Менделевий - металл, названный в честь русского гения
Характеристики элемента - менделевия(Md)
Менделе́вий (лат. Mendelevium), Md, искусственный радиоактивный химический элемент III группы короткой формы (3-й группы длинной формы) периодической системы; относится к актиноидам;
- атомный номер 101. Стабильных нуклидов не имеет; известны радионуклиды с массовыми числами 245–261;
- наиболее долгоживущий 258Md (период полураспада T1/2 51,5 сут, электронный захват).
- Менделевий – предположительно серебристо-белый или серый металл; tпл 827 °C. Атомная масса 258.1 а. е. м. (г/моль).
- Энергия ионизации(первый электрон) = 635(6.58) кДж/моль (эВ).
Химические свойства
- До открытия менделевия, в 1954 году ученые высказали свое мнение, что элемент будет по своим химическим свойствам напоминать другие актиноиды и, в частности, наиболее характерной для него степенью окисления будет +3. Позднее, в конце 50-х середине 60-х годов догадка была подтверждена входе экспериментов. Были впервые получены и изучены растворы трехвалентного менделевия, а также осаждены нерастворимые в воде гидроксид и фторид элемента .
- В 1967 году при исследовании растворов Md+3 в восстановительной среде было найдено, что менделевий достаточно легко превращается в довольно устойчивый ион Md2+. Наконец, в 70-80-х годах советскими учеными был проведён ряд экспериментов, доказывающих существование соединений одновалентного менделевия.
- Попытки окислить Md+3 до Md+4, несмотря на ожидания исследователей, успехом не увенчались. В процессе исследований Md,его применения не выявили.
- Одновалентный менделевий был впервые получен радиохимиками Института химии АН СССР во главе с академиком В.И.Спицыным лишь в 1972 г. Одновалентный менделевий был впервые зарегистрирован в спиртовых солянокислых растворах. Оказалось, что в такой среде одновалентное состояние менделевия очень устойчиво. Из этих растворов менделевий соосаждался вместе с труднорастворимыми соединениями щелочных металлов - это было прямым доказательством общности их свойств. Аналогия, конечно, не абсолютная, но все же любопытно: первый элемент второй сотни в чем-то схож с типичными элементами первой группы.
- Известно 13 изотопов с массовыми числами 247-252, 254-260. Наиболее долгоживущие: 258Md(Т1/2 56 суток а-излучатель) , 260Md (Т1/2 32 сут) , 257Md(Т1/2 5,0 ч, электронный захват (90%), а-излучение (10%) ) и Md256(Т1/2 75 мин, электронный захват (90%), а-излучение (10%) ). Конфигурация внешних электронных оболочек 5fI36s26p67s2; степень окисления +1, +2, +3 (наиболее устойчивые).
- Полная электронная конфигурация атома менделевия: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p65f137s2.
- Радиус иона Md+ = 0,117 нм, Md3+ = 0,0934 нм.
- Электроотрицательность( По Полингу) = 1.3.
- Электродный потенциал = Md←Md3+ -1.7В, Md←Md2+ -2.4В.
История открытия
Первые атомы менделевия синтезировали в 1955 году американские учёные А. Гиорсо, Б. Харви, Г. Чоппин, С. Томпсон и Г. Сиборг.
Его величество случай
Ученые облучали ядра изотопа эйнштейния 253Es сильно разогнанными ядрами гелия (α-частицами). И при этом протекала ядерная реакция 253Es(α,n)256Md. Учёными Объединённого института ядерных исследований в Дубне в 1962 году и позже для химических исследований были получены сотни атомов Md по реакции 238U(22Ne, р3n)256Md. В первых опытах американские ученые располагали всего 17 атомами нового элемента. Тем не менее удалось определить некоторые химические свойства нового элемента и установить его положение в периодической системе.
