Kunstlikult loodud elemendid. Miks sünteesida uusi keemilisi elemente? Ligipääsetav umbes kompleks

14.1 Elementide sünteesi etapid

Et selgitada erinevate keemiliste elementide ja nende isotoopide levimust looduses, pakkus Gamow 1948. aastal välja Kuuma Universumi mudeli. Selle mudeli järgi tekkisid kõik keemilised elemendid Suure Paugu ajal. See väide lükati aga hiljem ümber. On tõestatud, et Suure Paugu ajal võisid tekkida ainult kerged elemendid, raskemad aga nukleosünteesi protsessides. Need seisukohad on sõnastatud Suure Paugu mudelis (vt punkt 15).
Suure Paugu mudeli järgi algas keemiliste elementide teke kergete elementide (H, D, 3 He, 4 He, 7 Li) tuumasünteesiga 100 sekundit pärast Suurt Pauku universumi temperatuuril 10 9 K.
Mudeli eksperimentaalseks aluseks on punanihke alusel vaadeldav Universumi paisumine, elementide esialgne süntees ja kosmiline taustkiirgus.
Suure Paugu mudeli suureks eeliseks on D, He ja Li arvukuse ennustamine, mis erinevad üksteisest paljude suurusjärkude võrra.
Eksperimentaalsed andmed elementide arvukuse kohta meie galaktikas näitasid, et vesinikuaatomitest on 92%, heeliumi - 8% ja raskemates tuumades - 1 aatom 1000 kohta, mis on kooskõlas Suure Paugu mudeli ennustustega.

14.2 Tuumasüntees – kergete elementide (H, D, 3 He, 4 He, 7 Li) süntees varases universumis.

• 4 He või selle suhtelise osa arvukus Universumi massis on Y = 0,23 ±0,02. Vähemalt pool Suure Paugu käigus toodetud heeliumist sisaldub galaktikatevahelises ruumis.
• Algne deuteerium eksisteerib ainult tähtede sees ja muutub kiiresti 3 He-ks.
  Vaatlusandmed annavad deuteeriumi ja He arvukuse kohta vesiniku suhtes järgmised piirid:

10 -5 ≤ D/H ≤ 2 10 -4 ja
1,2 10 -5 ≤ 3 He/H ≤ 1,5 10 -4,

pealegi on vaadeldud suhe D/H vaid murdosa ƒ algväärtusest: D/H = ƒ(D/H) esialgne. Kuna deuteerium muutub kiiresti 3 He-ks, saadakse järgmine arvukuse hinnang:

[(D + 3 He)/H] esialgne ≤ 10-4.

• 7 Li arvukust on raske mõõta, kuid kasutatakse andmeid tähtede atmosfääride uurimise ja 7 Li arvukuse sõltuvuse kohta efektiivsest temperatuurist. Selgub, et alates temperatuurist 5,5·10 3 K jääb 7 Li kogus konstantseks. Parim hinnang keskmise arvukuse kohta 7 Li on:

7 Li/H = (1,6±0,1) 10-10.

• Raskemate elementide, nagu 9 Be, 10 V ja 11 V, arvukus on mitu suurusjärku väiksem. Seega on levimus 9 Be/N< 2.5·10 -12 .

14.3 Tuumade süntees põhijärjestuse tähtedes T juures< 108 K

Heeliumi süntees põhijada tähtedes pp- ja CN-tsüklites toimub temperatuuril T ~ 10 7 ÷7·10 7 K. Vesinik töödeldakse heeliumiks. Kergete elementide tuumad tekivad: 2 H, 3 He, 7 Li, 7 Be, 8 Be, kuid neid on vähe seetõttu, et nad sisenevad hiljem tuumareaktsioonidesse ja 8 Be tuum laguneb peaaegu koheselt. lühike eluiga (~ 10-16 s)

8 Ole → 4 Tema + 4 Tema.

Sünteesiprotsess näis olevat peatunud, Aga loodus on leidnud lahenduse.
Kui T > 7 10 7 K, heelium "põleb läbi", muutudes süsiniku tuumadeks. Toimub kolmekordne heeliumi reaktsioon - "Helium flash" - 3α → 12 C, kuid selle ristlõige on väga väike ja 12 C moodustumise protsess toimub kahes etapis.
8Be ja 4He tuumade ühinemisreaktsioon toimub ergastatud olekus 12C* süsiniku tuuma moodustumisega, mis on võimalik tänu süsiniku tuumas oleva 7,68 MeV taseme olemasolule, s.o. reaktsioon toimub:

8 Be + 4 He → 12 C* → 12 C + γ.

12 C tuuma energiataseme olemasolu (7,68 MeV) aitab mööda minna 8 Be lühikesest elueast. Selle taseme olemasolu tõttu tekib tuum 12 C Breit-Wigneri resonants. 12 C tuum läheb ergastatud tasemele energiaga ΔW = ΔM + ε,
kus εM = (M 8Be − M 4He) − M 12C = 7,4 MeV ja ε kompenseeritakse kineetilise energiaga.
Seda reaktsiooni ennustas astrofüüsik Hoyle ja seejärel reprodutseeriti see laboris. Seejärel algavad reaktsioonid:

12 C + 4 He → 16 0 + γ
16 0 + 4 He → 20 Ne + γ ja nii edasi kuni A ~ 20.

Seega võimaldas 12 C tuuma nõutav tase ületada elementide termotuumasünteesi kitsaskoha.
Tuumas 16 O ei ole selliseid energiatasemeid ja 16 O tekkereaktsioon on väga aeglane

12 C + 4 He → 16 0 + γ.

Need reaktsioonide käigu tunnused viisid kõige olulisemate tagajärgedeni: tänu neile selgus sama number 12 C ja 16 0 tuumad, mis lõid soodsad tingimused orgaaniliste molekulide tekkeks, s.o. elu.
12 C taseme muutus 5% võrra tooks kaasa katastroofi – elementide edasine süntees peatuks. Kuid kuna seda ei juhtunud, moodustuvad tuumad, mille vahemikus on A

A = 25÷32

See toob kaasa väärtused A

Kõik Fe, Co, Cr tuumad moodustuvad termotuumasünteesi teel.

Nende protsesside olemasolu põhjal on võimalik välja arvutada tuumade arvukus Universumis.
Infot elementide rohkuse kohta looduses saadakse Päikese ja tähtede, aga ka kosmiliste kiirte spektraalanalüüsist. Joonisel fig. 99 näitab tuumade intensiivsust erinevatel A väärtustel.

Riis. 99: elementide rohkus universumis.

Vesinik H on universumis kõige levinum element. Liitium Li, berüllium Be ja boor B on 4 suurusjärku väiksemad kui naabertuumad ja 8 suurusjärku väiksemad kui H ja He.
Li, Be, B on head kütused, põlevad kiiresti läbi juba T ~ 10 7 K juures.
Raskem on seletada, miks need ikkagi eksisteerivad – tõenäoliselt raskemate tuumade killustumise protsessi tõttu prototähe staadiumis.
IN kosmilised kiired Li, Be, B tuumad on palju suuremad, mis on ka raskemate tuumade killustumise protsesside tagajärg nende interaktsioonis tähtedevahelise keskkonnaga.
12 C ÷ 16 O tuleneb heeliumi sähvatusest ja resonantstaseme olemasolust 12 C juures ja ühe puudumisest 16 O-s, mille tuum on samuti topeltmaagia. 12 C - poolmaagiline tuum.
Seega on raua tuumade maksimaalne arvukus 56 Fe ja seejärel järsk langus.
A > 60 puhul on süntees energeetiliselt ebasoodne.

14.5 Rauast raskemate tuumade teke

Tuumade osa, mille A > 90 on väike - 10-10 vesiniku tuuma. Tuumade moodustumise protsessid on seotud tähtedes toimuvate kõrvalreaktsioonidega. Selliseid protsesse on kaks:
s (aeglane) – aeglane protsess,
r (kiire) on kiire protsess.
Mõlemad protsessid on seotud neutronite püüdmine need. on vajalik, et tekiksid tingimused, mille korral tekib palju neutroneid. Neutronid tekivad kõigis põlemisreaktsioonides.

13 C + 4 He → 16 0 + n - heeliumi põlemine,
12 C + 12 C → 23 Mg + n - süsiniku välk,
16 O + 16 O → 31 S + n − hapniku välk,
21 Ne + 4 He → 24 Mg + n − reaktsioon α-osakestega.

Selle tulemusena akumuleerub neutronite taust ning võivad toimuda s- ja r-protsessid – neutronite püüdmine. Neutronite kinnipüüdmisel moodustuvad neutronirikkad tuumad ja seejärel toimub β-lagunemine. See muudab need raskemateks tuumadeks.

