Nobelio - Nobelium

Nobelio,  102 No
Nobelio
Pronunciación
Número de masa [259]
Nobelio en la tabla periódica
Hidrógeno Helio
Litio Berilio Boro Carbón Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón
Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón
Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Planchar Cobalto Níquel Cobre Zinc Galio Germanio Arsénico Selenio Bromo Criptón
Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio Molibdeno Tecnecio Rutenio Rodio Paladio Plata Cadmio Indio Estaño Antimonio Telurio Yodo Xenón
Cesio Bario Lantano Cerio Praseodimio Neodimio Prometeo Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Iterbio Lutecio Hafnio Tantalio Tungsteno Renio Osmio Iridio Platino Oro Mercurio (elemento) Talio Dirigir Bismuto Polonio Astatine Radón
Francio Radio Actinio Torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio Nobelio Lawrencium Rutherfordio Dubnium Seaborgio Bohrium Hassium Meitnerio Darmstadtium Roentgenio Copérnico Nihonium Flerovio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Yb

No

(Uph)
mendelevionobeliolawrencio
Número atómico ( Z ) 102
Grupo grupo n / a
Período período 7
Cuadra   f-bloque
Configuración electronica [ Rn ] 5f 14 7s 2
Electrones por capa 2, 8, 18, 32, 32, 8, 2
Propiedades físicas
Fase en  STP sólido (predicho)
Punto de fusion 1100  K (827 ° C, 1521 ° F) (previsto)
Densidad (cerca de  rt ) 9,9 (4) g / cm 3 (previsto)
Propiedades atómicas
Estados de oxidación +2 , +3
Electronegatividad Escala de Pauling: 1.3 (predicho)
Energías de ionización
Otras propiedades
Ocurrencia natural sintético
Estructura cristalina cara cúbica centrada (fcc)
Estructura de cristal cúbico centrada en la cara para nobelio

(predicho)
Número CAS 10028-14-5
Historia
Nombrar después de Alfred Nobel
Descubrimiento Instituto Conjunto de Investigaciones Nucleares (1966)
Isótopos principales del nobelio
Isótopo Abundancia Vida media ( t 1/2 ) Modo de decaimiento Producto
253 No syn 1,6 min 80%  α 249 Fm
20% β + 253 Md
254 No syn 51 s 90% α 250 Fm
10% β + 254 Md
255 No syn 3,1 min 61% α 251 Fm
39% β + 255 Md
257 No syn 25 s 99% α 253 Fm
1% β + 257 Md
259 No syn 58 min 75% α 255 Fm
25%  ε 259 Md
<10%  SF
Categoría Categoría: Nobelio
| referencias

El Nobelio es un elemento químico sintético con el símbolo No y el número atómico 102. Recibe su nombre en honor a Alfred Nobel , el inventor de la dinamita y benefactor de la ciencia. Un metal radiactivo , es el décimo elemento transuránico y es el penúltimo miembro de la serie de actínidos . Como todos los elementos con número atómico superior a 100, el nobelio solo se puede producir en aceleradores de partículas bombardeando elementos más ligeros con partículas cargadas. Se sabe que existen un total de doce isótopos de nobelio ; el más estable es el 259 No con una semivida de 58 minutos, pero el 255 No de menor duración (semivida 3,1 minutos) se utiliza con mayor frecuencia en química porque se puede producir a mayor escala.

Los experimentos químicos han confirmado que el nobelio se comporta como un homólogo más pesado del iterbio en la tabla periódica. Las propiedades químicas del nobelio no se conocen por completo: en su mayoría solo se conocen en solución acuosa . Antes del descubrimiento del nobelio, se predijo que mostraría un estado de oxidación estable +2 , así como el estado +3 característico de los otros actínidos: estas predicciones se confirmaron más tarde, ya que el estado +2 es mucho más estable que el estado +3. en solución acuosa y es difícil mantener el nobelio en el estado +3.

En las décadas de 1950 y 1960, muchas afirmaciones sobre el descubrimiento del nobelio se realizaron en laboratorios de Suecia , la Unión Soviética y los Estados Unidos . Aunque los científicos suecos pronto se retractaron de sus afirmaciones, la prioridad del descubrimiento y, por lo tanto, la denominación del elemento fue disputada entre científicos soviéticos y estadounidenses, y no fue hasta 1997 que la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) le dio crédito a la Unión Soviética. equipo con el descubrimiento, pero retuvo nobelium, la propuesta sueca, como el nombre del elemento debido a su uso prolongado en la literatura.

Introducción

Una representación gráfica de una reacción de fusión nuclear.
Representación gráfica de una reacción de fusión nuclear . Dos núcleos se fusionan en uno y emiten un neutrón . Las reacciones que crearon nuevos elementos en este momento fueron similares, con la única diferencia posible de que a veces se liberaban varios neutrones singulares, o ninguno en absoluto.
Video externo
icono de video Visualización de fusión nuclear fallida, basada en cálculos de la Universidad Nacional de Australia

Los núcleos atómicos más pesados se crean en reacciones nucleares que combinan otros dos núcleos de tamaño desigual en uno; aproximadamente, cuanto más desiguales son los dos núcleos en términos de masa, mayor es la posibilidad de que reaccionen. El material hecho de los núcleos más pesados ​​se convierte en un objetivo, que luego es bombardeado por el haz de núcleos más ligeros. Dos núcleos solo pueden fusionarse en uno si se acercan lo suficiente; normalmente, los núcleos (todos cargados positivamente) se repelen entre sí debido a la repulsión electrostática . La interacción fuerte puede superar esta repulsión, pero solo a una distancia muy corta de un núcleo; Por tanto, los núcleos de los haces se aceleran enormemente para hacer que dicha repulsión sea insignificante en comparación con la velocidad del núcleo del haz. Acercarse por sí solo no es suficiente para que dos núcleos se fusionen: cuando dos núcleos se acercan entre sí, generalmente permanecen juntos durante aproximadamente 10-20  segundos y luego se separan (no necesariamente en la misma composición que antes de la reacción) en lugar de formar un solo núcleo. núcleo. Si se produce la fusión, la fusión temporal, denominada núcleo compuesto, es un estado excitado . Para perder su energía de excitación y alcanzar un estado más estable, un núcleo compuesto se fisiona o expulsa uno o varios neutrones , que se llevan la energía. Esto ocurre aproximadamente entre 10 y 16  segundos después de la colisión inicial.

El rayo atraviesa el objetivo y llega a la siguiente cámara, el separador; si se produce un nuevo núcleo, se transporta con este rayo. En el separador, el núcleo recién producido se separa de otros nucleidos (el del haz original y cualquier otro producto de reacción) y se transfiere a un detector de barrera de superficie , que detiene el núcleo. Se marca la ubicación exacta del próximo impacto en el detector; también están marcadas su energía y la hora de la llegada. La transferencia tarda entre 10 y 6  segundos; para ser detectado, el núcleo debe sobrevivir tanto tiempo. El núcleo se registra nuevamente una vez que se registra su desintegración, y se miden la ubicación, la energía y el tiempo de desintegración.

La estabilidad del núcleo es proporcionada por la interacción fuerte. Sin embargo, su alcance es muy corto; a medida que los núcleos se hacen más grandes, su influencia sobre los nucleones más externos ( protones y neutrones) se debilita. Al mismo tiempo, el núcleo se rompe por la repulsión electrostática entre protones, ya que tiene un alcance ilimitado. Por tanto, los núcleos de los elementos más pesados ​​se predicen teóricamente y hasta ahora se ha observado que se desintegran principalmente a través de modos de desintegración causados ​​por dicha repulsión: desintegración alfa y fisión espontánea ; estos modos son predominantes para núcleos de elementos superpesados . Las desintegraciones alfa son registradas por las partículas alfa emitidas , y los productos de la desintegración son fáciles de determinar antes de la desintegración real; si tal desintegración o una serie de desintegraciones consecutivas produce un núcleo conocido, el producto original de una reacción se puede determinar aritméticamente. Sin embargo, la fisión espontánea produce varios núcleos como productos, por lo que el nucleido original no se puede determinar a partir de sus hijas.

