노벨륨

3. 성질

3. 1. 물리적 성질

3. 2. 화학적 성질

3. 3. 원자 구조

4. 동위원소

노벨륨은 질량수 248부터 260, 262까지 14개의 동위원소가 알려져 있으며, 모두 방사성 동위원소이다.^[22][23][50] 이 중 가장 안정한 동위원소는 ²⁵⁹No(반감기 58분)이다.^{[22][23][51][52]} 화학 실험에는 주로 ²⁵⁵No(반감기 3.1분)가 사용되는데, 이는 ²⁴⁹Cf에 ¹²C 이온을 조사하여 다량으로 생성할 수 있기 때문이다.^{[25][50] 259}No와 ²⁵⁵No 다음으로 안정적인 노벨륨 동위원소는 ²⁵³No(반감기 1.62분), ²⁵⁴No(51초), ²⁵⁷No(25초), ²⁵⁶No(2.91초), ²⁵²No(2.57초)이다.^{[22][23][25][50][51][52]}

노벨륨 동위원소의 반감기는 ²⁵⁰No에서 ²⁵³No까지는 점차 증가하지만, ²⁵⁴No에서 감소하기 시작한다.^[50][51][52] 특히 짝수-짝수 동위원소는 ²⁵⁸No(반감기 1.2밀리초) 이후 자발 핵분열이 주된 붕괴 방식이 되면서 반감기가 급격히 감소한다.^{[22][23][25][50][51][52]} 이는 양성자 간의 반발력 때문에 장수명 핵의 영역에 한계가 있음을 보여준다.^[26][54] 짝수-홀수 노벨륨 동위원소는 대부분 질량수가 증가함에 따라 더 긴 반감기를 갖는 경향을 보이지만, ²⁵⁷No에서 이러한 경향이 감소한다.^{[22][23][25][50][51][52]254}No 동위원소는 ²³¹Pa에서 ²⁷⁹Rg까지의 일련의 장축 핵의 중간에 위치하며, 핵 이성체 형성은 구형 양성자 껍질 바로 위에 있는 2f_5/2와 같은 양성자 궤도에 의해 제어되므로 이론적으로 특히 흥미롭다.^[24][53]

5. 생성 및 분리

노벨륨 동위원소는 대부분 악티늄족 원소 표적(우라늄, 플루토늄, 퀴륨, 캘리포늄, 아인슈타이늄)에 입자를 충돌시켜 생성되지만, 노벨륨-262는 로렌슘-262의 붕괴 생성물로 생성된다는 점이 예외이다.^[25] 가장 일반적으로 사용되는 동위원소인 노벨륨-255(²⁵⁵No)는 퀴륨-248 또는 캘리포늄-249에 탄소-12를 충돌시켜 생성할 수 있는데, 후자 방법이 더 일반적이다. 캘리포늄-249 표적에 탄소-12 이온을 조사하면 노벨륨-255 원자가 생성될 수 있다.^[25][50]

노벨륨-255가 생성되면 인접한 악티늄족 원소 멘델레븀을 정제하는 데 사용되는 방법과 유사하게 분리할 수 있다. 생성된 노벨륨-255 원자의 반동 운동량을 이용하여 생성된 표적에서 멀리 떨어진 곳으로 이동시켜 진공 상태의 표적 바로 뒤에 있는 얇은 금속박(일반적으로 베릴륨, 알루미늄, 백금 또는 금) 위에 놓는다. 이는 일반적으로 노벨륨 원자를 기체 대기(대개 헬륨)에 포획하고 반응 챔버의 작은 구멍에서 기체 제트와 함께 운반하는 방법과 결합하여 이루어진다. 긴 모세관을 사용하고 헬륨 기체에 염화칼륨 에어로졸을 포함시키면 노벨륨 원자를 수십 미터 이상 운반할 수 있다.^[27][55] 박막에 모인 노벨륨은 박막을 완전히 용해하지 않고 묽은 산으로 제거할 수 있다.^[27][55] 그런 다음 다른 3가 악티늄족 원소와 달리 2가 상태를 형성하는 경향을 이용하여 노벨륨을 분리할 수 있다. 일반적으로 사용되는 용리 조건에서 노벨륨은 컬럼을 통과하여 용리되지만 다른 3가 악티늄족 원소는 컬럼에 남아 있다.^[27][55] 그러나 직접 "포집기" 금박을 사용하는 경우, 용리법을 이용하여 노벨륨을 분리하기 전에 음이온 교환 크로마토그래피를 사용하여 금을 분리해야 하므로 공정이 복잡해진다.^[27][55]

6. 한국에서의 연구 및 활용

참조

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