Строим атомы: получение новых элементов

      Комментарии к записи Строим атомы: получение новых элементов отключены

Строим атомы: получение новых элементов

    Последние дополнения таблицы Менделеева — элементы 113 и 115, пока не имеющие собственных имен Получение сверхтяжелых элементов 113 и 115 1. Пучок ионов Ca-48 (продемонстрирован один) разгоняют до высоких скоростей в циклотроне и направляют на мишень из америция-243 2. Атом мишени — америций-243. Ядро, складывающееся из нейтронов и протонов, и окружающее его размытое электронное облако 3. Разогнанный атом мишени-48 и ион кальция (америций-243) перед столкновением 4. В момент столкновения рождается новый сверхтяжелый элемент с порядковым номером 115, живущий всего около 0,09 секунды 5. Элемент 115 распадается до элемента 113, живущего уже 1,2 секунды, и потом по цепочке из четырех альфа-распадов, продолжающейся около 20 секунд 6. Самопроизвольный распад конечного звена цепочки альфа-распадов — элемента 105 (дубния) на два вторых атома

Ученые из двух ведущих русских и американских ядерных исследовательских центров закинули гонку оружий и, занявшись наконец делом, создали два новых элемента. В случае если какие-либо свободные исследователи подтвердят их результаты, новые элементы будут окрещены «унунтриум» и «унунпентиум». физики и Химики всей земли, не обращая внимания на некрасивые заглавия, высказывают восхищение по поводу этого успехи.

Кен Муди, начальник американской команды, базирующейся в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, заявляет: «Так для периодической таблицы раскрываются новые возможности».

Периодическая таблица, на которую ссылается Муди, — это всем привычный плакат, украшающий стенки любого помещения, где смогут встретиться больше двух химиков в один момент. Все мы изучали ее на уроках химии в старших классах либо на младших направлениях Института. Таблица эта создана чтобы растолковать, из-за чего разные элементы вступают в соединения так, а не в противном случае.

Химические элементы размещены в ней в строгом соответствии с ядерным весом и химическими особенностями. Относительное положение того либо иного элемента оказывает помощь угадать, в какие конкретно отношения он будет вступать с другими элементами. По окончании создания 113-го и 115-го неспециализированное число известных науке элементов достигло 116-ти (117-ти, в случае если вычислять и элемент с порядковым номером 118, синтез которого уже замечали в Дубне в 2002 году, но официально это открытие пока не подтверждено. — Редакция «ПМ»).

История создания периодической таблицы началась в первой половине 60-ых годов XIX века (но, и раньше делались робкие попытки: в 1817 году И.В. Дёберейнер попытался объединить элементы в триады, а в 1843-м Л. Гмелин постарался увеличить эту классификацию пентадами и тетрадами. — Редакция «ПМ»), в то время, когда юный французский геолог Александр-Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа расположил все узнаваемые к тому времени элементы в цепочку в соответствии с их ядерным весом.

После этого ленточку с этим перечнем он обернул около цилиндра, и оказалось так, что химически подобные элементы выстроились столбиками. Если сравнивать с способом ошибок и проб — единственным исследовательским подходом, которым пользовались тогдашние химики, — данный фокус с ленточкой смотрелся радикальным шагом вперед, не смотря на то, что важных практических результатов он не принес.

Приблизительно в то же самое время юный британский химик Джон А.Р. Ньюландс совершенно верно так же экспериментировал с обоюдным размещением элементов. Он подчернул, что химические группы повторяются через каждые восемь элементов (подобно нотам, исходя из этого создатель назвал собственный открытие «законом октав». — Редакция «ПМ»).

Полагая, что в первых рядах великое открытие, он гордо выступил с сообщением перед Английским химическим обществом. Увы! Старшие, самые консервативные члены этого общества зарубили эту идею, заявив ее вздором, и на много лет она была предана забвению. (Не следует через чур винить консервативных ученых — «закон октав» верно предвещал свойства только первых семнадцати элементов. — Редакция «ПМ»).

Российское восстановление

В десятнадцатом веке обмен научной информацией шел не так деятельно, как на данный момент. Потому и неудивительно, что до восстановления забытой идеи прошло еще пять лет. В этом случае озарение явилось русскому химику Дмитрию Ивановичу Менделееву и его германскому коллеге Юлиусу Лотару Мейеру. Трудясь независимо друг от друга, они додумались разместить химические элементы в семь столбцов. Положение каждого элемента задавалось его химическими и физическими особенностями.