"VALJU VÄLJA MÕTLEMINE"

TEADUSTEOORIAL PÕHINEV TEADUSROmaan
UNIVERSUM, NEUTRONI FÜÜSIKA JA NEUTRONIKEEMIA

Valeri Fedorovitš Andrus

"Meie ülesandeks on välja töötada vahendid energia saamiseks varudest, mis on igavesed ja ammendamatud, töötada välja meetodid, mis ei kasuta mingite "materiaalsete" kandjate tarbimist ja tarbimist. Nüüd oleme täiesti kindlad, et selle idee realiseerimine pole enam kaugel. : selle kontseptsiooni arendamise võimalused seisnevad just ümbritseva ruumi puhta energia kasutamisel mootorite käitamiseks kõikjal planeedil ... "

(Tesla, 1897)

Jäta kommentaar

Alustuseks laadige alla keemiliste elementide teisenduste tabel

Ja

Tutvuge neutronifüüsika põhimõistetega

TUUMAKEEMIA
ELEMENTIDE SÜNTEES NEUTRONI FÜÜSIKA ASEND

Rääkisime elementide kunstlikust sünteesist ja märkisime, et need pole elemendid, vaid molekulid ja isegi sulamid. Esmapilgul võib tunduda, et see on hüpotees ja olukord on kuidagi erinev. Et lõpetada "i" nendes argumentides, liigume edasi tuumakeemia juurde.

“... Tuumakeemia aineks on reaktsioonid, milles toimub elementide muundumine, s.t. muutused nende aatomite tuumades.

Eespool käsitletud radioaktiivsete aatomite spontaanne lagunemine (tuleme selle juurde tagasi) on tuumareaktsioon, mille esialgne tuum on üks. Tuntud on ka teisi reaktsioone, kus tuumaga reageerivad prooton p, deuteron (deuteeriumi aatomi tuum 1 2 H) d, alfaosake α, neutron n või footon γ (tavaliselt gammakiired). Samuti oli võimalik kiirete elektronide toimel esile kutsuda aatomite muundumisi. α-osakeste (4 He tuuma) asemel kasutatakse mõnikord kergema heeliumi isotoobi 3 He tuumasid. Viimasel ajal on aatomituumade pommitamiseks üha enam kasutatud raskemate elementide kiirendatud tuumasid kuni neoonini.

Esimene laboris läbi viidud tuumareaktsioon oli reaktsioon (Rutherford, 1919).

Selles reaktsioonis reageerib lämmastiku tuum heeliumi tuumaga, millel on märkimisväärne kineetiline energia. Kokkupõrke tulemusena tekib kaks uut tuuma: hapnik 17 O ja vesinik 1 H. 17 O tuum on stabiilne, mistõttu see reaktsioon ei too kaasa kunstliku radioaktiivsuse ilmnemist. Enamikus tuumareaktsioonides moodustuvad ebastabiilsed isotoobid, mis seejärel muudetakse radioaktiivsete transformatsioonide seeria abil stabiilseteks isotoopideks ... ”

Mugavuse ja kontrastsuse huvides jagame materjali koos selgitustega väikesteks tükkideks.

Meil ei ole tuumasid, kuid seal on kuueharuline lämmastiku siil (14 N), mida pommitab piki vesinikuaatomit ja kuuest viiest neutronitest koosnev heeliumi siil (4 He) piki lämmastiku "tasapindu". kuubik.

Arvestades reaktsiooni lõpptulemust, võime julgelt öelda järgmist:

Hedgehog Lämmastik, mille iga nõela külge on kinnitatud kuus nõela üks viis suhtelise massiga 0,5, mille tulemuseks on siil suhtelise massiga 17 - hapnik. Teame, et iga uus viiekate kiht on uus element.

Kas lämmastiksiil võib ühe heeliumisiili hävitamise tagajärjel saada kõik kuus viisi? Muidugi ta ei saanud. Ühe hapnikusiili saamiseks oli vaja hävitada paljud heeliumi siilid, tekitades gravitatsioonilisele sarnase neutronivoo, millel oli sama siili kasvumuster. See vool ei saanud gravitatsiooniga kokku langeda. Heeliumi hävimise tulemusena jäid mõned vesinikukuubikud puutumata. Liigsed neutronid on kas vabad soojuskandjad või kiirgus. Reaktsiooni tulemuseks on soovitud võrrand, mis ei vasta tegelikkusele, kuna voo liigseid neutroneid ei võeta arvesse. Loodan, et mäletate, et NF neutron on massilt 9 korda väiksem kui see, millega reaktsioonides võrreldakse. Jätkame.

