钔

化学元素

钔（Mendelevium）是一个人工合成元素，元素符号为Md（曾为Mv），原子序号为101，是锕系元素中具有放射性的超铀金属元素。

研究简史

钔的合成首次由阿伯特·吉奥索、格伦·西奥多·西博格、Gregory R. Choppin、Bernard G. Harvey及Stanley G. Thompson（组长）在1955年初于加州大学伯克利分校成功进行。该团队通过以α粒子撞击Es创造了Md（半衰期为87分钟），反应在伯克利放射实验室的60寸回旋加速器（Md是单个原子逐一合成的第一个同位素）。元素101是第九个被合成的超铀元素。钔的首17个原子是用离子交换吸附洗脱法分离并分析的。过程当中，钔的化学表现与铥的相似，自然产生的铥是钔的同系物。

决定可行性

在估计该合成方法是否可行时，实验团队作出了粗略地计算。将会产生的原子数量，约为撞击目标的原子数量，乘以截面，乘以离子束强度，乘以撞击时长。结果为每次试验会产生1颗原子。因此在最佳情况下，预测每一次试验会制造出1颗元素101的原子。这样的计算证明实验是可行的。

反冲技术

钔的合成使用了由阿伯特·吉奥索引入的反冲技术。目标元素置于与粒子束相反的位置，反冲的原子落在捕集箔上。所用的反冲目标用了由Alfred Chetham-Strode研发的电镀技术生产。这种方法的产量很高，而这在产物是极为罕有的锿目标材料的情况下是必须的。

反冲目标由10个Es组成，通过电镀铺在一张薄金箔上（也能使用Be、Al和Pt）。在位于伯克利的回旋加速器中，能量为41 eV的α粒子撞击该目标，粒子束强度极高，在0.05cm的面积内每秒有6∙10颗粒子。目标用水或液态氢冷却。在气态大气层中使用氦会减慢反冲原子的速度。该气体可以通过小孔排出反应间，并形成气体射流。一部分非挥发产物原子经由射流，积累在箔的表面。该箔片可以定期更换。发现钔的实验所用的反应为：Es +He →Md +n。

纯化及离析

从采集箔片上取下钔原子时可使用酸浸蚀法或完全溶解薄金箔。钔的纯化和离析能够通过几种方式进行。从镧系裂变产物中分离出化合价为3的锕系元素时，能够使用阳离子树脂交换柱，其中用盐酸饱和的90%水10%乙醇溶液作为洗脱液。要从采集箔片上快速采下钔，可以使用阴离子交换色谱法，其中用6M盐酸作为洗脱液。金则会在钔与其他锕系元素通过时留在柱子上。最后还需要从其他化合价为3的锕系元素中分离出Md。分离元素99、100和101时，使用经过铵盐处理的阳离子树脂交换柱（陶瓦士50交换柱）。钔在镄之前一点洗脱出来，以此作出了钔的化学识别。在一系列重复的试验中，实验团队使用的洗脱液为α-羟基异丁酸（α-HIB）。若使用“气体射流”的方法，则首两步可以省略。用这一方法，可以在目标的几十米以外在一秒以内采集并转移个别产物原子。要有效地长距离转移原子，需要在气体射流中有较大的粒子（如氯化钾喷雾）。在制造和分离锿后元素时常使用这一方法。

另一个分离3+锕系元素的方法是溶剂萃取色谱法，用二(2-乙基已基)膦酸为固定有机相，而HNO3为流动水溶相。锕系元素的洗脱顺序与使用阳离子树脂交换柱时相反。用这一方法的优胜之处是，分离出来的钔不含有机错化剂，用树脂交换柱分离的则有。缺点是，钔要在镄之后，到整个顺序的后期才会洗脱。

发现时刻

钔并没有被直接探测到，而是经过观察自发裂变产物Fm探测的。这些事件都发生于1955年2月19日。第四次录得的事件正式证实了第101号元素钔的化学特征。进一步的分析及实验显示，该同位素的质量数为256，并通过电子捕获进行衰变，半衰期1.5小时。

元素概述

元素来源

钔在自然界中不存在。用氦核轰击锿所获得的钔很少，但总算证明钔确实存在。通常的合成方式是以α衰变撞击锿元素。

名称由来

为纪念发明了元素周期表的科学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫（dmitri lvanovich mendeleyev）

