铹

铹láo（Lawrencium），化学符号为Lr，是一种人工合成的放射性元素，原子序数为103，属第七周期ⅢB族。铹呈固体状态，推测外观为银白色，熔点约1627℃，铹是一个不稳定的元素。半衰期很短，其中以铹-266的半衰期最长，有约22±14小时。^[2][3][5]

铹元素在1961年由阿尔伯特.吉奥索领导的科学家小组发现，为了纪念回旋加速器的发明者和伯克利辐射实验室奠基人——劳伦斯(E.O.Lawrence）而命名为“lawrencium”，最初化学符号为Lw，后修改为Lr，中文译为铹。^[6][7]

铹只能在粒子加速器中通过轰击较轻元素产生，因此无法大量生产。也由于只人工合成了少量的铹，除了基础科学研究之外，没有其他任何用途。^[3][8]

早在1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮，就使氮元素变成了氧元素，第一次实现了元素的人工转变。当时，由于α粒子的能量还不够大，因此没有能制造出更重的元素。到了30年代，美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，使加速的粒子像炮弹那样去轰击原子核，从而产生出新的原子核。首先，用氘dāo轰击钼mù，制造出第一个人造元素锝dé，以后又制得了一个又一个人造元素。^[9]

早在1923年N.Bohr曾经提出在元素周期表的最后一部分重元素可能与镧lán系元素相似，存在着由15个元素组成的锕ā系元素。但是从当时已知的第七周期中一些天然放射性元素的外层电子结构来看，它们的5f和6d电子的能级是很相近的，因而很难肯定5f电子应在周期系中哪个元素开始出现。直至50年代，西博格对新发现的各种超轴元素的化学性质进行了深入的研究，发现随着原子序数从93增加至96，它们的氧化态为+3价的特性愈益明显，于是提出了锕系理论，他认为与第六周期中的镧系元素相似，在第七周期中从89号元素至103号元素共15个元素也将组成锕系。随着元素的原子序数的增加而增加的外层电子将逐步填充在5f“轨道”内。103号元素是锕系元素的最后也是最重的一个。^[10]

1958年，加利福尼亚大学与瑞典的诺贝尔研究所合作，用碳离子轰击锔，使锔这个本来只有96个质子的原子核一下子增加了6个质子，制得了极少量的102号元素。他们用“诺贝尔研究所”的名字来命名它，叫做“锘nuò”。但是，同年，美国的西博格和吉奥索领导的研究小组重复了斯德哥尔摩的实验，证明不能获得他们的结果，认为No实际是no（没有），所以他们的研究成果，一开始并没有得到人们的承认。直到几年以后，别人用另一种办法也制成了102号元素时，这才获得国际上的正式承认。1961年，美国加利福尼亚大学的科学家们着手制造103号元素。^[11][12]

1961年，阿尔伯特.吉奥索领导的科学家小组利用加利福尼亚大学的重离子线性加速器用硼-10和硼-11两种离子对锎kāi的三种同位素的混合物进行轰击，靶重只有百万分之几克。发现的103号元素的第一种同位素。后来的实验表明，产生的放射性同位素应是258103，具有一个更确切的半衰期为4.2s。^[1][13]

四年以后，杜布纳小组进行了一次α反冲-挤奶试验，鉴定了103号元素的另一种同位素。顿湿兹、谢高洛夫（V.A,Shchegolev)和欧马可夫（V.A.Ermakov)在1965年采用双反冲技术，鉴定了半衰期为45s的α发射体256103和它的第二代子体，即已知的252Fm，确定了103号元素的原子序数。^[13]

1965～1967年前苏联的弗廖罗夫（F.H.nepoB）用氧离子轰击镅méi，由镅-243（氧-18，5n）核反应，也制得了103号元素。^[14]

第四种同位素，是由杜布纳小组制得的。以243Am（18O，4n)255Lr，反应生成了半衰期约为20秒的放射性同位素259 Lr。^[7]

根据1971年在伯克利实验室的工作，确定了质量数从255到260的铹的同位素的核性质。^[7]

103号元素发现的荣誉应由吉奥索及其同事分享。为了纪念回旋加速器的发明者和伯克利辐射实验室奠基人——劳伦斯(E.O.Lawrence），吉奥索等人在报道他们初始实验结果时，建议103号元素以Lawrencium来命名（中文名为铹，化学符号Lw）。后来命名被IUPAC命名委员会所接受，1963年，由发明者提议，化学符号由“Lw”改为“Lr”，使它与另外的语种，如俄文更一致，因为在俄文字母中没有字母W。^[6][7]

铹是元素周期表中第103号元素。元素符号为Lr，原子量260。属第七周期ⅢB族。是锕系的最后一个元素。外围电子构型5f146d17s2。^[2]

现已合成的铹的同位素共有16种，质量数自251至266，大多为α发射体，个别也有电子俘获或自发裂变的。寿命最长的同位素有263Lr，264 Lr，265 Lr和266Lr，详情如下表所示。^[5][3]

铹呈固体状态，推测外观为银白色，晶体结构为密排六方结构，如下图所示，是一种人工放射性的金属元素，能查询到的铹相关的物理性质参数如下表所示：^[3][4][15]

就锕系元素的化学性质而言，一种新的效应变得十分明显，即随着原子序数Z的增加，正的核电荷对电子的影响增强，使它们的运动速度加快直至接近光速，从而引起相对论效应（relativistic effect）。由于球形的7s和7p轨道的稳定性以及6d和5f轨道的不稳定性，价电子被核电荷更有效地屏蔽。铹的电子构型：[Rn]5f147s27p1，在水溶液中，铹的稳定价态是+3价的离子。未发现过有+2价存在的证据。由于其高度不稳定的性质，铹形成的化合物很少。已确认的化合物有三氟fú化铹（LrF3） 。^{[16][17][18][5][19][20]}

铹是一个不稳定的元素。半衰期很短，其中以铹-266的半衰期最长，由于只制造了少量的铹，它与空气、水、卤素、酸碱的反应性是未知的，推测其行为类似于相邻元素镥lǔ和钇yǐ。^[21]

铹只能在粒子加速器中通过轰击较轻元素产生，因此无法大量生产。

方法一：用10B和11B离子轰击非同位素纯的锎靶（250Cf到252Cf）时，可生成铹。^[8]

方法二：用氧离子轰击同位素纯的243Am合成了两种α放射性同位素，256Lr和257Lr。^[8]

同理，用碳离子轰击249Cf，[反应：249Cf(I2C，p2n)258Lr]，用88MeV的氮离子轰击248Cm，[反应：248Cm（15N,5n）258Lr]和用氟离子轰击244Pu[反应：244Pu（19F,5n)258Lr]都能生成258Lr，产额较高。用80MeV的氮离子轰击248Cm还生成一种半衰期为6.5秒的放射性同位素，这是259Lr[反应，248Cm（15N,4n）259Lr]

由于只人工合成了少量的铹，除了基础科学研究之外，没有其他任何用途。^[3]

铹具有辐射危害，处理元素铹时必须在设计为含有放射性物质的专用设施中进行。储存时应储存在衬铅容器中，以尽量减少辐射暴露。暂未查到相关生物学作用。^[22][19]