La información disponible para los físicos que pretenden sintetizar uno de los elementos más pesados ​​es, por lo tanto, la información recopilada en los detectores: ubicación, energía y tiempo de llegada de una partícula al detector y los de su desintegración. Los físicos analizan estos datos y buscan concluir que efectivamente fue causado por un nuevo elemento y no pudo haber sido causado por un nucleido diferente al que se afirma. A menudo, los datos proporcionados son insuficientes para llegar a la conclusión de que definitivamente se creó un nuevo elemento y no hay otra explicación para los efectos observados; Se han cometido errores en la interpretación de los datos.

Descubrimiento

El elemento recibió su nombre de Alfred Nobel .

El descubrimiento del elemento 102 fue un proceso complicado y fue reclamado por grupos de Suecia , Estados Unidos y la Unión Soviética . El primer informe completo e incontrovertible de su detección solo llegó en 1966 del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear en Dubna (entonces en la Unión Soviética).

El primer anuncio del descubrimiento del elemento 102 fue anunciado por físicos del Instituto Nobel de Suecia en 1957. El equipo informó que habían bombardeado un objetivo de curio con iones de carbono 13 durante veinticinco horas en intervalos de media hora. Entre bombardeos, se realizó química de intercambio iónico en el objetivo. Doce de los cincuenta bombardeos contenían muestras que emitían (8,5 ± 0,1)  partículas alfa de MeV , que estaban en gotas que eluían antes que el fermio (número atómico Z  = 100) y el californio ( Z  = 98). La vida media reportada fue de 10 minutos y se asignó a 251 102 o 253 102, aunque la posibilidad de que las partículas alfa observadas fueran de un  isótopo de mendelevio presuntamente de corta duración ( Z = 101) creado a partir de la captura de electrones del elemento 102 fue no excluidos. El equipo propuso el nombre nobelium (No) para el nuevo elemento, que fue inmediatamente aprobado por la IUPAC, decisión que el grupo Dubna caracterizó en 1968 como apresurada. Al año siguiente, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley repitieron el experimento, pero no pudieron encontrar ningún evento de 8,5 MeV que no fuera un efecto de fondo.

En 1959, el equipo sueco intentó explicar la incapacidad del equipo de Berkeley para detectar el elemento 102 en 1958, manteniendo que sí lo descubrieron. Sin embargo, trabajos posteriores han demostrado que no existen isótopos de nobelio más ligeros que 259 No (no se podrían haber producido isótopos más pesados ​​en los experimentos suecos) con una vida media de más de 3 minutos, y que los resultados del equipo sueco son probablemente del torio -225. , que tiene una vida media de 8 minutos y rápidamente sufre una desintegración triple alfa a polonio -213, que tiene una energía de desintegración de 8.53612 MeV. Esta hipótesis se ve reforzada por el hecho de que el torio-225 puede producirse fácilmente en la reacción utilizada y no sería separado por los métodos químicos utilizados. El trabajo posterior sobre el nobelio también mostró que el estado divalente es más estable que el trivalente y, por lo tanto, las muestras que emiten las partículas alfa no podrían haber contenido nobelio, ya que el nobelio divalente no habría eluido con los otros actínidos trivalentes. Por lo tanto, el equipo sueco luego se retractó de su reclamo y asoció la actividad a efectos de fondo.

El equipo de Berkeley, formado por Albert Ghiorso , Glenn T. Seaborg , John R. Walton y Torbjørn Sikkeland , reclamó la síntesis del elemento 102 en 1958. El equipo utilizó el nuevo acelerador lineal de iones pesados ​​(HILAC) para bombardear un objetivo de curio (95% 244 Cm y 5% 246 Cm) con iones 13 C y 12 C. No pudieron confirmar la actividad de 8,5 MeV afirmada por los suecos, pero pudieron detectar desintegraciones del fermio-250, supuestamente la hija del 254 102 (producido a partir del curio-246), que tenía una vida media aparente de ~ 3 s. Más tarde 1963 trabajo Dubna confirmó que 254 102 se podría producir en esta reacción, pero que su vida media era en realidad50 ± 10 s . En 1967, el equipo de Berkeley trató de defender su trabajo, afirmando que el isótopo encontrado era de hecho 250 Fm pero el isótopo que las mediciones de vida media era de hecho relacionados con el californio-244, nieta de 252 102, producido a partir de la curium- más abundante 244. Las diferencias de energía se atribuyeron luego a "problemas de resolución y deriva", aunque estos no se habían informado anteriormente y también deberían haber influido en otros resultados. Los experimentos de 1977 demostraron que el 252 102 de hecho tenía una vida media de 2,3 segundos. Sin embargo, el trabajo de 1973 también mostró que el retroceso de 250 Fm también podría haberse producido fácilmente a partir de la transición isomérica de 250m Fm (vida media 1.8 s) que también podría haberse formado en la reacción a la energía utilizada. Teniendo esto en cuenta, es probable que no se haya producido ningún nobelio en este experimento.

