3. група хемијских елемената

С Википедије, слободне енциклопедије
Група 3 периодног система
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон
Број групе по IUPAC 3
Име елемента скандијумова група
CAS број групе
(САД, патерн А-Б-А)
IIIB
стари IUPAC број
(Европа, патерн А-Б)
IIIA

↓ Периода
4
Слика: Scandium crystals
Скандијум (Sc)
21 Прелазни метал
5
Слика: Yttrium crystals
Итријум (Y)
39 Прелазни метал
6
Слика: Lutetium crystals
Лутецијум (Lu)
71 Лантаноид
7 Лоренцијум (Lr)
103 Актиноид

Легенда

примордијални елемент
синтетички елемент
Atomic number color:
црно=чврст

3. група хемијских елемената је једна од 18 група у периодном систему елемената. У овој групи се налазе: скандијум, итријум, лутецијум (или лантан) и лоренцијум (или актинијум). Прва два елемента ове групе су позната, док се за друга два не зна да ли је реч о лутецијуму и лоренцијуму или о лантану и актинијуму. Ова група носи назив и IIIB група хемијских елемената.

Открића елемената[уреди | уреди извор]

Откриће елемената групе 3 нераскидиво је везано за откриће ретких земаља, са којима су универзално повезане у природи. Године 1787. шведски хемичар Карл Аксел Аренијус пронашао је тешку црну стену у близини шведског села Итерби, Шведска (део Стокхолмског архипелага).[1] Мислећи да се ради о непознатом минералу који садржи новооткривени елемент волфрам,[2] назвао га је итербит.[n 1] Фински научник Јохан Гадолин идентификовао је нови оксид или „земљу” у Аренијусовом узорку 1789. године и објавио своју комплетну анализу 1794;[3] године 1797, нови оксид је добио име итрија.[4] Деценијама након што је француски научник Антоан Лавоазје развио прву модерну дефиницију хемијских елемената, веровало се да се земље могу свести на њихове елементе, што значи да је откриће нове земље било једнако открићу елемента у њему, који је у овом случај би био итријум.[n 2] До почетка 1920-их, хемијски симбол „Yt” је кориштен за елемент, након чега је „Y” ушло у уобичајену употребу.[5] Метал итријума, иако нечист, први пут је припремљен 1828. године када је Фридрих Велер загрејао анхидровани итријум(III) хлорид са калијумом да би формирао метални итријум и калијум хлорид.[6][7] Заправо, Гадолинова итрија се показала као мешавина многих оксида метала, што је започело историју открића ретких земаља.[4]

Године 1869, руски хемичар Дмитриј Мендељејев објавио је своју периодну табелу, која је имала празан простор за елемент изнад итријума.[8] Мендељејев је дао неколико предвиђања о овом хипотетичком елементу, који је назвао ека-бор. До тада је Гадолинова итрија већ била неколико пута подељена; прво од стране шведског хемичара Карла Густафа Мосандера, који је 1843. године раздвојио још две земље које је назвао тербија и ербија (цепање имена Итерби баш као што је била раздвојена итрија); а затим 1878. када је швајцарски хемичар Жан Шарл Галисард де Марињак поделио тербиј и ербиј на више земаља. Међу њима је била итербија (компонента старе ербије),[1] коју је шведски хемичар Ларс Фредрик Нилсон успешно раздвојио 1879. године како би открио још један нови елемент.[9][10] Он га је назвао скандијум, од латинског Scandia што значи „Скандинавија”. Нилсон очигледно није био свестан Мендељејевог предвиђања, али Пер Теодор Клеве је препознао преписку и обавестио Мендељејева. Хемијски експерименти на скандијуму доказали су да су сугестије Мендељејева биле тачне; заједно са открићем и карактеризацијом галијума и германијума ово је доказало исправност читавог периодног система и периодичног закона.[11] Метални скандијум је први пут произведен 1937. године електролизом еутектичке смеше, на 700–8000 °C, калијума, литијума и скандијум хлорида.[12] Скандијум постоји у истим рудама из којих је откривен итријум, али је много ређи и вероватно је из тог разлога избегао откриће.[4]

