米拉Senthilingham

本周:一个值得等待的元素。西蒙·科顿报道:

西蒙棉花

所有的化学家都有他们最喜欢的元素,通常是出于一些个人原因。对我来说,就是我读博士时花了三年时间研究铁化合物。但也有可能是因为我最喜欢的教堂和大教堂的许多彩色玻璃窗都是用钴来制作蓝色的。或者它可能是最后一个镧系元素

元素周期表- 71 -镥

元素周期表- 71 -镥

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完成博士学位后,我进行了博士后研究,试图在金属元素的4f亚壳中制造电子的新型有机金属化合物,即镧系元素。在此之前,所有这些被分离出来的化合物的结构都包含了侧面结合的有机环,或者用有机金属化学家的话说,多聚体。

这项研究很有挑战性。这些化合物不仅在空气中着火,有时在手套箱的惰性气氛中也会着火。我花了两年时间,但最终我成功地制造出了镥化合物.我的同事艾伦·韦尔奇(Alan Welch)用镥化合物的晶体做了x射线衍射研究,发现这些环以一种以前在镧系元素中从未见过的方式结合,即端对或单碰。

这一发现特别令人高兴,因为它也是所有镧系元素中第一个四坐标化合物。请注意,在我的另一边,一位非常有才华和多产的印度化学家Joginder Singh Ghotra为还有所有14种稳定的镧系元素,不只是镥。

所以我对镥有很好的记忆,但是镥对其他化学家来说有什么关系呢?

所有的镧系元素都花了很长时间才被发现。部分原因是相邻的镧系元素在化学上非常非常相似,使得它们难以分离。另一个问题是,由于当时没有电子结构或原子序数的理论,没有人知道会有多少个原子。

卡尔·奥尔·冯·韦尔斯巴赫(1858 - 1929)

卡尔·奥尔·冯·韦尔斯巴赫(1858 - 1929)

镥实际上是1907年分离出来的最后一种镧系元素;同时被三位在世界不同地方工作的化学家发现。
他们是奥地利的卡尔·奥尔·冯·韦尔斯巴赫,美国的查尔斯·詹姆斯和乔治·班来自法国。乌尔本是第一个成功地将镥和它的邻居镱分离出来的人,因此他获得了命名这种元素的特权。作为一个优秀的法国人,他为巴黎选了一个拉丁名字,lutetia。

那么为什么镥是最后一个被发现的镧系元素呢?两个原因。当一种元素的原子序数增加时,它的丰度就减少。其次,原子序数为偶数的元素,如镱,比原子序数为奇数的元素(如镥)更为丰富。这被总结为所谓的奥多-哈金斯规则,这听起来像是托尔金小说里的东西。

此外,因为镥有一个充满的4f (注意,Simon Cotton说这里是4d)亚壳,在光谱学上是相当透明的,它不形成有色化合物,因此很容易被忽视。

有一百多倍镧是地球上含量最丰富的元素,比镥含量最少。这使得镥及其化合物相当昂贵。话虽如此,它在地球上比其他元素丰富得多黄金,或金属。

镥是该家族的最后一个,也是最小的。在尺寸上它更接近于钇和因此,某些版本的元素周期表将镥直接放在Sc和Y下面,前面是镧系元素镱。

纯元素是一种银色金属,与之相似而且反应性。

镥及其化合物已经有了一些应用,其中最重要的是在石化工业中使用氧化物制造裂解碳氢化合物的催化剂。但还有其他更专业的用途,比如在癌症治疗中使用放射性同位素镥177。镥离子也被用来掺杂钆镓石榴石,以制造磁泡计算机存储器,最终被现代硬盘驱动器所取代。

电脑硬盘的特写

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三氟化镥也被发现是一种非常有效的可回收催化剂,用于水体系中的有机合成——它避免了有机溶剂的使用,使其具有绿色认证——但由于其成本,它永远不会像其他一些镧系元素的三氟化镥那样受欢迎。

公平地说,镥仍然是一种在世界上寻找其利基的元素,但我预测,随着21世纪的展开,更多的专业用途将会出现。

米拉Senthilingham

所以,请密切关注镥在未来医药和工业领域的应用。这就是西蒙·科顿,他带来了人们期待已久的镧系元素镥。下周,我们将创建新元素。

安德里亚·萨拉

这不是在某个小棚子里独自工作的实验者的工作。这些都是非常微妙和复杂的实验。问题不仅在于创造新元素,还在于计算出最后你得到了什么。问题是你一次只能制造几个原子,这些产物往往非常不稳定,所以有时你只有几毫秒的时间来计算你得到了什么。它是复杂的。它是昂贵的。而且非常非常聪明。每一个新原子都是一个全新的化学世界。它吸引着财富追求者,这有什么奇怪的吗?

米拉Senthilingham

下周,我们将和伦敦大学学院的Andrea Sella一起探究116号元素和118号元素是如何被发现的,以及哪些淘金者发现了它们化学元素。在那之前,我是Meera Senthilingham,感谢大家的收听。