En 1959, el equipo continuó sus estudios y afirmó que pudieron producir un isótopo que decayó predominantemente por la emisión de una partícula alfa de 8,3 MeV, con una vida media de 3 s con una rama de fisión espontánea asociada del 30% . La actividad se asignó inicialmente a 254 102, pero luego se cambió a 252 102. Sin embargo, también señalaron que no era seguro que se hubiera producido nobelio debido a las difíciles condiciones. El equipo de Berkeley decidió adoptar el nombre propuesto del equipo sueco, "nobelium", para el elemento.

244
96
Cm
+ 12
6
C
256
102
No
*
252
102
No
+ 4 1
0

norte

Mientras tanto, en Dubna, se llevaron a cabo experimentos en 1958 y 1960 con el objetivo de sintetizar también el elemento 102. El primer experimento de 1958 bombardeó plutonio-239 y -241 con iones de oxígeno-16 . Se observaron algunas desintegraciones alfa con energías de poco más de 8,5 MeV, y se asignaron a 251,252,253 102, aunque el equipo escribió que no se podía descartar la formación de isótopos a partir de impurezas de plomo o bismuto (que no producirían nobelio). Si bien experimentos posteriores de 1958 señalaron que se podrían producir nuevos isótopos a partir de impurezas de mercurio , talio , plomo o bismuto, los científicos aún mantuvieron su conclusión de que el elemento 102 podría producirse a partir de esta reacción, mencionando una vida media de menos de 30 segundos y un energía de desintegración de (8,8 ± 0,5) MeV. Los experimentos posteriores de 1960 demostraron que se trataba de efectos de fondo. Los experimentos de 1967 también redujeron la energía de desintegración a (8,6 ± 0,4) MeV, pero ambos valores son demasiado altos para posiblemente coincidir con los de 253 No o 254 No. El equipo de Dubna declaró más tarde en 1970 y nuevamente en 1987 que estos resultados no eran concluyentes.

En 1961, los científicos de Berkeley afirmaron el descubrimiento del elemento 103 en la reacción del californio con iones de boro y carbono. Afirmaron la producción del isótopo 257 103, y también afirmaron haber sintetizado un isótopo de desintegración alfa del elemento 102 que tenía una vida media de 15 sy energía de desintegración alfa de 8,2 MeV. Asignaron esto a 255 102 sin dar una razón para la asignación. Los valores no concuerdan con los que ahora se conocen para 255 No, aunque sí coinciden con los que ahora se conocen para 257 No, y aunque este isótopo probablemente participó en este experimento, su descubrimiento no fue concluyente.

El trabajo sobre el elemento 102 también continuó en Dubna, y en 1964, se llevaron a cabo experimentos allí para detectar las hijas de la desintegración alfa de los isótopos del elemento 102 sintetizando el elemento 102 a partir de la reacción de un objetivo de uranio-238 con iones de neón . Los productos se transportaron a lo largo de una lámina colectora de plata y se purificaron químicamente, y se detectaron los isótopos 250 Fm y 252 Fm. El rendimiento de 252 Fm se interpretó como evidencia de que su padre 256102 también se sintetizó: como se observó que también se podrían producir 252 Fm directamente en esta reacción mediante la emisión simultánea de una partícula alfa con el exceso de neutrones, se tomaron las medidas para asegúrese de que 252 Fm no puedan ir directamente a la lámina del receptor. La vida media detectada para 256 102 fue de 8 s, que es mucho más alta que el valor más moderno de 1967 de (3,2 ± 0,2) s. En 1966 se realizaron más experimentos para 254102 , utilizando las reacciones 243 Am ( 15 N , 4n) 254102 y 238 U ( 22 Ne, 6n) 254102 , encontrando una vida media de (50 ± 10) s: en ese Con el tiempo, no se comprendió la discrepancia entre este valor y el valor anterior de Berkeley, aunque un trabajo posterior demostró que la formación del isómero 250m Fm era menos probable en los experimentos de Dubna que en los de Berkeley. En retrospectiva, los resultados de Dubna en 254 102 probablemente eran correctos y ahora pueden considerarse una detección concluyente del elemento 102.