И вот тут, как это раньше увидели де Шанкуртуа и Ньюландс, элементы самопроизвольно объединились в группы, каковые возможно было бы назвать «химическими семействами».

Менделееву удалось глубже посмотреть в суть происходящего. В следствии появилась таблица с безлюдными клетками, совершенно верно показывающими те места, где направляться искать еще не открытые элементы. Это озарение выглядит еще более фантастичным, в случае если отыскать в памяти, что в те времена ученые ничего не знали о структуре атомов.

В течение следующего столетия периодическая таблица становилась все более и более информативной. Из несложной приведенной тут схемки она разрослась в огромную простыню, включив в себя удельный вес, магнитные особенности, кипения и точки плавления. Ко мне же возможно добавить сведения о строении электронной оболочки атома, и перечень ядерных весов изотопов, другими словами более тяжелых либо легких двойников, каковые имеются у большинства элементов.

Неестественные элементы

Пожалуй, самая основная новость, которую несли химикам первые варианты периодической таблицы, — это указание, где находятся еще не открытые элементы.

К началу XX века среди физиков начало крепнуть подозрение, что атомы устроены совсем не так, как об этом было принято думать. Начнем хотя бы с того, что это вовсе не монолитные шарики, а скорее — растянутые в безлюдном пространстве объемные структуры. Чем яснее становились представления о микромире, тем стремительнее заполнялись безлюдные ячейки.

Прямые указания на пробелы в таблице радикально ускорили поиск еще не открытых, но реально присутствующих в природе элементов. А вот в то время, когда сформировалась правильная теория, адекватно обрисовывающая строение ядра атома, появился новый подход к «дописыванию» периодической таблицы. Была создана и отработана методика для «неестественных» либо «синтетических» элементов методом облучения имеющихся металлов потоками высокоэнергетических элементарных частиц.

В случае если добавить к ядру электрически незаряженные нейтроны, элемент станет тяжелее, но его химическое поведение не изменится. Но при наращивании ядерного веса элементы становятся все более нестабильными и обретают свойство к самопроизвольному распаду. В то время, когда это случается, некое количество свободных других частиц и нейтронов разлетается в окружающее пространство, но большинство протонов, электронов и нейтронов остается на месте и переструктурируется в форму более легких элементов.

Новички в таблице

В этом феврале исследователи из LLNL (Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса) и российского Объединенного университета ядерных изучений (ОИЯИ), применяя вышеописанную методику бомбардировки атомов, взяли два полностью новых элемента.

Первый из них — элемент 115 — был взят по окончании того, как америций обстреляли радиоактивным изотопом кальция. (Для справки — америций, нечасто встречаемый в быту металл, употребляется в дымовых датчиках простой пожарной сигнализации.) В следствии бомбардировки появилось четыре атома 115-го элемента, но через 90 миллисекунд они распались, и оказался еще один новорожденный — элемент 113. Эти четыре атома прожили практически полторы секунды, перед тем как из них появились более легкие, уже узнаваемые науке элементы. Неестественные элементы редко отличаются долгожительством — их врожденная нестабильность есть следствием нейтронов и чрезмерного количества протонов в ядрах.

А сейчас — касательно их несуразных имен. Пара лет назад Интернациональный альянс чистой и прикладной химии (IUPAC) с штаб-квартирой в Research Triangle Park, N.C. постановил, что новым химическим элементам должны присваиваться культурно-нейтральные имена. Таковой нейтральности возможно достигнуть, в случае если воспользоваться латинским произношением порядкового номера этого элемента в периодической таблице.

Так, цифры 1, 1, 5 будут читаться «ун, ун, пент», а окончание «иум» прибавляется из-за лингвистической связности. (Нейтральное латинское наименование и соответствующий трехбуквенный знак дается элементу временно — , пока Интернациональный альянс чистой и прикладной химии не утвердит его окончательное наименование. Советы данной организации, размещённые в 2002 году, таковы: авторы открытия имеют приоритет в предложении имени для нового элемента, по традиции элементы смогут именоваться в честь мифологических событий либо персонажей (включая небесные тела), минералов, географических регионов, особенностей элемента, известных ученых. — Редакция «ПМ»).

Пускай эти новые элементы живут совсем недолго и не видятся за стенками лабораторий — все равно их создание свидетельствует больше, чем легко заполнение безлюдных ячеек и повышение общего числа известных науке элементов. «Это открытие разрешает нам увеличить применимость основных правил химии, — говорит шеф Ливермора Муди, — а новые удачи химии ведут к разработке новых новых и созданию материалов разработок».

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№22, август 2004).

Что нового в таблице Менделеева?


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: