штрихи к портрету (неопр.). humanism.al.ru. Дата обращения 17 августа 2013. Архивировано 19 августа 2013 года.
  26. ↑ Осмий — Los Alamos National Security
  27. ↑ Osmium: biological information
  28. ↑ Новый справочник химика и технолога. Радиоактивные вещества. Вредные вещества. Гигиенические нормативы / Редкол.: Москвин А. В. и др.. — СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2004. — 1142 с.

Америций — Википедия

Америций
← Плутоний | Кюрий →
Серебристо-белый радиоактивный металл
Americium microscope.jpg
Название, символ, номер Америций / Americium (Am), 95
Атомная масса
(молярная масса)
[243] (массовое число наиболее устойчивого изотопа)[1]
Электронная конфигурация [Rn] 5f7 7s2
Радиус атома 173 пм
Радиус иона (+4e) 92 (+3e) 107 пм
Электроотрицательность 1,3 (шкала Полинга)
Электродный потенциал Am←Am4+ −0,90 В
Am←Am3+ −2,07 В
Am←Am2+ −1,95 В
Степени окисления 6, 5, 4, 3
Энергия ионизации
(первый электрон)
 578 (6,0[2]) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.) 13,67 г/см³
Температура плавления 1448 К (1176 °C, 2149 °F)
Температура кипения 2880,15 К (2607 °C, 4725 °F)
Уд. теплота плавления (10,0) кДж/моль
Уд. теплота испарения 238,5 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 25,85[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём 20,8 см³/моль
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=3,468 c=11,24[3]
Отношение c/a 3,24
Номер CAS 7440-35-9
95

Америций

5f77s2

Амери́ций — химический элемент с атомным номером 95[4]. Принадлежит к 3-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе III группы, или к группе IIIB), находится в седьмом периоде таблицы. Относится к семейству актиноидов. В природе отсутствует, массовое число наиболее стабильного из известных изотопов равно 243[1](его атомная масса равна 243,06138(2) а. е. м.). Обозначается символом Am (от лат. Americium). Четвёртый синтезированный трансплутониевый элемент.

Элемент был получен искусственно в 1944 году в Металлургической лаборатории Чикагского университета Гленном Сиборгом с сотрудниками, причем открытие было засекречено. Интересно, что об открытии америция и кюрия Сиборг впервые публично объявил на детской радиопередаче Quiz Kids[en], когда один из слушателей спросил его, какие трансурановые элементы были открыты во время войны. Официальное сообщение об открытии на совещании Американского химического общества последовало только через пять дней после радиопередачи, 11 ноября 1945 года[5].

Ныне существующий америций сконцентрирован в атмосфере в районах, используемых для испытаний ядерного оружия, проведенных между 1945 и 1980 годами, а также в местах ядерных инцидентов, таких как чернобыльская катастрофа. Например, анализ обломков на полигоне, на котором происходили испытания первой водородной бомбы США (1 ноября 1952 г., атолл Эниветак) выявил высокие концентрации различных актинидов, включая америций; но из-за военной тайны эти данные были опубликованы только в 1956 году[6]. В Тринитите, стеклообразном веществе, образовавшемся на месте испытания ядерной бомбы на базе в Тринити возле Аламогордо (штат Нью-Мексико) 16 июля 1945 года были обнаружены следы америция-241. Повышенные уровни америция были также обнаружены в 1968 году в Гренландии на месте крушения американского бомбардировщика Boeing B-52, который нёс четыре водородные бомбы[7].

Америций — металл серебристо-белого цвета, тягучий и ковкий. Светится в темноте за счёт собственного α-излучения. Больше всего он похож на металлы редкоземельного семейства. Имеет две аллотропные формы. В низкотемпературной форме (плотность 13,67 г/см3) обладает двойной плотно упакованной гексагональной структурой, которая при 1074 °C преобразуется в гранецентрированную кубическую. Температура плавления — 1175 °C. Температура кипения — 2607°С.

Americium microscope.jpg Электронная оболочка америция

Внешняя электронная оболочка нового элемента (5f) оказалась аналогичной европию (4f). Поэтому элемент назвали в честь Америки, как европий — в честь Европы[8].

241Am сейчас получают в промышленном количестве при распаде 241Pu: Pu-241 -> (13,2 года, бета-распад) -> Am-241, а 243Am при распаде 243Pu.

241Pu образуется во всех ядерных реакторах при захвате нейтрона ураном-238.