Otro experimento muy convincente de Dubna se publicó en 1966, nuevamente usando las mismas dos reacciones, que concluyeron que 254 102 tenían una vida media mucho más larga que los 3 segundos afirmados por Berkeley. Trabajos posteriores en 1967 en Berkeley y 1971 en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge confirmaron completamente el descubrimiento del elemento 102 y aclararon observaciones anteriores. En diciembre de 1966, el grupo de Berkeley repitió los experimentos de Dubna y los confirmó por completo, y utilizó estos datos para finalmente asignar correctamente los isótopos que habían sintetizado previamente pero que aún no podían identificar en ese momento, y por lo tanto afirmaron haber descubierto el nobelio entre 1958 y 1961. .

238
92
U
+ 22
10
Nordeste
260
102
No
*
254
102
No
+ 6 1
0

norte

En 1969, el equipo de Dubna llevó a cabo experimentos químicos en el elemento 102 y concluyó que se comportaba como el homólogo más pesado del iterbio . Los científicos rusos propusieron el nombre joliotium (Jo) para el nuevo elemento en honor a Irène Joliot-Curie , quien había fallecido recientemente, creando una controversia sobre el nombre del elemento que no se resolvería durante varias décadas, y cada grupo utilizó sus propios nombres propuestos.

En 1992, el IUPAC - IUPAP Transfermium Working Group (TWG) reevaluó las afirmaciones del descubrimiento y concluyó que solo el trabajo de Dubna de 1966 detectó y asignó correctamente las desintegraciones a los núcleos con número atómico 102 en ese momento. Por lo tanto, el equipo de Dubna está oficialmente reconocido como el descubridor del nobelio, aunque es posible que fuera detectado en Berkeley en 1959. Esta decisión fue criticada por Berkeley al año siguiente, calificando la reapertura de las cajas de los elementos 101 a 103 como un "desperdicio inútil". de tiempo ", mientras que Dubna estuvo de acuerdo con la decisión de la IUPAC.

En 1994, como parte de un intento de resolución de la controversia sobre la denominación de elementos, la IUPAC ratificó los nombres de los elementos 101-109. Para el elemento 102, ratificó el nombre nobelium (No) sobre la base de que se había afianzado en la literatura a lo largo de 30 años y que Alfred Nobel debería ser conmemorado de esta manera. Debido a las protestas por los nombres de 1994, que en su mayoría no respetaron las elecciones de los descubridores, se produjo un período de comentarios, y en 1995 la IUPAC nombró al elemento 102 flerovium (Fl) como parte de una nueva propuesta, en honor a Georgy Flyorov o su epónimo Flerov Laboratorio de Reacciones Nucleares . Esta propuesta tampoco fue aceptada, y en 1997 se restauró el nombre nobelium . Hoy el nombre flerovium , con el mismo símbolo, se refiere al elemento 114 .

Caracteristicas

Físico

Energía requerida para promover un electrón f a la subcapa d para los lantánidos y actínidos del bloque f. Por encima de aproximadamente 210 kJ / mol, esta energía es demasiado alta para ser proporcionada por la mayor energía cristalina del estado trivalente y, por lo tanto, el einstenio, el fermio y el mendelevio forman metales divalentes como los lantánidos europio e iterbio . También se espera que el Nobelio forme un metal divalente, pero esto aún no se ha confirmado.