Ещё до открытия менделевия, в 1954 году учёные высказали предположение, что элемент будет по своим химическим свойствам напоминать другие актиноиды и, в частности, наиболее характерной для него степенью окисления будет +3. Позднее, в конце 1950-х — середине 1960-х годов эта догадка была подтверждена экспериментально. Были впервые получены и изучены растворы трёхвалентного менделевия, а также осаждены нерастворимые в воде гидроксид и фторид элемента[3]. В 1967 году при исследовании растворов Md3+ в восстановительной среде было обнаружено, что менделевий достаточно легко превращается в довольно устойчивый ион Md2+. Наконец, в 1970—1980-х годах советскими учёными был проведён ряд экспериментов, доказывающих существование соединений одновалентного менделевия. Попытки окислить Md3+ до Md4+, несмотря на ожидания исследователей, успехом не увенчались.
Получение и проблематика
Менделевий в настоящее время не может быть получен в макроскопических количествах путем нейтронной бомбардировки более легких элементов. Это третий от конца актиноид и девятый трансурановый элемент. Его можно получить только в ускорителях частиц, бомбардируя более легкие элементы заряженными частицами. Всего известно семнадцать изотопов менделевия, наиболее стабильным из которых является 258Md с периодом полураспада 51 день; тем не менее, чаще всего используется более короткоживущий 256Md (период полураспада 1,17 часа), поскольку его можно производить в более крупных масштабах.
Доска почета
С 1946 г. Гиорсо работал в Лоуренсовской радиационной лаборатории Калифорнийского университета в Беркли (с 1969 г. — директор линейного ускорителя тяжёлых ионов). После войны , Сиборг и Гиорсо вернулись в Беркли, где они и их коллеги использовали циклотрон 60" Crocker для получения элементов в порядке увеличения их атомного номера, путём бомбардировки экзотических целей ионами гелия. В экспериментах в 1949—1950, они получили и описали элементы 97 (берклий) и 98 (калифорний). В 1953 году в сотрудничестве с Аргоннской лабораторией, Гиорсо с сотрудниками обнаружили эйнштейний (99) и фермий (100), выявленные по их характерному излучению в пыли, собранной на самолетах с первого термоядерного взрыва. В 1955 году группа использовала циклотрон для получения 17 атомов элемента 101 (менделевия). Методика отдачи, изобретенная Гиорсо, имела решающее значение для получения идентифицируемого сигнала от отдельных атомов нового элемента.
Альберт Гиорсо
Американский физик и химик.
В 1940 году Эдвин М. Макмиллан, являвшийся коллегой Сиборга в Калифорнийском университете Беркли, проводил эксперименты на циклотроне, имевшемся в радиационной лаборатории Лоуренса, по бомбардированию урановой мишени нейтронами. Макмиллан заметил, что часть облучённых атомов урана подвергалась расщеплению, а часть захватывала нейтроны. Те ядра, которые захватывали нейтроны, подвергаясь бета-распаду, повышали свой атомный номер с 92 до 93 и образовывали новый элемент. Этот новый элемент получил название нептуний — так как планета Нептун является следующей планетой после Урана. В ноябре того же года Макмиллан был вынужден временно оставить Беркли, чтобы помочь с неотложными исследованиями в области радиолокационной техники. Поскольку Сиборг и его коллеги усовершенствовали окислительно-восстановительный метод Макмиллана для выделения нептуния, Глен спросил у Эдвина разрешение продолжить его исследования в области нептуния и поиск 94-го элемента. Макмиллан согласился на сотрудничество. В процессе исследований Сиборг впервые обнаружил, что альфа-частицы, образующиеся в процессе радиоактивного распада, пропорциональны только доле нептуния. Первая гипотеза о накоплении альфа-частиц возникла при исследовании образца загрязнённого урана, используемого для получения элемента нептуния-239. Особенность эксперимента заключалась в том, что образец испускал альфа-частицы, при этом было известно, что ни радионуклиды урана, ни дочерний нептуний альфа-частицы не испускают. Тогда Сиборг предположил, что ярко выраженный элемент, производящий альфа-частицы, формируется из самого нептуния.
Гленн Теодор Сиборг
Американский физик и химик
Получил степень бакалавра наук в Университете Лойола в Новом Орлеане, затем служил в армии. Получил докторскую степень в Техасском университете в 1953. Работал научным сотрудником в Радиационной лаборатории Лоуренса в Калифорнийском университете в Беркли (1953 – 56). Преподавал в Университете штата Флорида в 1956 – 2001 (заведующий кафедрой химии и биохимии). Был удостоен звания Заслуженного профессора Роберта О. Лоутона, высшей награды для преподавателей в штате Флорида. Умер в Таллахасси, Флорида, США.