Преостала компонента Марињакове етербије такође се показала као композит. Године 1907. француски научник Жорж Урбејн,[13] аустријски минералог барон Карл Ауер фон Велсбач и амерички хемичар Чарлс Џејмс,[14] сви су независно открили нови елемент унутар итербије. Велсбач је за свој нови елемент (по Касиопеји) предложио назив касиопејум, док је Урбејн изабрао име лутецијум (од латинског Lutetia, за Париз). Спор око приоритета открића документован је у два чланка у којима се Урбејн и вон Велсбач међусобно оптужују за објављивање резултата на које је утицало објављено истраживање другог.[15][16] Године 1909. Комисија за атомску масу, која је била одговорна за приписивање имена новим елементима, дала је предност Урбејну и усвојила његова имена као службена. Очигледан проблем са овом одлуком био је то што је Урбејн био један од четири члана комисије.[17] Године 1949, правопис елемента 71 је промењен у лутецијум.[18][19] Каснији радови повезани са Урбејновим покушајима да додатно расцепи свој лутецијум су открили да је у њему било само трагова новог елемента 71, и да је само Велсечов касиопејум био чисти елемент 71. Због тога су многи немачки научници наставили да користе назив касиопејум за елемент до 1950-их. Иронично, Чарлс Џејмс, који се скромно није учествовао у спору о приоритету, радио је на много већем обиму од осталих и несумњиво је поседовао највећу залиху лутецијума у то време.[20] Лутецијум је био последњи од стабилних ретких земаља који је откривен. Више од једног века истраживања поделило је оригинални итријум Гадолина на итријум, скандијум, лутецијум и седам других нових елемената.[1]

Лоренцијум је једини елемент групе који се не јавља природно. Први пут су га синтетизовали Алберт Гиорсо и његов тим 14. фебруара 1961. године у Лоренсовој радијационој лабораторији (која се данас зове Национална лабораторија Лоренс Беркели) на Калифорнијском универзитету у Берклију у Калифорнији, Сједињене Америчке Државе. Први атоми лоренцијума настали су бомбардовањем три милиграма мете која се састоји од три изотопа елемента калифорнијума са језгрима бора-10 и бора-11 из тешкојонског линеарног акцелератора ((HILAC).[21] Нуклид 257103 је првобитно био пријављен, али је онда то прераспоређено у 258103. Тим са Калифорнијског универзитета предложио је назив лоренцијум (по Ернесту О. Лоренсу, проналазачу акцелератора честица, циклотрона) и симбол „Lw”,[21] за нови елемент, али „Lw” није усвојен, већ је уместо тога званично прихваћен „Lr”. Истраживачи нуклеарне физике у Дубни, Совјетски Савез (сада Русија), известили су 1967. године да нису успели да потврде податке америчких научника о 257103.[22] Две године раније, тим из Дубне пријавио је 256103.[23] Године 1992. IUPAC-ова Rадна група за транс-фермијум званично је признала елемент 103, потврдила да је именован лоренцијум, са симболом „Lr”, и именовала тимове за нуклеарну физику у Дубни и Беркелиjу као сaоткриваче лоренцијума.[24]

Напомене[уреди | уреди извор]

  1. ^ Итербит је добио име по селу у близини којег је откривен, плус наставак -ите који указује да се радио о минералу.
  2. ^ Земље су добиле завршетак -а, а нови елементи обично имају завршетак -ијум.