En la tabla periódica , el nobelio se encuentra a la derecha del mendelevio actínido , a la izquierda del actínido lawrencio y debajo del lantánido iterbio . El metal de Nobelio aún no se ha preparado a granel y actualmente es imposible prepararlo a granel. Sin embargo, se han realizado una serie de predicciones y algunos resultados experimentales preliminares con respecto a sus propiedades.

Los lantánidos y actínidos, en estado metálico, pueden existir como metales divalentes (como europio e iterbio ) o trivalentes (la mayoría de los demás lantánidos). Los primeros tienen configuraciones f n s 2 , mientras que los segundos tienen configuraciones f n −1 d 1 s 2 . En 1975, Johansson y Rosengren examinaron los valores medidos y pronosticados para las energías cohesivas ( entalpías de cristalización) de los lantánidos y actínidos metálicos , tanto como metales divalentes como trivalentes. La conclusión fue que el aumento de energía de enlace de la configuración [Rn] 5f 13 6d 1 7s 2 sobre la configuración [Rn] 5f 14 7s 2 para el nobelio no fue suficiente para compensar la energía necesaria para promover un electrón 5f a 6d, como También es cierto para los actínidos muy tardíos: por lo tanto , se esperaba que el einstenio , el fermio , el mendelevio y el nobelio fueran metales divalentes, aunque para el nobelio esta predicción aún no se ha confirmado. El creciente predominio del estado divalente mucho antes de que concluya la serie de actínidos se atribuye a la estabilización relativista de los electrones 5f, que aumenta con el aumento del número atómico: un efecto de esto es que el nobelio es predominantemente divalente en lugar de trivalente, a diferencia de todos los demás lantánidos y actínidos. En 1986, se estimó que el metal nobelio tenía una entalpía de sublimación entre 126 kJ / mol, un valor cercano a los valores del einstenio, fermio y mendelevio y apoya la teoría de que el nobelio formaría un metal divalente. Como los otros actínidos tardíos divalentes (excepto el lawrencio una vez más trivalente), el nobelio metálico debe asumir una estructura cristalina cúbica centrada en las caras . El nobelio divalente debe tener un radio metálico de alrededor de 197  pm . Se ha predicho que el punto de fusión del Nobelio será de 827 ° C, el mismo valor que el estimado para el elemento vecino mendelevio. Se prevé que su densidad sea de alrededor de 9,9 ± 0,4 g / cm 3 .

Químico

La química del nobelio está incompletamente caracterizada y se conoce solo en solución acuosa, en la que puede asumir los estados de oxidación +3 o +2 , siendo este último más estable. Antes del descubrimiento del nobelio, se esperaba en gran medida que, en solución, se comportara como los otros actínidos, predominando el estado trivalente; sin embargo, Seaborg predijo en 1949 que el estado +2 también sería relativamente estable para el nobelio, ya que el ion No 2+ tendría la configuración electrónica del estado fundamental [Rn] 5f 14 , incluida la capa estable de relleno 5f 14 . Pasaron diecinueve años antes de que se confirmara esta predicción.

En 1967, se llevaron a cabo experimentos para comparar el comportamiento químico del nobelio con el del terbio , californio y fermio . Los cuatro elementos reaccionaron con cloro y los cloruros resultantes se depositaron a lo largo de un tubo, a lo largo del cual fueron transportados por un gas. Se encontró que el cloruro de nobelio producido estaba fuertemente adsorbido en superficies sólidas, demostrando que no era muy volátil , como los cloruros de los otros tres elementos investigados. Sin embargo, se esperaba que tanto el NoCl 2 como el NoCl 3 exhibieran un comportamiento no volátil y, por lo tanto, este experimento no fue concluyente en cuanto a cuál era el estado de oxidación preferido del nobelio. La determinación del favorecimiento del nobelio del estado +2 tuvo que esperar hasta el año siguiente, cuando se llevaron a cabo experimentos de cromatografía de intercambio catiónico y coprecipitación en alrededor de cincuenta mil átomos de 255 No, encontrando que se comportaba de manera diferente a los otros actínidos y más como el divalente metales alcalinotérreos . Esto demostró que en solución acuosa, el nobelio es más estable en estado divalente cuando no hay oxidantes fuertes . Experimentos posteriores en 1974 mostraron que el nobelio eluía con los metales alcalinotérreos, entre Ca 2+ y Sr 2+ . El Nobelio es el único elemento de bloque f conocido para el cual el estado +2 es el más común y estable en solución acuosa. Esto ocurre debido a la gran brecha de energía entre los orbitales 5f y 6d al final de la serie de actínidos.