“...Remy järgi saab tuumareaktsioone liigitada analoogia põhjal tavalistega keemilised reaktsioonid.

Enamiku tehislike tuumatransformatsioonide puhul toimuvad nn nihke- või asendusreaktsioonid. Näiteks:

Tuumareaktsioonide kirjutamisel kasutavad nad sageli lühendatud tähistust, milles pommitavad ja välja löövad osakesed eraldatakse komaga ja pannakse sulgudesse, mille ette kirjutatakse originaali sümbol ja pärast - saadud aatom. Näiteks ülaltoodud reaktsiooni, mille esmalt viis läbi Rutherford, saab kirjutada järgmiselt: 14 N( b,p) 17O.

Sellises tähistuses anname rohkem näiteid tuumaasendusreaktsioonidest, mis toimuvad kiirendatud osakestega pommitamisel alumiinium:

17AL(d,α) 25Mg, 27AL(d,p) 28AL, 27AL(d,n) 28Si, 27AL(p,α) 24Mg, 27AL(n,p) 27Mg.. .

See lõik käsitleb asendusreaktsioone. Siili mudeli seisukohalt siin asendusreaktsioone ei ole. Pommitamise ajal siil tuleb või selle täiesti normaalne kasv, sama mis looduses, või mingi viiekeste kadumine nõelas. Teades raamatus esitatud materjali, võib sellistest reaktsioonidest kirjutada terve seeria ilma ühegi tühimikuta ja need kõik on kas juba saadud või on need võimalik saada 100% tõenäosusega.

“... Liitmisreaktsiooni tulemusena haarab pommitava osakese kinni tuum, mis omakorda ei eralda ühtegi teist osakest ning sel juhul vabanev energia vabaneb γ-kiirguse kujul, Näiteks:

27\AL(n,γ) 28 AL, 7 Li(p,γ) 8 Ole...”

See on sama siili normaalse kasvu protsess, mille tulemusena hävisid mõned neutronid γ-kiirguse fragmentideks.

“... Tuumade dissotsiatsioonireaktsioonid (nagu ka molekulide termilise dissotsiatsiooni reaktsioonid) on põhjustatud põrkuvate osakeste kineetilisest energiast. Näiteks: 79 Br(n,2n) 78 Br, 2 H( b,n ja b) 1 H, 2 H(g, n) 1 H.

Viimane reaktsioon on fotokeemiline reaktsioon, s.o. põhjustatud elektromagnetilise kiirguse toimest, tuuma dissotsiatsioonist.

Praegu on teada mitmeid pöörduvaid reaktsioone:

Kõik reaktsioonid on objekti – sihtmärgi, mis on tehisvoos või neutronite fragmentides (γ) või neutronite või muude siilide – neutronite vastasmõju pommitava objektiga. Kui valmis neutronite voog on piisavalt tihe, moodustub see viiekesi ja siil kasvab.

Kui neutronivoog on hajutatud või seda on vaja saada pommitava siili esmalt hävitades, kaotab sihtsiil oma viisikud.

Dissotsiatsioonireaktsioon on voolu vahepealne seisund tiheda ja hajusa vahel.

Oleme juba rääkinud kunstliku tuumasünteesi ja lõhustumise reaktsioonidest, kuid nagu ameeriklased ütlevad, ei pruugi minu sõna sinu vastu midagi tähendada ja siis jääb igaüks oma arvamusele. Kuid nüüd esitatav lõhustumisreaktsioon tõestab põhimõtteliselt, et NF seisukohad on õiged.

Vaatleme ühte tuumaenergeetikas kasutatava uraan-235 lõhustumise reaktsiooni, mis on tingitud neutroni neeldumisest.