  1. 238U + n → 239U
  2. 239U β-распад → 239Np
  3. 239Np β-распад → 239Pu
  4. 239Pu + n → 240Pu
  5. 240Pu + n → 241Pu
  6. 241Pu β-распад (13,2 года) → 241Am (период полураспада 432,2 года)
  7. 241Pu + n → 242Pu
  8. 242Pu + n → 243Pu
  9. 243Pu + n → 243Am (период полураспада 4,956(3) ч. бета-распад)

Так как 241Pu обычно присутствует в только что выработанном оружейном плутонии, с распадом 241Pu в веществе накапливается 241Am. В связи с этим он играет важную роль в старении плутониевого оружия. Свежеизготовленный оружейный плутоний содержит 0,5-1,0 % 241Pu, реакторный плутоний имеет от 5-15 % до 25 % 241Pu. Через несколько десятилетий почти весь 241Pu распадётся в 241Am. Энергетика альфа-распада 241Am и относительно короткое время жизни создают высокую удельную радиоактивность и тепловой выход (106 Вт/кг, для примера у 241Pu тепловой выход 3,4 Вт/кг). Большая часть альфа- и гамма-активности старого оружейного плутония обусловливается 241Am.

Самый долгоживущий изотоп америция, 243Am, имеет период полураспада 7,37 тыс. лет и используется для радиохимических исследований и накопления более отдалённых трансуранов, вплоть до фермия.

Значительно многообразнее применение самого первого обнаруженного изотопа америция — 241Am. Он имеет период полураспада 433,2 года. Этот изотоп, распадаясь, испускает альфа-частицы и мягкие (60 кэВ) гамма-лучи (для примера: энергия жестких гамма-квантов, испускаемых кобальтом-60, — более 1 МэВ: 1,173 и 1,332 МэВ). Защита от мягкого излучения Am-241 сравнительно проста и немассивна: вполне достаточно сантиметрового слоя свинца. В промышленности используются различные контрольно-измерительные и исследовательские приборы с америцием-241, в частности, для непрерывного измерения толщины стальной (от 0,5 до 3 мм) и алюминиевой (до 50 мм) ленты, а также листового стекла. Аппаратуру с америцием-241 используют и для снятия электростатических зарядов в промышленности с пластмасс, синтетических плёнок и бумаги. Он находится и внутри некоторых детекторов дыма (~0,26 микрограмма на детектор).

Ядерный изомер америций-242m обладает высоким сечением деления тепловыми нейтронами (6000 барн), большим количеством выделяемых нейтронов на одно деление (3,6) и относительно большим периодом полураспада (141 год)[9], что делает его подходящим топливом для сверхкомпактных ядерных реакторов (критическая масса — 3,78 кг, меньше только у некоторых изотопов калифорния). Предполагается, например, использовать его для ядерных реакторов на межпланетных космических кораблях[10]. Однако получение этого изотопа в граммовых количествах пока только обсуждается (предполагается получать его из 241Am, который содержится в ОЯТ в количестве порядка килограмма на тонну).

Америций — высокотоксичный элемент. Значение ПДК для америция в воздухе — около 1⋅10−4Бк/л, в воде водоёмов — около 70-80 Бк/л.

  1. 1 2 Meija J. et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2016. — Vol. 88, no. 3. — P. 265–291. — doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. 1 2 Громов Б. В. Америций // Химическая энциклопедия: в 5 т. / И. Л. Кнунянц (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А—Дарзана. — С. 125. — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8.
  3. ↑ WebElements Periodic Table of the Elements | Americium | crystal structures
  4. ↑ Таблица Менделеева на сайте ИЮПАК.
  5. Pepling, Rachel Sheremeta Chemical & Engineering News: It’s Elemental: The Periodic Table – Americium (неопр.) (2003). Дата обращения 7 июля 2010.
  6. Fields, P. R.; Studier, M. H.; Diamond, H.; Mech, J. F.; Inghram, M. G.; Pyle, G. L.; Stevens, C. M.; Fried, S.; Manning, W. M.; Ghiorso, A.; Thompson, S. G.; Higgins, G. H.; Seaborg, G. T. Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris (англ.) // Physical Review : journal. — 1956. — Vol. 102, no. 1. — P. 180—182. — doi:10.1103/PhysRev.102.180. — Bibcode: 1956PhRv..102..180F.
  7. Eriksson, Mats. On Weapons Plutonium in the Arctic Environment (англ.). — Risø National Laboratory, Roskilde, Denmark: Lund University, 2002. — P. 28. Архивная копия от 18 декабря 2008 на Wayback Machine
  8. Seaborg, Glenn T. The Transuranium Elements (англ.) // Science. — 1946. — Vol. 104, no. 2704. — P. 379—386. — doi:10.1126/science.104.2704.379. — Bibcode: 1946Sci…104..379S. — PMID 17842184.
  9. ↑ Энциклопедия нейтронных данных (неопр.) (pdf). Росфонд (Российская библиотека файлов оцененных нейтронных данных). Дата обращения 26 июня 2011. Архивировано 22 августа 2011 года.
  10. ↑ IOP Publishing
⛭