Se espera que la estabilización relativista de la subcapa 7s desestabilice en gran medida el dihidruro de nobelio, NoH 2 , y la estabilización relativista del spinor 7p 1/2 sobre el spinor 6d 3/2 significa que los estados excitados en los átomos de nobelio tienen una contribución de 7s y 7p en lugar de la contribución esperada de 6d. Las largas distancias No-H en la molécula de NoH 2 y la transferencia de carga significativa conducen a una ionicidad extrema con un momento dipolar de 5,94  D para esta molécula. En esta molécula, se espera que el nobelio muestre un comportamiento similar al de un grupo principal , actuando específicamente como un metal alcalinotérreo con su configuración de capa de valencia n s 2 y orbitales 5f similares a un núcleo.

La capacidad de complejación del Nobelio con los iones de cloruro es muy similar a la del bario , que se compleja de manera bastante débil. Su capacidad complejante con citrato , oxalato y acetato en una solución acuosa de nitrato de amonio 0,5 M  se encuentra entre la del calcio y el estroncio, aunque algo más cercana a la del estroncio.

El potencial de reducción estándar del par E ° (No 3+ → No 2+ ) se estimó en 1967 entre +1,4 y +1,5  V ; Más tarde, en 2009 se descubrió que era solo de +0,75 V. El valor positivo muestra que el No 2+ es más estable que el No 3+ y que el No 3+ es un buen agente oxidante. Si bien los valores citados para E ° (No 2+ → No 0 ) y E ° (No 3+ → No 0 ) varían entre las fuentes, las estimaciones estándar aceptadas son −2,61 y −1,26 V. Se ha predicho que el valor para el par E ° (No 4+ → No 3+ ) sería +6,5 V. Las energías de formación de Gibbs para No 3+ y No 2+ se estiman en −342 y −480  kJ / mol , respectivamente.

Atómico

Un átomo de nobelio tiene 102 electrones, de los cuales tres pueden actuar como electrones de valencia . Se espera que estén dispuestos en la configuración [Rn] 5f 14 7s 2 ( símbolo del término del estado fundamental 1 S 0 ), aunque la verificación experimental de esta configuración electrónica aún no se había realizado en 2006. Al formar compuestos, las tres valencia se pueden perder electrones, dejando atrás un núcleo de [Rn] 5f 13 : esto se ajusta a la tendencia establecida por los otros actínidos con sus configuraciones de electrones de [Rn] 5f n en el estado tripositivo. Sin embargo, es más probable que sólo se pierdan dos electrones de valencia, dejando un núcleo estable de [Rn] 5f 14 con una capa de 5f 14 llena . Se midió que el primer potencial de ionización del nobelio era como máximo (6,65 ± 0,07)  eV en 1974, basándose en la suposición de que los electrones 7s se ionizarían antes que los 5f; este valor aún no se ha refinado más debido a la escasez de nobelio y la alta radiactividad. El radio iónico de la hexacoordinada y octacoordinada No 3+ se había estimado preliminarmente en 1978 en alrededor de 90 y 102 pm respectivamente; se ha encontrado experimentalmente que el radio iónico de No 2+ es de 100 pm con dos cifras significativas . La entalpía de hidratación de No 2+ se ha calculado como 1486 kJ / mol.

