What is 锘?
锘 (symbol No) is element 102 on the periodic table, a 锕系元素 in period 7. The subject of a decade-long discovery dispute between Swedish, American and Soviet teams. At room temperature it is expected to be a solid, and it is radioactive.
结构
这不是环上点阵的示意图,而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。
测量值
每个条形图都显示锘在全部118种元素中该性质的排名位置。
来源:IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值,而非测量值。
按比例显示的大小
Radius 246 pm — that is 0.246 nm, so about 2033 million of them side by side would span a millimetre.
热范围
锘在1100 K熔化;其沸点尚未测得。
故事
The subject of a decade-long discovery dispute between Swedish, American and Soviet teams.
锘的发现成为冷战时期科学界最具争议的争论之一。1957年,来自瑞典斯德哥尔摩Nobel Institute的研究人员首先提出发现声明,随后苏联杜布纳的科学家和美国伯克利的研究人员相继提出竞争性声明,引发了持续十年的优先权之争。
1957年,Nobel Institute的瑞典物理学家宣布发现第102号元素,使用碳-13离子轰击锔-244。他们为纪念Alfred Nobel提议将其命名为“nobelium”。然而,其他实验室无法重复他们的结果,瑞典团队最终撤回了声明。
1966年,苏联杜布纳联合核研究所的Georgy Flerov团队实现了确切合成。他们用氖-22离子轰击铀-238,成功制造出锘-256,为第102号元素的存在提供了确凿证据。
国际纯粹与应用化学联合会最终在1992年认定苏联团队为正式发现者,解决了这场争议。然而,由于“nobelium”在科学文献中已被广泛使用,这一名称得以保留,形成了发现者与命名者并非同一方的特殊情况。
锘的争议反映了冷战时期更广泛的科学紧张关系,元素发现与国家荣誉和政治声望紧密相连。最终的裁决表明,在追求真理的过程中,国际科学合作能够克服政治分歧。
应用
锘在理解超重元素化学方面发挥着关键作用,尤其是研究电子轨道在极端核电荷条件下的行为。科学家研究锘,以验证对重原子中相对论效应的预测,并探索超越传统周期趋势的化学键合。
研究团队利用锘研究锕系元素系列的终点以及向超重元素的过渡。这项研究有助于确定f轨道填充结束的位置,并深入了解影响第103号元素及更重元素化学性质的电子排布规律。
锘同位素是研究自发裂变和α衰变链的理想对象,为理解核稳定性极限以及预测理论上的“稳定岛”中尚未发现的超重元素的性质提供关键数据。
物理学家在实验中使用锘来检验超重原子的量子力学计算,验证有关核壳层效应、结合能以及合成更重元素的最佳路径的理论预测。
锘研究推动了超高灵敏度分析技术的发展,包括单原子化学方法、先进质谱技术和复杂的辐射探测系统,不断拓展核科学的可能边界。
锘的应用完全局限于先进核研究实验室,包括德国的GSI、日本的RIKEN以及美国的Berkeley Lab。这些设施使用锘开展基础核物理研究和超重元素合成研究。
研究团队利用锘进行伽马射线能谱学和核衰变研究,以测量包括自旋、宇称和磁矩在内的精确核性质。这些测量为理解超重元素中的核壳层结构提供了必要数据。
科学家利用锘开展开创性的单原子化学实验,仅使用少量原子研究其氧化态和化学行为。这些实验代表了化学研究的终极前沿,在物质科学的绝对极限上开展工作。
锘研究推动了尖端探测系统的发展,包括位置灵敏探测器、飞行时间系统和先进的粒子鉴别方法,从而推进面向未来发现的核仪器技术。
来源
0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements
锘只能通过人工合成产生,存在于粒子加速器中,从未在地球上自然发现,也未在恒星光谱中检测到。这种超重元素代表了人类最独特的创造物之一,在已知宇宙的其他任何地方都不存在。
科学家在直线加速器中用碳、氧或氖离子轰击锔或锎靶来制造锘。最初存在争议的合成实验涉及用碳-13原子核轰击锔-244,不过直到20世纪60年代才实现了确切的制备。
最稳定的锘同位素259No的半衰期仅为58分钟,因此任何原始锘都不可能从地球形成时存留至今。目前合成的锘原子只能存在几分钟,随后便衰变为较轻的元素。
全球锘的产量以每次实验中的单个原子数来衡量,全球每年的合成总量或许只有几千个原子。合成这种元素需要复杂的粒子加速器、稀有的靶材料以及巨大的能量输入。
不同于在恒星核合成或宇宙射线相互作用中形成的元素,由于半衰期极短且需要特定的核反应条件,锘无法自然形成。它代表了一种只能通过人类技术干预而存在的物质。
处理
锘 具有放射性。 It has no stable isotope — every nucleus decays. 处理时需要适当的屏蔽和许可。
警告:锘是一种强放射性人工合成元素,会发射危险的α粒子、β辐射和γ射线。即使是纳克级数量也会带来严重健康风险,需要在专门的核设施中处理,并进行持续的辐射监测。
锘同位素会发生自发裂变和α衰变,产生高能辐射和中子发射。内部污染会导致严重的辐射中毒、器官损伤,并可能在数小时或数天内引发致命的放射病。
研究需要A类热室、机器人操作系统和厚重的铅屏蔽。工作人员必须与样品保持足够距离,并且只能使用远程操作工具。持续空气监测和紧急去污能力是强制要求。
所有接触过锘的表面、设备和材料都会受到放射性污染,必须作为高放射性核废物进行专业处置。即使是微量痕迹,也可能造成持续多个半衰期的辐射危害。
快速回答
锘 (symbol No) is element 102 on the periodic table, a 锕系元素 in period 7. The subject of a decade-long discovery dispute between Swedish, American and Soviet teams. At room temperature it is expected to be a solid, and it is radioactive.
[Rn] 5f¹⁴ 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 32, 8, 2 electrons respectively.No sample of 锘 has ever been condensed, so both figures are calculated rather than measured: it is predicted to melt at 1100 K (826.9 °C) and boil at not measured.
锘 has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 259, is the mass number of its longest-lived known isotope.
锘 is predicted to have a density of about 9.9 g/cm³, though no sample large enough to weigh has ever been made. Water is 1.0 g/cm³ for comparison.
锘 has a Pauling electronegativity of 1.3. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
锘 was discovered in 1958 by Joint Institute for Nuclear Research. It is named after alfred Nobel.
锘 does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.
Yes. 锘 has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.