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Ливерморий — Википедия

Ливерморий
← Московий | Теннессин →
Неизвестно
Название, символ, номер Ливерморий / Livermorium (Lv), 116
Группа, период, блок 16, 6, p
Атомная масса
(молярная масса)
[293] (массовое число наиболее устойчивого изотопа)[1]
Электронная конфигурация [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p4
Электроны по оболочкам 2, 8, 18, 32, 32, 18, 6
(изображение)
Номер CAS 54100-71-9
ИзотопИРППФРЭР (МэВ)ПР
293Lvсинт.61 мсα10,54289Fl
292Lvсинт.18 мсα10,66288Fl
291Lvсинт.18 мсα10,74287Fl
290Lvсинт.7,1 мсα10,84286Fl
116

Ливерморий

5f146d107s27p4

Ливермо́рий (лат. Livermorium, Lv), ранее был известен под вре́менными названиями унунге́ксий (лат. Ununhexium, Uuh) и э̀ка-поло́ний — 116-й химический элемент, относится к 16-й группе (по устаревшей классификации — к главной подгруппе VI группы) и 7-му периоду периодической системы, атомный номер — 116, массовое число наиболее устойчивого изотопа — 293 (атомная масса этого изотопа равна 293,204(5) а. е. м.[1]). Искусственно синтезированный радиоактивный элемент, в природе не встречается.

Ливерморий является представителем группы халькогенов, где он следует после полония. Однако химические свойства ливермория будут существенно отличаться от свойств полония, поэтому разделить эти элементы не составит труда.

Предполагается, что основной и наиболее устойчивой степенью окисления для ливермория будет +2. Ливерморий будет образовывать оксид ливермория с кислородом (LvO), галогениды LvHal2.

Со фтором или в более жёстких условиях ливерморий также сможет проявлять степень окисления +4 (LvF4). Такую степень окисления ливерморий может проявлять как в катионах, так и образовывать, подобно полонию, ливерморовую кислоту или её соли — ливермориты (или ливермораты), например, K2LvO3 — ливерморит калия.

Ливермориты, а также другие соединения ливермория со степенью окисления +4 будут проявлять сильные окислительные свойства, подобные перманганатам[2]. В отличие от более лёгких элементов, предполагается, что степень окисления +6 для ливермория будет, вероятно, невозможна из-за крайне высокой необходимой энергии на распаривание 7s2 электронной оболочки, поэтому высшая степень окисления ливермория будет равна +4[2].

С сильными восстановителями (щелочные металлы или щелочноземельные металлы) возможна также степень окисления −2 (например, соединение CaLv будет называться ливерморидом кальция). Однако ливермориды будут очень неустойчивыми, и проявлять сильные восстановительные свойства, поскольку образование аниона Lv2− и включение двух дополнительных электронов невыгодно основной оболочке 7p-электронов, а предполагаемая химия ливермория делает намного выгоднее образование катионов, чем анионов[3].

С водородом предполагается образование гидрида H2Lv, который будет называться ливермороводородом[4]. Для ливермороводорода ожидаются весьма интересные свойства, например, предполагается возможность «сверхгибридизации» — невовлечённые 7s2 электронные облака ливермория смогут образовать дополнительную взаимную связь между собой, и такая связь будет несколько напоминать водородную связь, поэтому свойства ливермороводорода могут отличаться от свойств халькогеноводородов более лёгких аналогов. Ливермороводород, несмотря на то, что ливерморий будет однозначно металлом, не будет повторять свойств гидридов металлов в полной мере и будет сохранять в значительной степени ковалентный характер[5].