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ а б в van der Krogt, Peter. „39 Yttrium – Elementymology & Elements Multidict”. Elements.vanderkrogt.net. Приступљено 2008-08-06. 
  2. ^ Emsley 2001, p. 496
  3. ^ Gadolin, Johan (1794). „Undersökning af en svart tung Stenart ifrån Ytterby Stenbrott i Roslagen”. Kongl. Vetenskaps Academiens Nya Handlingar (на језику: шведски). 15: 137—155. 
  4. ^ а б в Greenwood and Earnshaw, p. 944
  5. ^ Coplen, Tyler B.; Peiser, H. S. (1998). „History of the Recommended Atomic-Weight Values from 1882 to 1997: A Comparison of Differences from Current Values to the Estimated Uncertainties of Earlier Values (Technical Report)”. Pure Appl. Chem. IUPAC's Inorganic Chemistry Division Commission on Atomic Weights and Isotopic Abundances. 70 (1): 237—257. S2CID 96729044. doi:10.1351/pac199870010237. 
  6. ^ Heiserman, David L. (1992). „Element 39: Yttrium”. Exploring Chemical Elements and their Compounds. New York: TAB Books. стр. 150—152. ISBN 0-8306-3018-X. 
  7. ^ Wöhler, Friedrich (1828). „Über das Beryllium und Yttrium”. Annalen der Physik (на језику: немачки). 89 (8): 577—582. Bibcode:1828AnP....89..577W. doi:10.1002/andp.18280890805. 
  8. ^ Ball, Philip (2002). The Ingredients: A Guided Tour of the Elements. Oxford University Press. стр. 100–102. ISBN 0-19-284100-9. 
  9. ^ Nilson, Lars Fredrik (1879). „Sur l'ytterbine, terre nouvelle de M. Marignac”. Comptes Rendus (на језику: француски). 88: 642—647. 
  10. ^ Nilson, Lars Fredrik (1879). „Ueber Scandium, ein neues Erdmetall”. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (на језику: немачки). 12 (1): 554—557. doi:10.1002/cber.187901201157. 
  11. ^ Cleve, Per Teodor (1879). „Sur le scandium”. Comptes Rendus (на језику: француски). 89: 419—422. 
  12. ^ Fischer, Werner; Brünger, Karl; Grieneisen, Hans (1937). „Über das metallische Scandium”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie (на језику: немачки). 231 (1–2): 54—62. doi:10.1002/zaac.19372310107. 
  13. ^ Urbain, M. G. (1908). „Un nouvel élément, le lutécium, résultant du dédoublement de l'ytterbium de Marignac”. Comptes rendus (на језику: француски). 145: 759—762. 
  14. ^ „Separation of Rare Earth Elements by Charles James”. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. Приступљено 2014-02-21. 
  15. ^ von Welsbach; Carl Auer (1908). „Die Zerlegung des Ytterbiums in seine Elemente”. Monatshefte für Chemie (на језику: немачки). 29 (2): 181—225. S2CID 197766399. doi:10.1007/BF01558944. 
  16. ^ Urbain, G. (1909). „Lutetium und Neoytterbium oder Cassiopeium und Aldebaranium – Erwiderung auf den Artikel des Herrn Auer v. Welsbach”. Monatshefte für Chemie (на језику: немачки). 31 (10): I. S2CID 101825980. doi:10.1007/BF01530262. 
  17. ^ Clarke, F. W.; Ostwald, W.; Thorpe, T. E.; Urbain, G. (1909). „Bericht des Internationalen Atomgewichts-Ausschusses für 1909”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (на језику: немачки). 42 (1): 11—17. doi:10.1002/cber.19090420104. 
  18. ^ van der Krogt, Peter. „70. Ytterbium – Elementymology & Elements Multidict”. Elements.vanderkrogt.net. Приступљено 4. 7. 2011. 
  19. ^ van der Krogt, Peter. „71. Lutetium – Elementymology & Elements Multidict”. Elements.vanderkrogt.net. Приступљено 4. 7. 2011. 
  20. ^ Emsley, John (2001). Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. US: Oxford University Press. стр. 240—242. ISBN 0-19-850341-5. 
  21. ^ а б Ghiorso, Albert; Sikkeland, T.; Larsh, A. E.; Latimer, R. M. (1961). „New Element, Lawrencium, Atomic Number 103” (PDF). Phys. Rev. Lett. 6 (9): 473. Bibcode:1961PhRvL...6..473G. doi:10.1103/PhysRevLett.6.473. 
  22. ^ Flerov, G. N. (1967). „On the nuclear properties of the isotopes 256103 and 257103”. Nucl. Phys. A. 106 (2): 476. Bibcode:1967NuPhA.106..476F. doi:10.1016/0375-9474(67)90892-5. 
  23. ^ Donets, E. D.; Shchegolev, V. A.; Ermakov, V. A. (1965). „Synthesis of the isotope of element 103 (lawrencium) with mass number 256”. Atomnaya Énergiya (на језику: руски). 19 (2): 109. 
    Translated in Donets, E. D.; Shchegolev, V. A.; Ermakov, V. A. (1965). „Synthesis of the isotope of element 103 (lawrencium) with mass number 256”. Soviet Atomic Energy. 19 (2): 109. S2CID 97218361. doi:10.1007/BF01126414. 
  24. ^ Greenwood, Norman N. (1997). „Recent developments concerning the discovery of elements 101–111”. Pure Appl. Chem. 69 (1): 179—184. doi:10.1351/pac199769010179Слободан приступ. 

Литература[уреди | уреди извор]