元素描述

化学性质仅限于示踪量，在离子交换色谱上显示出主要以+3价存在于水溶液中。此外，也有+2价和+1价。钔的同位素主要有：钔248~钔258。半衰期从几秒到大约55天。最稳定的同位素是258Md，半衰期为55天。

钔是一种人工合成的放射性化学元素，它的化学符号是Md，它的原子序数是101，属于锕系元素之一。

元素名称：钔

元素原子量：[258]

元素类型：金属

氧化态：

Main Md+3

Other Md+2

原子序数：101

元素符号：Md *

元素中文名称：钔

元素英文名称：Mendelevium

相对原子质量：[258]

核内质子数：101

核外电子数：101

核电核数：101

质子质量：1.68973E-25

质子相对质量：101.707

所属周期：7

所属族数：IIIB

摩尔质量：202

氢化物：

氧化物：

最高价氧化物：

密度：未知

熔点：未知

沸点：未知

外围电子排布：5f13 7s2

核外电子排布：2,8,18,32,31,8,2

颜色和状态：金属

常见化合价：电负性： 1.3

外围电子排布： 5f13 7s2 核外电子排布： 2,8,18,32,31,8,2

同位素及放射线： Md-250[50s] Md-258(放 α)

电子亲合和能： 0 KJ·mol-1

第一电离能： 6500 KJ·mol-1 第二电离能： 0 KJ·mol-1 第三电离能： 0 KJ·mol-1

单质密度： 0 g/cm3 单质熔点： 0 ℃ 单质沸点： 0 ℃

原子半径： 0 埃离子半径：埃共价半径： 0 埃

特性

研究人员发现，钔的氧化态除了有一般锕系元素的+3以外，还有中等稳定的+2。其+3氧化态在水溶液中为主导的状态（所用方法为色谱法）。钔甚至有时表现出+1的氧化态。使用Md能研究钔在水溶液中的化学特性。其外钔没有任何已知应用，而至今也只合成了微量的钔元素。其他的同位素也已被发现，它们都具有放射性，其中Md最为稳定，半衰期约为55日。另外的同位素的质量数从248到258不等，半衰期从几秒钟到51天不等。最初的Md半衰期为87分钟。

金属态

Johansson和Rosengren于1975年预测钔金属的化合价会主要为2，相似于铕（Eu）和镱（Yb），而非3。在微量钔元素上用热色谱法的研究指出，钔确实形成化合价为2的金属。在经验公式的帮助下，其金属半径预测为0.194 ± 0.010nm。估计的升华热介乎134-142 kJ/mol之间。

溶液

在发现钔之前，在水溶液中最稳定状态的化合价为3。因此，它的化学特性预计与其他3+锕系元素及镧系元素的相似。在阳离子树脂交换柱中，化合价为3的锕系元素中，钔在镄前一点洗脱出来，证明了该预测。之后所发现到的有，不溶的钔氢氧化物和氟化物，与化合价为3的镧系元素共同沈淀。该方法证实了钔的化合价为3，且半径小于镄。利用经验公式所预测的Md的离子半径为0.0192 nm，配位数为6。再利用化合价为3的稀土元素的已知离子半径，加上配位系数的对数和离子半径之间的线性关系，预计Md的平均离子半径为0.089 nm；而用实验模型及玻恩-哈伯循环所计算的水化热为– (3654 ± 12) kJ/mol。在具还原性的环境下，钔表现出不寻常的化学特性。与BaSO4的共沈和使用的溶剂萃取色谱实验在不同的还原剂中进行。结果显示，Md在水溶液中能够容易还原为稳定的Md。在水加乙醇溶剂中，钔也可以还原为化合价为1的状态。Md和化合价为2的离子的共结晶是由于混合晶体的产生。Md的离子半径为0.117 nm。从Md+到Md3+的氧化反应并未成功。

同位素

已辨认的16个钔原子质量数在245到260之间，最稳定的为半衰期为51.5天的Md、31.8天的Md及5.52小时的Md。其余的放射性同位素的半衰期都小于97分钟，大部分都小于5分钟。该元素还有5个亚稳态，其中最稳定的为Md（半衰期为58分钟）。钔同位素的原子量从 245.091u（Md）到260.104 u（Md）。

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