Одним из открывателей (1955) элемента менделевий с атомным номером 101 совместно с Г.Сиборгом, А. Гиорсо, Б. Харви, С. Томпсоном.
Работы связаны с радиохимией редкоземельных элементов и исследованием наиболее тяжелых радиоактивных элементов.
Иногда ему приписывают открытие элементов эйнштейния и фермия.
Одним из открывателей (1955) элемента менделевий с атомным номером 101 совместно с Г.Сиборгом, А. Гиорсо, Б. Харви, С. Томпсоном.
Работы связаны с радиохимией редкоземельных элементов и исследованием наиболее тяжелых радиоактивных элементов.
Иногда ему приписывают открытие элементов эйнштейния и фермия.
Чоппин Грегори Роберт
Американский химик-ядерщик.
Окончил Оксфордский университет. В 1946 – 1953 работал в лаборатории атомной энергии Чок-Ривер в Канаде. С 1953 – в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, Калифорния, где был директором циклотрона и заместителем директора по ядерной физике. Также работал на химическом факультете Калифорнийского университета, Беркли, Калифорния. С 1966 – член Американского физического общества.
Первые работы связаны с химией плутония.
Принимал участие в производстве некоторых трансурановых элементов, таких как эйнштейний и фермий с Г.Сиборгом, А. Гиорсо (1952).
Один из участников открытия менделевия (1955) с Г. Сиборгом, А. Гиорсо, С. Томпсоном, Г. Чоппиным.
Первые работы связаны с химией плутония.
Принимал участие в производстве некоторых трансурановых элементов, таких как эйнштейний и фермий с Г.Сиборгом, А. Гиорсо (1952).
Один из участников открытия менделевия (1955) с Г. Сиборгом, А. Гиорсо, С. Томпсоном, Г. Чоппиным.
ХАРВИ (Гарвей) Бернард Джордж
Британский и американский химик-ядерщик и физик.
Происхождение названия
Между учеными встал вопрос о названии открытого элемента. Среди них было много предложений,но сошлись на менделевие (Md). Ученые таким образом отдали дань уважения Д.И.Менделееву за создание Переодической Системы Химических Элементов. Благодаря этой таблице, собственно, ученые и смогли спрогнозировать многие свойства нового элемента,а также само его существование.
"Гений" Д.И.Менделеева
История открытия таблицы
К середине XIX века было открыто 63 химических элемента, и ученые всего мира не раз предпринимали попытки объединить все существовавшие элементы в единую концепцию. Элементы предлагали разместить в порядке возрастания атомной массы и разбить на группы по сходству химических свойств.
В 1863 году свою теорию предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюленд, который предложил схему размещения химических элементов, схожую с той, что открыл Менделеев, но работа ученого не была принята всерьез научным сообществом из-за того, что автор увлекся поисками гармонии и связью музыки с химией.
В 1869 году Менделеев опубликовал свою схему периодической таблицы в журнале Русского химического общества и разослал извещение об открытии ведущим ученым мира. В дальнейшем химик не раз дорабатывал и улучшал схему, пока она не приобрела привычный вид.
Суть открытия Менделеева в том, что с ростом атомной массы химические свойства элементов меняются не монотонно, а периодически. После определенного количества разных по свойствам элементов, свойства начинают повторяться. Так, калий похож на натрий, фтор - на хлор, а золото схоже с серебром и медью.
В 1871 году Менделеев окончательно объединил идеи в периодический закон. Ученые предсказал открытие нескольких новых химических элементов и описал их химические свойства. В дальнейшем расчеты химика полностью подтвердились - галлий, скандий и германий полностью соответствовали тем свойствам, которые им приписал Менделеев.
К середине XIX века было открыто 63 химических элемента, и ученые всего мира не раз предпринимали попытки объединить все существовавшие элементы в единую концепцию. Элементы предлагали разместить в порядке возрастания атомной массы и разбить на группы по сходству химических свойств.
В 1863 году свою теорию предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюленд, который предложил схему размещения химических элементов, схожую с той, что открыл Менделеев, но работа ученого не была принята всерьез научным сообществом из-за того, что автор увлекся поисками гармонии и связью музыки с химией.
В 1869 году Менделеев опубликовал свою схему периодической таблицы в журнале Русского химического общества и разослал извещение об открытии ведущим ученым мира. В дальнейшем химик не раз дорабатывал и улучшал схему, пока она не приобрела привычный вид.
Суть открытия Менделеева в том, что с ростом атомной массы химические свойства элементов меняются не монотонно, а периодически. После определенного количества разных по свойствам элементов, свойства начинают повторяться. Так, калий похож на натрий, фтор - на хлор, а золото схоже с серебром и медью.
В 1871 году Менделеев окончательно объединил идеи в периодический закон. Ученые предсказал открытие нескольких новых химических элементов и описал их химические свойства. В дальнейшем расчеты химика полностью подтвердились - галлий, скандий и германий полностью соответствовали тем свойствам, которые им приписал Менделеев.
Д.И.Менделеев
Популярные байки и слухи о Менделееве
Об известном ученом и его открытиях ходило немало баек. Люди в то время слабо представляли себе химию и считали, что занятия химией - это что-то вроде поедания супа из младенцев и воровства в промышленных масштабах. Поэтому деятельность Менделеева быстро обросла массой слухов и легенд.
- Одна из легенд гласит, что Менделеев открыл таблицу химических элементов во сне. Случай не единственный, точно также говорил о своем открытии Август Кекуле, которому приснилась формула бензольного кольца. Однако Менделеев только смеялся над критиками. "Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы говорите: сидел и вдруг ... готово!", - как-то сказал ученый о своем открытии.
- Другая байка приписывает Менделееву открытие водки. В 1865 году великий ученый защитил диссертацию на тему "Рассуждение о соединении спирта с водою", и это сразу дало повод для новой легенды. Современники химика посмеивались, мол ученый "неплохо творит под действием спирта, соединенного с водой", а следующие поколения уже называли Менделеева первооткрывателем водки.
- Посмеивались и над образом жизни ученого, а особенно над тем, что Менделеев оборудовал свою лабораторию в дупле огромного дуба.
- Также современники подтрунивали над страстью Менделеева к чемоданам. Ученый в пору своего невольного бездействия в Симферополе вынужден был коротать время за плетением чемоданов. В дальнейшем он самостоятельно мастерил для нужд лаборатории картонные контейнеры. Несмотря на явно "любительский" характер этого увлечения, Менделеева часто называли "чемоданных дел мастером".
Факты о Д.И.Менделееве
Метеоролог, изобретатель высотомера
Работая с газами, Менделеев заинтересовался метеорологией, а именно вопросом, как в зависимости от высоты меняются свойства воздуха. Для измерения колебаний давления он изобрел дифференциальный барометр, или высотомер. В конце 1930-х гг. усовершенствованный высотомер Менделеева стал использоваться для наземных полевых работ и при аэрофотосъемке.
Высотомеры конструкции Д.И. Менделеева
Бесстрашный экспериментатор-воздухоплаватель
Менделеев так увлекся исследованиями верхних слоев атмосферы, что начал разрабатывать конструкции летательных аппаратов, чтобы проводить наблюдения на больших высотах. В 1887 году вместе с изобретателем С. К. Джевецким он представил проект аэростата. На этом аппарате ученый в сопровождении пилота-аэронавта планировал подняться в воздух. Но в день полета пошел дождь, и вес двух пассажиров оказался для шара неподъемным. Менделеева это не остановило. Он прошел короткий инструктаж и полетел один.
После полета, отвечая на вопрос, как он решился на столь рискованный шаг, Дмитрий Иванович писал:
«Обыкновенно думают, что мы говорим, советуем, но практическим делом владеть не умеем и нам, как щедринским генералам, всегда нужен мужик, а иначе у нас все из рук валится. Мне хотелось демонстрировать, что это мнение несправедливо, по крайней мере, в отношении к естествоиспытателям».
За этот полет Менделееву была присуждена медаль французской Академии аэростатической метеорологии.