Официальное название ливерморий дано в честь Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (Ливермор, США), участвовавшей в открытии элемента[6][7]. До этого использовалось временное название унунгексий, которое дано по порядковому номеру (искусственно образовано из корней латинских числительных; Ununhexium можно приблизительно истолковать как «одно-одно-шестий»). Ранее был также известен как эка-полоний.

Учёные ОИЯИ предлагали для 116-го элемента название московий — в честь Московской области[8]. Однако американские партнёры ОИЯИ из Ливерморской национальной лаборатории предложили назвать 114-й или 116-й элемент в честь Леонардо да Винчи, Галилео Галилея или в честь Ливерморской национальной лаборатории[9]. После согласовательных процедур между российскими и американскими учёными 1 декабря 2011 года в комиссию по номенклатуре химических соединений ИЮПАК было направлено предложение назвать 116-й элемент ливерморием[6][7]. Название утверждено 30 мая 2012 года[10]. Название «московий» было позднее утверждено для 115-го элемента.

В конце 1998 года польский физик Роберт Смолянчук опубликовал расчеты по слиянию атомных ядер в направлении синтеза сверхтяжелых атомов, в том числе оганессона и ливермория. По его расчетам, эти два элемента можно было бы получить, сплавив свинец с криптоном в тщательно контролируемых условиях[11].

Заявление об открытии элементов 116 и 118 в 1999 году в Беркли (США)[12] оказалось ошибочным и даже фальсифицированным[13]. Синтез по объявленной методике не был подтверждён в российском, немецком и японском центрах ядерных исследований, а затем и в самих США. Статья с сообщением об открытии была отозвана. В июне 2002 года директор лаборатории объявил, что первоначальное утверждение об обнаружении этих двух элементов было основано на данных, сфабрикованных Виктором Ниновым[14][15].

Ливерморий открыт путём синтеза изотопов в 2000 г. в Объединённом институте ядерных исследований (Дубна, Россия) в сотрудничестве с Ливерморской национальной лабораторией (США), Научно-исследовательским институтом атомных реакторов (Димитровград, Россия) и «Электрохимприбором» (Лесной, Россия). 19 июля 2000 г. впервые наблюдался альфа-распад ядра 116-го элемента, полученного в результате бомбардировки мишени из кюрия ионами кальция. Результаты эксперимента были впервые опубликованы 6 декабря 2000 года[16] (рукопись была получена журналом 2 октября). Хотя в этой работе заявлялось о синтезе изотопа 292Lv, в дальнейших работах коллаборации данное событие было соотнесено с изотопом 293Lv[17].

Позднее в том же Объединённом институте ядерных исследований синтез изотопов элемента был подтверждён химической идентификацией конечного продукта его распада[18].

1 июня 2011 года ИЮПАК официально признал открытие ливермория и приоритет в этом учёных из ОИЯИ и Ливермора[19][20].

Изотопы ливермория были получены в результате ядерных реакций[17]

96248Cm+2048Ca→116293Lv+301n,{\displaystyle _{96}^{248}\mathrm {Cm} +\,_{20}^{48}\mathrm {Ca} \,\to \,{}_{116}^{293}\mathrm {Lv} +3\;_{0}^{1}\mathrm {n} ,}

96245Cm+2048Ca→116291Lv+201n,{\displaystyle _{96}^{245}\mathrm {Cm} +\,_{20}^{48}\mathrm {Ca} \,\to \,{}_{116}^{291}\mathrm {Lv} +2\;_{0}^{1}\mathrm {n} ,}

96245Cm+2048Ca→116290Lv+301n,{\displaystyle _{96}^{245}\mathrm {Cm} +\,_{20}^{48}\mathrm {Ca} \,\to \,{}_{116}^{290}\mathrm {Lv} +3\;_{0}^{1}\mathrm {n} ,}

а также в результате альфа-распада 294Og[21]:

118294Og→116290Lv+24He.{\displaystyle _{118}^{294}\mathrm {Og} \,\to \,{}_{116}^{290}\mathrm {Lv} +\,_{2}^{4}\mathrm {He} .}

ИзотопМассаПериод полураспадаТип распадаЧисло зарегистрированных событий
290Lv2907,1+3,2
−1,7 мс[21]
α-распад в 286Fl10[21]
291Lv29118+22
−6 мс[21]
α-распад в 287Fl3[21]
292Lv29218+16
−6 мс[23]
α-распад в 288Fl?
293Lv29353+62
−19 мс[23][24]
α-распад в 289Fl3[24]

Ввиду отсутствия в природе ливерморий не играет никакой биологической роли. Если бы удалось создать достаточно большое количество этого элемента, он был бы весьма радиотоксичен из-за высокой радиоактивности.

