钷的配位结构和与氧的键长首次被表征,填补了我们对元素周期表知识的最后空白之一。
概念艺术展示了稀土元素钷在一个有机配体包围的小瓶子里
61号元素钷是镧系元素的一部分,在现代技术中被广泛使用。然而,不像它的邻近元素,钷是放射性的,高度不稳定的,在地球上不存在。它是1945年才被发现的,当时在美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory),从事曼哈顿计划(Manhattan Project)的研究人员创造了它。曼哈顿计划开发了结束第二次世界大战的核武器。橡树岭后来在通过核聚变创造超重元素的目标方面发挥了关键作用——以实验室的家乡田纳西州命名的117号元素认识到了这一作用。
从那以后,研究钷的难度和成本意味着这种元素的化学性质在很大程度上被忽视了。虽然这种元素有一些用途,比如用于太空探测器的原子电池或癌症诊断,但它仍然是元素周期表上最神秘的元素之一。
现在,橡树岭的一个团队重新审视了他们的第一个元素发现。研究小组利用实验室的核研究反应堆制造出半衰期仅为2.62年的同位素钷-147,然后将样品与二乙醇酰胺配体溶液进行螯合。研究人员随后使用同步加速器x射线吸收光谱法研究了这种复合物,这使他们能够确定复合物的性质,包括测量它的键长。
用二乙醇酰胺配体形成钷络合物
研究小组发现,钷与氧的键长2.476?与其他镧系元素的键长趋势完全吻合,从而为镧系元素的原子半径(原子的大小)收缩提供了完整的实验证据。随着镧系元素原子序数的增加,原子核中额外的质子吸引了更多的电子,这些电子填满了4f电子子壳层。通常,被填满的亚壳层会被能量较低的电子壳层屏蔽掉原子核的电荷。然而,4f子壳层的屏蔽效果很差,再加上量子力学的相对论效应,这意味着镧系元素的原子半径比预测的要小。当你从左到右在镧系元素中移动时,这种模式变得更加明显,元素的原子序数也会增加。
虽然这种现象在其他镧系元素中很容易测量,但钷的放射性和稀缺性意味着它以前没有被研究过。橡树岭大学化学科学部门的科学家桑塔·扬松-波波娃(Santa Jansone-Popova)是这项研究的共同负责人之一,他说:“关于不含钷的镧系化学的出版物有数千篇。”“科学家必须假设它的大部分特性。现在我们可以测量其中的一些了……钷是最后一块拼图。”
该团队的工作不仅仅是确认理论,因为金属配体键的长度有助于确定元素在水或有机溶剂中的溶解度。“在现代先进技术中,你不能把所有这些镧系元素作为混合物使用,因为你首先需要把它们分离出来,”扬松-波波娃补充道。这就是缩略语变得非常重要的地方;它基本上可以让我们把它们分开。”
研究小组的结果“非常令人印象深刻”,英国曼彻斯特大学皇家学会研究员康拉德·古德温(Conrad Goodwin)说,他专门研究f层化学。“这些数据本来是很容易的化学反应——仅仅是制造刘易斯酸碱加合物——除了它是用钷-147,一种根本不希望存在的放射性核素!”“作者们成功地做到了这一点,这是实验编排的惊人壮举……看到第一个真正完整的镧系元素分子复合物系列令人满意。”
在完成我在布拉德福大学的药学学位后
d(包括在社区和医院药房工作一年),我决定做unco
科学新闻的传统飞跃。在接手英国医学协会(British Medical Association)网站上的宣传活动之前,我曾为全科医生和药剂师撰写杂志。从那里我回到药房,管理所有的临床公司
在有机会加入化学世界团队之前,他在《药学杂志》和《临床药剂师》上发表了一篇文章。我偶尔也会
最后为《每日电讯报》写点东西,并在各种持怀疑态度的播客中出现。查看完整档案
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