Строение
Это не диаграмма из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование химических связей.
Измеренные значения
Каждый столбец показывает положение менделевий среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные веса IUPAC 2021 года · Справочник CRC по химии и физике · NIST. Значения, отмеченные символом ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Радиус 246 pm — это 0,246 нм, поэтому около 2,03 миллионов таких атомов, расположенных бок о бок, протянулись бы на миллиметр.
Тепловой диапазон
Менделевий плавится при 1100 K; его температура кипения не измерялась.
История
Первый элемент, полученный и идентифицированный по одному атому за раз.
Менделевий был открыт 19 февраля 1955 года легендарной командой Альберта Гиорсо, Гленна Т. Сиборга, Грегори Роберта Чоппина, Бернарда Дж. Харви и Стэнли Дж. Томпсона в Калифорнийском университете в Berkeley. Это открытие стало поворотным моментом в гонке времён холодной войны по синтезу новых элементов.
Открытие имело драматическое происхождение, связанное с испытаниями ядерного оружия. В 1952 году термоядерное испытание Ivy Mike — взрыв водородной бомбы мощностью 10 мегатонн — создало достаточно мощный поток нейтронов для образования ранее неизвестных элементов. Радиоактивные обломки после этого испытания в Тихом океане содержали эйнштейний-253 — необходимый материал мишени для синтеза менделевия.
Используя 60-дюймовый циклотрон Berkeley, команда бомбардировала альфа-частицами всего один миллиард атомов эйнштейния — впервые в истории новый элемент был получен и идентифицирован «по одному атому за раз». В то историческое февральское утро учёные обнаружили пять характерных событий деления, доказавших существование элемента 101.
Элемент назвали в честь Дмитрия Менделеева, создателя периодической таблицы, отдав дань его предсказанию об открытии элементов тяжелее урана. Это название стало одновременно научным посвящением и проявлением дипломатии времён холодной войны, признав вклад российских учёных в период напряжённых отношений между США и СССР.
Гленн Т. Сиборг назвал это открытие «одним из самых впечатляющих в последовательности трансурановых элементов», положив начало новым методам исследований сверхтяжёлых элементов, которые остаются фундаментальными для современной ядерной физики. Это достижение продемонстрировало способность человечества создавать материю, которая никогда прежде не существовала во Вселенной.
Применение
Менделевий служит важным этапом в исследованиях синтеза сверхтяжёлых элементов, позволяя получить сведения о структуре и стабильности ядерных оболочек. Учёные используют изотопы Md, чтобы понять магические числа, определяющие стабильность ядер, особенно в области предполагаемого «острова стабильности» сверхтяжёлых элементов.
Исследовательские группы используют менделевий в исследованиях ядерного деления, изучая процессы спонтанного деления и цепочки альфа-распада. Относительно длительный период полураспада этого элемента (77.7 минут для 256Md) делает его бесценным для изучения химических и физических свойств трансурановых элементов.
Менделевий открывает возможности для передовых исследований химии сверхтяжёлых элементов, позволяя учёным изучать степени окисления, образование комплексов и химическое поведение элементов за пределами ряда актиноидов. Эти исследования помогают подтвердить теоретические прогнозы относительно электронной конфигурации и химической связи в экстремальных атомных средах.
Физики используют данные о менделевии для уточнения ядерных моделей и расчётов, предсказывающих существование и свойства ещё более тяжёлых элементов. Эти исследования способствуют разработке передовых ускорителей частиц и систем обнаружения для будущих открытий сверхтяжёлых элементов.
Хотя это пока остаётся теоретической областью, понимание свойств менделевия способствует исследованиям экзотической материи, которая в отдалённом будущем потенциально может революционизировать системы космической тяги и технологии выработки энергии.
Основные области применения менделевия по-прежнему ограничены специализированными ядерными исследовательскими центрами по всему миру. Крупные лаборатории, включая Berkeley Lab, GSI Helmholtz Centre и RIKEN, используют изотопы менделевия для фундаментальных исследований ядерной физики и синтеза сверхтяжёлых элементов.
Исследовательские группы используют менделевий в экспериментах по ядерной спектроскопии, измеряя гамма-излучение, энергии альфа-распада и распределение осколков деления. Эти измерения предоставляют важные данные для понимания эффектов ядерных оболочек и прогнозирования свойств ещё не открытых сверхтяжёлых элементов.
Менделевий служит эталонным элементом для проверки квантово-механических расчётов и ядерных моделей. Учёные сравнивают экспериментальные данные об изотопах менделевия с теоретическими прогнозами, чтобы уточнить понимание ядерных сил и поведения электронов в сверхтяжёлых атомах.
Изучение менделевия стимулирует инновации в области сверхчувствительных систем обнаружения, включая масс-спектрометрию времени пролёта, детекторы альфа-частиц и сложные системы идентификации частиц, расширяющие наши возможности по изучению чрезвычайно редких ядерных процессов.