После полета, отвечая на вопрос, как он решился на столь рискованный шаг, Дмитрий Иванович писал:
«Обыкновенно думают, что мы говорим, советуем, но практическим делом владеть не умеем и нам, как щедринским генералам, всегда нужен мужик, а иначе у нас все из рук валится. Мне хотелось демонстрировать, что это мнение несправедливо, по крайней мере, в отношении к естествоиспытателям».
За этот полет Менделееву была присуждена медаль французской Академии аэростатической метеорологии.
Воздушный шар «Русский», на котором Д. И. Менделеев 7 августа 1887 года совершил полёт для наблюдения полного солнечного затмения. Художественный альбом. АН СССР. Издательство ЛГУ. 1964 г.
Консультант Морского министерства
Исследования в области сопротивления воды привели Менделеева в кораблестроение и арктическое мореплавание. Будучи консультантом Морского министерства, он горячо поддержал идею мощного ледокола, предложенную адмиралом Макаровым.
«Ваша мысль блистательна, — писал Менделеев Макарову. — Мощный ледокол будет сильно содействовать процветанию русской торговли, так как продлит на несколько недель навигацию и свяжет порты в устьях Енисея и Лены с северными портами Европейской России».
Благодаря усилиям ученого, план Макарова удалось воплотить. В течение 13 месяцев в Англии был построен первый в мире линейный ледокол, получивший имя «Ермак». Можно себе представить изумление гуляющей публики, когда 4 марта 1899 года, разрезая метровый слой льда, судно подошло к Кронштадту.
«Ермаку» была уготована долгая жизнь. Он прошел через три войны — Японскую, Первую и Вторую мировую — и служил на Крайнем Севере более 60 лет!
Дмитрий Иванович разработал и собственный проект ледокола, более легкого и маневренного, на котором можно было бы организовать высокоширотную научную экспедицию и достичь Северного полюса. К сожалению, в правительстве этот план не поддержали.
«Ваша мысль блистательна, — писал Менделеев Макарову. — Мощный ледокол будет сильно содействовать процветанию русской торговли, так как продлит на несколько недель навигацию и свяжет порты в устьях Енисея и Лены с северными портами Европейской России».
Благодаря усилиям ученого, план Макарова удалось воплотить. В течение 13 месяцев в Англии был построен первый в мире линейный ледокол, получивший имя «Ермак». Можно себе представить изумление гуляющей публики, когда 4 марта 1899 года, разрезая метровый слой льда, судно подошло к Кронштадту.
«Ермаку» была уготована долгая жизнь. Он прошел через три войны — Японскую, Первую и Вторую мировую — и служил на Крайнем Севере более 60 лет!
Дмитрий Иванович разработал и собственный проект ледокола, более легкого и маневренного, на котором можно было бы организовать высокоширотную научную экспедицию и достичь Северного полюса. К сожалению, в правительстве этот план не поддержали.
Государственный мемориальный музей-заповедник Д. И. Менделеева и А. А. Блока в Боблово
Изобретатель бездымного пороха
В конце XIX века артиллерия в Европе переходила с дымного пороха на бездымный. Первыми этот переход совершили Франция и Англия. Обе страны держали процесс изготовления вещества в строгом секрете, и в 1890 году вице-адмирал Чихачев предложил Менделееву «послужить научной постановке русского порохового дела».
Дмитрий Иванович отправился в Лондон, а затем в Париж, побывал в английских лабораториях и на заседании Парижской академии наук, присутствовал на испытаниях и получил образцы. После изучения полученных данных он сумел вычислить формулу бездымного пороха. В том же году под руководством Дмитрия Ивановича начались лабораторные опыты, а затем испытания нового вещества. Причем, оказалось, что порох Менделеева по своим свойствам превосходит зарубежный.
Дмитрий Иванович отправился в Лондон, а затем в Париж, побывал в английских лабораториях и на заседании Парижской академии наук, присутствовал на испытаниях и получил образцы. После изучения полученных данных он сумел вычислить формулу бездымного пороха. В том же году под руководством Дмитрия Ивановича начались лабораторные опыты, а затем испытания нового вещества. Причем, оказалось, что порох Менделеева по своим свойствам превосходит зарубежный.
