氢原子百科 
钔（Mendelevium）位于元素周期表第七周期，III B族，是一个人工合成元素，符号为Md（曾为Mv），原子序为101。钔是锕系元素中具有放射性的超铀金属元素，化合价主要是+2和+3价，钔通常的合成方式是以α衰变撞击锿元素。[1][5]
1955年，由美国加州大学伯克利分校教授吉奥索（A.Ghiorso）、西博格（G.Seaborg）、哈维（B.G.Harvey）、肖邦（G.R.Choppin）等人，在回旋加速器中用α粒子（氦核）轰击253Es（锿），锿与氦核结合，并发射出一个中子，而获得了256Md。后来，苏联杜步纳联合核子研究所的3.1m重离子加速器上，用22Ne离子轰击238U靶，也曾获得数百个Md原子。[1][5]
钔（Mendelevium）以最先创建元素周期表的德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫（Дми́трийИва́новичМенделе́ев）来命名。在寻找和合成新元素的过程中，周期律在长达差不多100年之久的时间里起着指南作用，钔的发现和研究成为了周期律发现者最好的纪念碑。[5][6]
钔的人工合成量虽然很少，但危险化学品和职业病信息地图中还是对其的摄入量进行了规定，钔的年度摄入量限制为0.003mCi。[3]
发现过程
1955年，加州大学伯克利分校的西博格（Glenn Seaborg），吉奥索（Albert Ghiorso）及其同事通过发射α粒子轰击253Es原子核合成了101号元素256Md。伯克利大学加州分校的辐射实验室对超铀元素的合成并不陌生，合成101号元素似乎是一件相当简单的事情，但事实并非如此。因为所用的253Es（锿）的原子数约为109个，根据理论计算，每次实验只能生成一个Md原子。探索这个原子的关键在于用反冲法将它从锿靶中分离处来。[4][1]
为此，该团队开创了一种“反冲”技术，通过为产生的原子核提供足够的能量离开目标并进入金箔并捕捉，从而实现目标重用。然而，这也是一种产量极低的合成方法，数小时的轰击只能少量原子，且256Md的半衰期只有77分钟，因此这些原子很快就会消失。[4][1]
团队在花费整整一年准备足够的253Es后，通过图示方法得到了钔。靶子是一张镀有薄层253Es的金箔，α束流向金箔射入。靶中反冲出来的钔原子就由于α入射粒子的动量转移以物理的方法从锿中分离出来，并由第二张金箔所捕获。将第二张金箔溶于王水，再用以α-羟基异丁酸作为淋洗剂的阳离子交换法化学分离得到Md。最后，通过钔的能自发裂变的子体256Fm来鉴定256Md。[4][1]
为了纪念元素周期律的发现人门捷列夫（Mendeleev），美国著名核物理学家西博格（Glenn Seaborg）在1955年美国物理学会举行会议时，报告合成了第101元素，并把它命名为Mendeleerium，元素符号初订为Mv。1957年，国际纯粹化学和应用化学协会（IUPAC）所属无机物质命名委员会根据许多国家拼音字母中没有“v”，将元素符号改为Md。[6]
结构
钔的外层电子结构为[Rn]5f137s2。[2]
物理性质
因为钔的存在寿命十分短暂，科学家们怀疑是否能制出足够称量得出的数量，尚无具体研究内容，[7]但可以通过模型理论计算其电离能等数据，不同模型计算得到的钔的第一电离能数值有所不同，如下表所示：[8]
| 模型 | 第一电离能（eV） |
|---|---|
| semiempirical[注1] | 6.58、6.57 |
| QRPP-CASSCF+APCF[注2] | 6.10 |
| DKH2-B3LYP[注3] | 6.54 |
| RPP-CASSCF+APCF[注4] | 6.23 |
化学性质
钔的化学研究仅限于示踪量的工作，一般采用256Md。Md在水溶液中呈+3价，能与其他锕系元素一起吸附于阳离子树脂上，用α羟基异丁酸洗脱时，它在镄（Fm）之前洗脱下来。弱子在13mol/L的HCl中，它吸附于阴离子交换树脂，用HCl洗脱时与Fm在一起或稍后于Fm而被洗脱。[5]
钔可以被许多还原剂如Zn粉、Zn-Hg齐、Cr3+等还原为Md2+。由电极电势可知，Md3+易被还原为Md2+，利用该性质可以简化Md与较轻的锔后元素的分离。Md3+还能在含有乙酸钠的HCl溶液中被Na-Hg齐还原为金属，此时，90-100%的Md形成汞齐。Md在HCl溶液中电解，可以沉积在铂片上。Md2+还可以与BaSO4共沉淀。Md在水溶液中除具有典型的+2和+3价之外，还有人得到+1价存在的事实。[5]
制备
利用α离子轰击253Es即可制得256Md，反应如下：[7]
利用氖离子轰击铀也可制得256Md：[1]
分离和提纯
同位素
因为已没有β-放射性的Fm同位素，所以不再用中子俘获反应制备Md的同位素，Md的同位素由加速的重离子轰击重元素靶（如铀或钚），或者用α粒子轰击锿。[1][5]
截至2011年，Md有12种同位素和两种同质异能素，质量数在247-259之间，均有放射性。其中半衰期最长的为258Md，半衰期长达54天。半衰期最短的为247Md，半衰期只有2.9s。[5]
| 核素 | 半衰期 | 衰变方式（分支比，%） | 主要产生方式 |
|---|---|---|---|
| 247Md | 2.9s | α | ————————— |
| 248Md | 7s | α（20） ε（80） | 12C+241Cm |
| 249Md | 24s | α（＞20） ε（＜80） | 12C+241Am |
| 250Md | 52s | α（6） ε（94） | 15N+240Pu |
| 251Md | 4.0min | α（＜6） ε（＞94） | 15N+240Pu |
| 252Md | 2.3min | ε | 13C+243Am |
| 254AMd | 10min | ε | 253Es(α，3n) |
| 254BMd | 28min | ε | 253Es(α，3n) |
| 255Md | 28min | α（10） ε（90） | 254Es(α，3n) |
| 256Md | 76min | α（10） ε（90） | 253Es(α，n) |
| 257Md | 5.0h | α（~8） SF（≤10） ε（~90） | 11B+250,252Cf |
| 258AMd | 54d | α | α+253-255Es |
| 258BMd | 43min | ε | ————————— |
| 259Md | 95min | SF | ————————— |
毒性
钔的人工合成量虽然很少，但危险化学品和职业病信息地图中还是对其的摄入量进行了规定，钔的年度摄入量限制为0.003mCi。[3]
参考资料 9
- 参考 1
- 参考 2
- Mendelevium | Md | CID 23943 - PubChem — Pubchem
- https://www.nature.com/articles/s41557-019-0227-8
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b09068
- 参考 9
注释
- 半经验性
- Quasirelativistic ab initio pseudopotential (QRPP) complete active space self-consistent field (CASSCF) calculations combined with averaged coupled-pair functional (ACPF) and corrected for spin–orbit coupling.准相对论从头算赝势(QRPP)全有效空间自洽场(CASSCF)计算与平均耦合对泛函(ACPF)结合并修正自旋-轨道耦合。[8]
- Second order Douglas–Kroll–Hess approach combined with density functional theory (B3LYP functional).拟相对论从头算赝势(QRPP)完全活动空间自洽二阶Douglas-Kroll-Hess方法与密度泛函理论(B3LYP泛函)的结合。
[8] - Relativistic configuration interaction (CI) combined with the linearized single–double coupled cluster method.相对论构型相互作用与线性化单-双耦合聚类方法的结合。
[8]