Откуда он происходит
0 мг/кг земной коры · более распространён, чем 0% элементов
Менделевий не встречается в природе на Земле или где-либо в наблюдаемой Вселенной. Этот сверхтяжёлый элемент можно создать только посредством искусственного ядерного синтеза в сложных ускорителях частиц, что делает его одним из самых редких веществ, когда-либо полученных человечеством.
Учёные создают менделевий, бомбардируя мишени из эйнштейния-253 альфа-частицами (ядрами гелия-4) в циклотронах или линейных ускорителях. В ходе первоначального синтеза, проведённого командой Berkeley в 1955 году, использовали всего один миллиард атомов эйнштейния и получали менделевий буквально «по одному атому» — это было выдающимся достижением ядерной физики.
Самый стабильный изотоп менделевия, 258Md, имеет период полураспада всего 51.5 дней, поэтому любые атомы менделевия, которые могли существовать во время формирования Земли, распались бы миллиарды лет назад. Современные объёмы производства измеряются отдельными атомами или небольшими кластерами.
По оценкам, ежегодное мировое производство менделевия составляет менее нескольких тысяч атомов во всех исследовательских центрах вместе взятых. Для синтеза элемента необходимы редкие мишени из эйнштейния, передовые ускорители частиц и огромное количество энергии, поэтому его получение обходится астрономически дорого.
В отличие от более лёгких элементов, образующихся в процессе звёздного нуклеосинтеза, менделевий не может формироваться в звёздах или сверхновых из-за чрезвычайно короткого периода полураспада и специфических ядерных реакций, необходимых для его синтеза. Он представляет собой исключительно созданную человеком материю, раздвигающую границы существования атомов.
Обращение
Менделевий радиоактивен. У него нет стабильных изотопов — каждое ядро распадается. Для обращения требуются соответствующие средства защиты и лицензия.
ОПАСНОСТЬ: Менделевий — чрезвычайно радиоактивный искусственный элемент, представляющий серьёзную угрозу для здоровья из-за альфа-излучения, гамма-излучения и спонтанного деления. Даже микроскопические количества требуют специальной изоляции и соблюдения протоколов обращения на лицензированных ядерных объектах.
Изотопы менделевия испускают высокоэнергетические альфа-частицы, которые при контакте с живыми тканями могут вызвать тяжёлые радиационные ожоги, генетические повреждения и рак. Попадание вещества внутрь организма при вдыхании или проглатывании немедленно создало бы угрозу для жизни из-за концентрированной дозы излучения, воздействующей на органы.
Исследования требуют специализированных камер для работы с высокоактивными материалами, оборудования для дистанционного обращения и непрерывного радиационного контроля. Персонал должен носить полный комплект средств радиационной защиты и работать за тяжёлым защитным экраном. Процедуры экстренной дезактивации и медицинское лечение радиационных поражений должны быть доступны немедленно.
Несмотря на короткий период полураспада, загрязнение менделевием создаёт стойкие радиоактивные угрозы из-за продуктов распада и осколков деления. Для всех материалов, контактировавших с менделевием, включая лабораторное оборудование и защитную одежду, необходимы специальные протоколы утилизации отходов.
Краткие ответы
Менделевий (символ Md) — элемент 101 в периодической таблице, представитель семейства актиноид в 7 периоде. Первый элемент, полученный и идентифицированный по одному атому за раз. При комнатной температуре, как ожидается, это будет твёрдое вещество, и оно радиоактивно.
[Rn] 5f¹³ 7s²; она включает 7 занятых электронных оболочек с распределением 2, 8, 18, 32, 31, 8, 2.Образец Менделевий ещё ни разу не был сконденсирован, поэтому оба значения рассчитаны, а не измерены: предполагается, что он плавится при 1100 K (826.9 °C) и кипит при не измерено.
У Менделевий нет стабильных изотопов, поэтому для него не существует стандартной атомной массы. Указанное значение 258 — массовое число наиболее долгоживущего известного изотопа.
Предполагается, что плотность Менделевий составляет около 10.3 г/см³, хотя образец, достаточно большой для взвешивания, ещё ни разу не был получен. Для сравнения, плотность воды — 1,0 г/см³.
Электроотрицательность Менделевий по шкале Полинга составляет 1.3. Шкала простирается от 0,70 (франций, наименее склонный притягивать электроны) до 3,98 (фтор, наиболее склонный). Значения в этом среднем диапазоне обычно соответствуют ковалентным, а не преимущественно ионным связям.
Менделевий был открыт в 1955 году Ghiorso et al.. Назван в честь дмитрий Менделеев.
Менделевий практически не встречается в природе на Земле — его получают в реакторе или ускорителе.
Да. Менделевий не имеет стабильных изотопов — каждое его ядро распадается. В природе он не встречается в количествах, пригодных для использования, и должен быть синтезирован.