  1. 1 2 Meija J. et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2016. — Vol. 88, no. 3. — P. 265–291. — doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. 1 2 Haire, Richard G. (2006). «Transactinides and the future elements». In Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd ed.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. ISBN 1-4020-3555-1
  3. ↑ Thayer, John S. (2010). Chemistry of heavier main group elements. p. 83. doi:10.1007/9781402099755_2
  4. ↑ Van WüLlen, Langermann, 2007.
  5. ↑ Nash, Clinton S.; Crockett, Wesley W. (2006). «An Anomalous Bond Angle in (116)h3. Theoretical Evidence for Supervalent Hybridization». The Journal of Physical Chemistry A 110 (14): 4619-4621. doi:10.1021/jp060888z.
  6. 1 2 Start of the Name Approval Process for the Elements of Atomic Number 114 and 116 (англ.) (недоступная ссылка). ИЮПАК (2 December 2011). Дата обращения 2 декабря 2011. Архивировано 4 февраля 2012 года.
  7. 1 2 Химическим элементам 114 и 116 предложили названия (рус.), Lenta.ru (2 декабря 2011). Дата обращения 2 декабря 2011.
  8. ↑ Российские физики предложат назвать 116 химический элемент московием, РИА Новости (26 марта 2011). Дата обращения 26 марта 2011.
  9. ↑ Новые химические элементы могут назвать в честь да Винчи и Галилея, РИА Новости (14 октября 2011). Дата обращения 2 декабря 2011.
  10. ↑ Element 114 is Named Flerovium and Element 116 is Named Livermorium (англ.). ИЮПАК (30 May 2012). Дата обращения 31 мая 2012. Архивировано 24 июня 2012 года.
  11. Smolanczuk, R. Production mechanism of superheavy nuclei in cold fusion reactions (англ.) // Physical Review C : journal. — 1999. — Vol. 59, no. 5. — P. 2634—2639. — doi:10.1103/PhysRevC.59.2634. — Bibcode: 1999PhRvC..59.2634S.
  12. V. Ninov et al. Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of 86Kr with 208Pb // Physical Review Letters. — 1999. — Vol. 83, № 6. — P. 1104—1107.
  13. Public Affairs Department. Results of element 118 experiment retracted (англ.) (недоступная ссылка). Berkeley Lab (21 July 2001). Дата обращения 25 июля 2007. Архивировано 26 августа 2011 года.
  14. Dalton, R. Misconduct: The stars who fell to Earth (англ.) // Nature. — 2002. — Vol. 420, no. 6917. — P. 728—729. — doi:10.1038/420728a. — Bibcode: 2002Natur.420..728D. — PMID 12490902.
  15. ↑ Element 118 disappears two years after it was discovered. Physicsworld.com (August 2, 2001). Retrieved on 2012-04-02.
  16. ↑ Oganessian et al., 2000.
  17. 1 2 Oganessian, 2004.
  18. R. Eichler et al. Confirmation of the Decay of 283112 and First Indication for Hg-like Behavior of Element 112 // Nuclear Physics A. — 2007. — Vol. 787, № 1—4. — P. 373—380.;
    Михаил Молчанов. Открытие подтверждено // В мире науки. — 2006. — № 7 (июль). Архивировано 28 сентября 2007 года.
  19. ↑ Discovery of the Elements with Atomic Number 114 and 116 (англ.) (недоступная ссылка). ИЮПАК (1 June 2011). Дата обращения 4 июня 2011. Архивировано 26 августа 2011 года.
  20. ↑ Два синтезированных в России химических элемента признаны официально (рус.), РИА Новости (3 июня 2011). Дата обращения 4 июня 2011.
  21. 1 2 3 4 5 Yu. Ts. Oganessian et al. Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the 249Cf and 245Cm+48Ca fusion reactions // Physical Review C. — 2006. — Vol. 74, № 4. — P. 044602.
  22. ↑ Element 116 — Item — World of Warcraft
  23. 1 2 Nudat 2.3
  24. 1 2 Yu. Ts. Oganessian et al. Measurements of cross sections and decay properties of the isotopes of elements 112, 114, and 116 produced in the fusion reactions 233,238U, 242Pu, and 248Cm+48Ca // Physical Review C. — 2004. — Vol. 70. — P. 064609.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *