No · Элемент 102 · Актиноид
Предмет десятилетнего спора об открытии между шведскими, американскими и советскими научными коллективами.
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 нобелий 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
Нобелий плавится при 1100 K; его температура кипения не измерялась.
История
Предмет десятилетнего спора об открытии между шведскими, американскими и советскими научными коллективами.
Открытие нобелия стало одним из самых острых споров в науке периода холодной войны. Первое заявление поступило от Нобелевского института в Стокгольме, Швеция, в 1957 году; затем последовали конкурирующие заявления советских учёных из Дубны и американских исследователей из Беркли, что привело к десятилетней борьбе за приоритет.
В 1957 году шведские физики из Нобелевского института объявили об открытии элемента 102, бомбардируя кюрий-244 ионами углерода-13. Они предложили название «нобелий» в честь Альфреда Нобеля. Однако другие лаборатории не смогли воспроизвести их результаты, и шведская группа в итоге отозвала свои заявления.
Окончательный синтез был осуществлён в 1966 году группой Георгия Флёрова в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне, Советский Союз. Учёные успешно создали нобелий-256, бомбардируя уран-238 ионами неона-22, что стало убедительным доказательством существования элемента 102.
Международный союз теоретической и прикладной химии наконец разрешил спор в 1992 году, признав советскую группу официальным первооткрывателем. Однако название «нобелий» сохранили из-за его широкого употребления в научной литературе, создав необычную ситуацию, когда авторы названия не были первооткрывателями.
Спор вокруг нобелия отражал более широкую напряжённость холодной войны в науке, где национальная гордость и политический престиж были связаны с открытиями элементов. Последующее решение показало, что международное научное сотрудничество способно преодолевать политические разногласия в стремлении к истине.
Применение
Нобелий играет важную роль в понимании химии сверхтяжёлых элементов, особенно при изучении поведения электронных орбиталей в условиях экстремального ядерного заряда. Учёные исследуют нобелий, чтобы подтвердить предсказания релятивистских эффектов в тяжёлых атомах и изучить химические связи за пределами традиционных периодических закономерностей.
Исследовательские группы используют нобелий для изучения конца ряда актиноидов и перехода к сверхтяжёлым элементам. Это исследование помогает определить, где заканчивается заполнение f-орбиталей, и даёт представление о закономерностях электронной конфигурации, влияющих на химические свойства элементов 103 и более тяжёлых.
Изотопы нобелия служат превосходными объектами для изучения спонтанного деления и цепочек альфа-распада, предоставляя важные данные для понимания пределов ядерной стабильности и прогнозирования свойств ещё не открытых сверхтяжёлых элементов в теоретическом «острове стабильности».
Физики используют нобелий в экспериментах, проверяющих квантово-механические расчёты для сверхтяжёлых атомов, подтверждая теоретические предсказания о влиянии ядерных оболочек, энергиях связи и оптимальных путях синтеза ещё более тяжёлых элементов.
Исследования нобелия стимулируют развитие сверхчувствительных аналитических методов, включая методы химии одиночных атомов, современную масс-спектрометрию и сложные системы обнаружения излучения, расширяющие границы возможностей ядерной науки.
Применение нобелия полностью ограничено передовыми лабораториями ядерных исследований, включая GSI в Германии, RIKEN в Японии и Berkeley Lab в США. Эти учреждения используют нобелий для фундаментальных исследований ядерной физики и изучения синтеза сверхтяжёлых элементов.
Исследовательские группы используют нобелий в исследованиях гамма-спектроскопии и ядерного распада для точного измерения ядерных свойств, включая спин, чётность и магнитные моменты. Эти измерения дают важные данные для понимания структуры ядерных оболочек сверхтяжёлых элементов.
Учёные проводят pioneering химические эксперименты с одиночными атомами нобелия, изучая степени окисления и химическое поведение всего на нескольких атомах. Эти эксперименты представляют передний край химии, работающей на абсолютном пределе материаловедения.
Исследования нобелия требуют разработки передовых систем обнаружения, включая позиционно-чувствительные детекторы, системы измерения времени пролёта и современные методы идентификации частиц, развивающие технологии ядерной аппаратуры для будущих открытий.
Откуда он происходит
0 мг/кг земной коры · более распространён, чем 0% элементов
Нобелий существует только благодаря искусственному синтезу в ускорителях частиц и никогда не обнаруживался в природе на Земле или в спектрах звёзд. Этот сверхтяжёлый элемент — одно из самых исключительных творений человечества, не существующее больше нигде в известной Вселенной.
Учёные создают нобелий, бомбардируя мишени из кюрия или калифорния ионами углерода, кислорода или неона в линейных ускорителях. Первоначальный спорный синтез включал бомбардировку кюрия-244 ядрами углерода-13, хотя убедительное получение элемента не было достигнуто до 1960-х годов.
Наиболее стабильный изотоп нобелия, 259No, имеет период полураспада всего 58 минут, поэтому ни один первичный нобелий не мог сохраниться со времени образования Земли. Современные синтетические атомы нобелия существуют лишь несколько минут, прежде чем распасться на более лёгкие элементы.
Мировое производство нобелия измеряется в отдельных атомах на эксперимент, а общий ежегодный синтез во всём мире составляет, возможно, несколько тысяч атомов. Для синтеза элемента требуются сложные ускорители частиц, редкие материалы мишеней и огромные затраты энергии.
В отличие от элементов, образующихся при нуклеосинтезе в звёздах или взаимодействии космических лучей, нобелий не может образовываться естественным путём из-за чрезвычайно короткого периода полураспада и особых требований к ядерным реакциям. Это вещество существует только благодаря технологическому вмешательству человека.
Обращение
Нобелий радиоактивен. У него нет стабильных изотопов — каждое ядро распадается. Для обращения требуются соответствующие средства защиты и лицензия.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Нобелий — интенсивно радиоактивный синтетический элемент, испускающий опасные альфа-частицы, бета-излучение и гамма-лучи. Даже количества в нанограммах представляют серьёзную угрозу для здоровья и требуют обращения в специализированном ядерном учреждении и постоянного радиационного мониторинга.
Изотопы нобелия подвергаются спонтанному делению и альфа-распаду, создавая высокоэнергетическое излучение и выбросы нейтронов. Внутреннее загрязнение вызвало бы тяжёлое радиационное отравление, повреждение органов и потенциально смертельный радиационный синдром в течение нескольких часов или дней.
Для исследований требуются горячие камеры класса A, роботизированные системы манипуляции и толстая свинцовая защита. Персонал должен находиться на значительном расстоянии от образцов и использовать исключительно инструменты дистанционного обращения. Непрерывный контроль воздуха и возможность аварийной дезактивации обязательны.
Все поверхности, оборудование и материалы, контактирующие с нобелием, становятся радиоактивно загрязнёнными и требуют специальной утилизации как высокоактивные ядерные отходы. Даже микроскопические следы могут создавать стойкую радиационную опасность в течение нескольких периодов полураспада.
Краткие ответы
Нобелий (символ No) — элемент 102 в периодической таблице, представитель семейства актиноид в 7 периоде. Предмет десятилетнего спора об открытии между шведскими, американскими и советскими научными коллективами. При комнатной температуре, как ожидается, это будет твёрдое вещество, и оно радиоактивно.
[Rn] 5f¹⁴ 7s²; она включает 7 занятых электронных оболочек с распределением 2, 8, 18, 32, 32, 8, 2.Образец Нобелий 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 Нобелий нет стабильных изотопов, поэтому для него не существует стандартной атомной массы. Указанное значение 259 — массовое число наиболее долгоживущего известного изотопа.
Предполагается, что плотность Нобелий составляет около 9.9 г/см³, хотя образец, достаточно большой для взвешивания, ещё ни разу не был получен. Для сравнения, плотность воды — 1,0 г/см³.
Электроотрицательность Нобелий 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.
Нобелий был открыт в 1958 году Joint Institute for Nuclear Research. Назван в честь альфред Нобель.
Нобелий практически не встречается в природе на Земле — его получают в реакторе или ускорителе.
Да. Нобелий не имеет стабильных изотопов — каждое его ядро распадается. В природе он не встречается в количествах, пригодных для использования, и должен быть синтезирован.