Завод П.К. Ушкова в г. Бондюжске, где в 1893 г.
Было налажено производство пробных партий пироколлодия – сырья для бездымного пороха, изобретенного Менделеевым
Эксперт в области нефтяной промышленности
Исследователи называют Менделеева главным теоретиком нефтяной промышленности в период ее становления. Он установил оптимальный режим перегонки нефти с получением керосина, смазочных масел и других продуктов. Также ему принадлежит идея танкерных перевозок, буквально совершившая революцию в нефтянке. В то время керосин перевозили в деревянных бочках. Логистический процесс был очень сложным и затратным, расходы на транспортировку сильно повышали стоимость продукта.
Менделеев нашел решение проблемы: он предложил перевозить керосин в трюмах специальных нефтеналивных судов. В 1873 году судовладельцы братья Артемьевы осуществили первую в мире нефтеналивную перевозку. Эксперимент оказался удачным, и вскоре прогрессивная нефтетранспортная схема распространилась по миру. Иностранцы назвали ее «русским способом».
Менделеев нашел решение проблемы: он предложил перевозить керосин в трюмах специальных нефтеналивных судов. В 1873 году судовладельцы братья Артемьевы осуществили первую в мире нефтеналивную перевозку. Эксперимент оказался удачным, и вскоре прогрессивная нефтетранспортная схема распространилась по миру. Иностранцы назвали ее «русским способом».
Шхуна «Александръ» братьев Артемьевых – первый танкер. 1873 г.
Руководитель научной экспедиции
В 1899 году Дмитрий Иванович возглавил уральскую экспедицию. Цель этого масштабного мероприятия состояла в том, чтобы изучить уральскую металлургическую, горнодобывающую и лесную промышленность и разработать планы по преодолению отсталости края. 64-летний Менделеев тщательно готовился к экспедиции, а по возвращении из нее представил отчет, в котором предлагал конкретные меры по развитию Уральского региона, в котором видел огромный потенциал.
«Вера в будущее России, всегда жившая во мне, прибыла и окрепла от близкого знакомства с Уралом», — признавался ученый. Во время экспедиции, кроме деловых записей, он вел личный дневник и даже фотографировал, что в то время было непросто.
Научный авторитет Дмитрия Ивановича Менделеева был огромен, список его титулов и званий включает в себя более 100 наименований. Его многогранный талант проникал во все сферы жизни. Сегодня имя великого ученого носят вузы и научно-исследовательские институты, ледники и населенные пункты.
В честь Менделеева названы подводный хребет в Северном Ледовитом океане, вулкан, астероид и лунный кратер. Это наша дань памяти и благодарности человеку, который в конце жизни с полным правом мог сказать: «Плоды моих трудов — прежде всего в научной известности, составляющей гордость — не одну мою личную, но и общую русскую…».
«Вера в будущее России, всегда жившая во мне, прибыла и окрепла от близкого знакомства с Уралом», — признавался ученый. Во время экспедиции, кроме деловых записей, он вел личный дневник и даже фотографировал, что в то время было непросто.
Научный авторитет Дмитрия Ивановича Менделеева был огромен, список его титулов и званий включает в себя более 100 наименований. Его многогранный талант проникал во все сферы жизни. Сегодня имя великого ученого носят вузы и научно-исследовательские институты, ледники и населенные пункты.
В честь Менделеева названы подводный хребет в Северном Ледовитом океане, вулкан, астероид и лунный кратер. Это наша дань памяти и благодарности человеку, который в конце жизни с полным правом мог сказать: «Плоды моих трудов — прежде всего в научной известности, составляющей гордость — не одну мою личную, но и общую русскую…».
Д.И. Менделеев на Кушвинском заводе во время Уральской экспедиции. 1899 г.
https://science.fandom.com/ru/wiki/, https://ru.wikipedia.org/wiki/, https://adme.media/articles/25-faktov-o-dmitrii-mendeleeve-velikom-himike-kotoryj-ne-daval-okruzhayuschim-pokoya-svoimi-vyhodkami-2508222/, https://infourok.ru/proekt-himicheskiy-element-mendeleviy-md-3695942.html, https://chemicalportal.ru/info/101/,https://away.vk.com/away.php,