Isótopos

Se conocen trece isótopos de nobelio, con números de masa 249-260 y 262; todos son radiactivos. Además, los isómeros nucleares son conocidos por números de masa 250, 251, 253 y 254. De estos, el isótopo de vida más larga es 259 No con una vida media de 58 minutos, y el isómero de vida más larga es 251m No con la mitad -vida de 1,7 segundos. Sin embargo, se predice que el isótopo 261 No aún no descubierto tendrá una vida media aún más larga de 170 min. Además, el 255 No de vida más corta (vida media de 3,1 minutos) se usa con más frecuencia en la experimentación química porque se puede producir en grandes cantidades a partir de la irradiación de californio-249 con iones de carbono-12 . Después de 259 No y 255 No, los siguientes isótopos de nobelio más estables son 253 No (semivida 1,62 minutos), 254 No (51  segundos ), 257 No (25 segundos), 256 No (2,91 segundos) y 252 No (2,57 segundos). Todos los isótopos de nobelio restantes tienen una vida media de menos de un segundo, y el isótopo de nobelio conocido de vida más corta ( 250 No) tiene una vida media de solo 0,25  milisegundos . El isótopo 254 No es especialmente interesante teóricamente ya que se encuentra en medio de una serie de núcleos prolatos desde 231 Pa hasta 279 Rg , y la formación de sus isómeros nucleares (de los cuales se conocen dos) está controlada por orbitales de protones como 2f 5 / 2 que vienen justo por encima de la capa de protones esférica; se puede sintetizar en la reacción de 208 Pb con 48 Ca.

Las vidas medias de los isótopos de nobelio aumentan suavemente de 250 No a 253 No. Sin embargo, aparece una caída en 254 No, y más allá de esto, las vidas medias de los isótopos pares-pares de nobelio disminuyen drásticamente a medida que la fisión espontánea se convierte en el modo de desintegración dominante. Por ejemplo, la vida media de 256 No es de casi tres segundos, pero la de 258 No es de solo 1,2 milisegundos. Esto muestra que en el nobelio, la repulsión mutua de protones plantea un límite a la región de núcleos de larga vida en la serie de actínidos . Los isótopos impares de nobelio en su mayoría continúan teniendo vidas medias más largas a medida que aumenta su número de masa, con una caída en la tendencia en 257 No.

Preparación y purificación

Los isótopos del nobelio se producen principalmente bombardeando objetivos de actínidos ( uranio , plutonio , curio , californio o einstenio ), con la excepción del nobelio-262, que se produce como hijo del lawrencio-262. El isótopo más comúnmente utilizado, 255 No, se puede producir bombardeando curio -248 o californio-249 con carbono-12: este último método es más común. Irradiar un objetivo de 350  μg  cm -2 de californio-249 con tres billones (3 × 10 12 ) de iones de carbono 12 de 73  MeV por segundo durante diez minutos puede producir alrededor de 1200 átomos de nobelio-255.

Una vez que se produce el nobelio-255, se puede separar de manera similar a como se usa para purificar el mendelevio actínido vecino. El impulso de retroceso de los átomos de nobelio-255 producidos se utiliza para alejarlos físicamente del objetivo del que se producen, llevándolos a una fina lámina de metal (generalmente berilio , aluminio , platino u oro ) justo detrás del objetivo. en el vacío: esto generalmente se combina atrapando los átomos de nobelio en una atmósfera de gas (frecuentemente helio ) y llevándolos junto con un chorro de gas desde una pequeña abertura en la cámara de reacción. Utilizando un tubo capilar largo e incluyendo aerosoles de cloruro de potasio en el gas helio, los átomos de nobelio pueden transportarse a lo largo de decenas de metros . La fina capa de nobelio recogida en la lámina se puede quitar con ácido diluido sin disolver completamente la lámina. El nobelio se puede aislar aprovechando su tendencia a formar el estado divalente, a diferencia de los otros actínidos trivalentes: en condiciones de elución típicamente utilizadas ( ácido bis- (2-etilhexil) fosfórico (HDEHP) como fase orgánica estacionaria y ácido clorhídrico 0,05 M  como fase acuosa móvil, o usando ácido clorhídrico 3 M como eluyente de las columnas de resina de intercambio catiónico), el nobelio pasará a través de la columna y eluirá mientras los otros actínidos trivalentes permanecen en la columna. Sin embargo, si se usa una lámina de oro "captadora" directa, el proceso se complica por la necesidad de separar el oro usando cromatografía de intercambio aniónico antes de aislar el nobelio por elución de columnas de extracción cromatográfica usando HDEHP.

Notas

Referencias

Bibliografía

enlaces externos