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稀土元素钷化學(xué)性質(zhì)首次揭示

發(fā)布時(shí)間：2024-6-3來(lái)源：青島市科學(xué)技術(shù)局點(diǎn)擊：返回列表

 概念圖展示了被有機配體包圍的稀土元素钷。ORNL科學(xué)家發(fā)現了钷的隱藏特性，為研究其他鑭系元素開(kāi)辟了道路。


圖片來(lái)源：橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室

科技日報北京5月24日電 （記者張佳欣）據22日《自然》雜志報道，美國橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室（ORNL）的科學(xué)家首次揭示了钷的一種性質(zhì)。約80年前，這一稀土元素也是由該實(shí)驗室科學(xué)家發(fā)現。盡管钷被用于醫學(xué)研究和長(cháng)壽命核電池，但它的一些特性仍難以捉摸。最新發(fā)現標志著(zhù)稀土研究取得重大進(jìn)展，并可能改寫(xiě)化學(xué)教科書(shū)，為探索現代技術(shù)中的關(guān)鍵元素開(kāi)辟了新途徑。
 
ORNL研究團隊制備了一種钷的化學(xué)絡(luò )合物，首次在溶液中對其進(jìn)行表征。他們通過(guò)一系列詳細實(shí)驗，揭開(kāi)了這種原子序數為61的極其稀有的鑭系元素的秘密。
 
研究人員解釋說(shuō)，稀土元素中大部分都是鑭系元素，從周期表中第57號元素鑭到第71號元素镥，鑭系元素共有15種。其中的钷非常稀有，就算找遍地球每個(gè)角落，自然存在于地殼中的钷也只有一磅左右。與其他稀土元素不同的是，钷沒(méi)有穩定的同位素，它是最后一個(gè)被發(fā)現的鑭系元素，也是最難研究的。
 
研究團隊將放射性钷與一種稱(chēng)為二甘醇酰胺的特殊有機配體分子結合在一起，然后用X射線(xiàn)光譜學(xué)確定了該絡(luò )合物的性質(zhì)，包括與鄰近原子钚的化學(xué)鍵長(cháng)度。
 
在實(shí)驗中，研究團隊造出了半衰期為2.62年的同位素钷-147。其數量充足，純度足夠高，可用于研究其化學(xué)性質(zhì)。
 
利用研究反應堆、熱室和超級計算機，團隊首次展示了整個(gè)鑭系元素（包括钷）在溶液中收縮的特征。鑭系收縮是指隨著(zhù)原子序數增加，鑭系元素的原子半徑逐漸縮小的現象。由于相同的電荷被限制在縮小的空間中，從而產(chǎn)生了獨特的化學(xué)和電子性質(zhì)。團隊得到了清晰的钷信號，使他們能夠更好地確定整個(gè)系列的趨勢形狀。
 
他們發(fā)現，這種收縮沿著(zhù)原子序列加速，但在钷之后，收縮速度相當慢。這是了解化學(xué)元素的化學(xué)鍵性質(zhì)及其沿元素周期表結構變化的一個(gè)重要里程碑。
 
鑭系元素和錒系元素在癌癥診斷與治療、可再生能源技術(shù)和用于深空探索的核電池中具有廣泛應用。

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