110 54 Xe – β –110 55 Cs – β- 110 56 Ba – β–110 57 Za – β–110 58 Ce stabiilne tuum

235 92 U + 1 0 n → 5 1 0 n

91 36 Kg – β–91 37 Rb – β–91 38 Sr – β–91 39 – β–91 40 Zr stabiilne tuum

See reaktsioon on NF võidukäigu sümbol. Nagu varem öeldud, ei saada sünteesi tulemusena mitte elemente, vaid molekule ja uraan - 235 lõhustumise tulemusena näitas, et see on Ce ja Zg sulam. Isegi teoreetiliselt on kahe siili jagamisel võimatu saada ühest siilist. Järgmiseks tulevad tavapärased neutronvoo muundumised vastavalt NF-ile (β-kiirgus).

See on kõige markantsem näide, mis näitab, et me pole veel õppinud eristama elementi ja molekuli ning veelgi enam sulameid. Seega on elementide tabel, eriti pärast tehneetsiumi, molekulide (sulamite) tabel!

Mis on U=XeKg molekul? Miks ta nii vastupidav on? Kas Uraani on võimalik saada teistest koostisosadest?

Alustame viimase küsimusega. Kui Uraani vaadelda suhteliste masside summana, siis loomulikult saab selle saada paljude terminite variantidest. Meie jaoks näevad nad aga kõik ühesugused välja, kuna me ei tee neil vahet. Kui temaga tehakse igasuguseid uuringuid, siis ta näeb alati välja nagu keegi, meile arusaadavam, nagu meile tundub. Uraanil on hall metallikvärv, mis viitab sellele, et selle elementide nõeltel on palju vastassuunas keerdunud viise ja erinevad siilid erineva neutronite pöörlemisega. Uraani tihedus on piiri lähedal - 19,04 g / cm W - see on märk "õhustruktuuridest". Uraani sulamissoojus on + 1130°С, ksenoonil - 111,5°С ja krüptonil - 156,6°С. Kahest elemendist Xe ja Kr koosnev molekul ei saa põhimõtteliselt tsulada. + 1130°C ja veelgi enam “õhustruktuuri” loomiseks.

Nüüd vaatame lähemalt Ce ja Zr reaktsiooni lõppprodukte.

Tseeriumil on hõbevalge värvus, mp. = 804 °C, g = 6,77 g/cm3.

Tsirkoonium - hõbevalge värv, mp. = 1852°С, g = 6,52 g/cm3

Uraani omaduste saamiseks peab molekul koosnema tseeriumist ja tsirkooniumist ning nõelte ühendamine peab tekitama mitte kuupvõre, vaid rombikujulise võre. Siis ilmub hallikas värvus, “võre õhulisus” ja tihedused tm suurenevad. läheneb keskmisele. Tsirkooniumi neutronite keerdumine väheneb, tseeriumi oma aga suureneb. Selle reaktsiooni saab kirjutada

U \u003d Ce Zr 4 - originaaltoode (sulam Ce 20 Zr 80)

Uraan saadi ainult õige rombikujulise ehitusega nelja nõelliidetega settesidemete tulemusena.

Teeme kokkuvõtte:

Fusioonireaktsioon on kahe või enama elemendi kombinatsioon molekuliks põgusa protsessi käigus, mis asendab looduses aeglase setteprotsessi nende osalise hävimisega.

Lõhustumisreaktsioon on molekuli mööduv purunemine kaheks või enamaks elemendiks koos nende osalise hävimisega. Lõplike elementide arv võrdub esialgsete elementide arvuga molekulis.

Nagu näete, peab elementide tabel ikkagi kannatama.

Tagasi tuumareaktsiooni juurde

Siin saadakse süsinik Bohri α-pakettide rünnaku tulemusena. Boor istub ka berülliumvedelikus puuris ja sellel on kolm viit nõelas. Mõlemad on selgelt vales kohas. Vaatame tabelit D.I. Mendelejev ja vaadake tihedust vahemikus 1,5 ÷ 2,5 g / cm 3 11 elemendi jaoks (Be, B, C, Mg, Si, P, S, Cl, Ar, Ca, Cs).

Tseesium (Cs) on 55. element, mille nõelte pikkus suhtelise massi järgi on võrdne 44 viiega tiheduse g = 1,959 g/cm 3 juures. Neutroniloogika järgi peaks see seisma Boori ja süsiniku ees ning olema nõela pikkusega kaks viit ja olema maakera atmosfääris kaalutu ning praktikas kõigil kolmel elemendil seda pole.

Karbiidide analüüsis, mida ei esitata, jääb süsinik tsirkooniumi (Zr) ja nioobiumi (Nb) vahele. Viimane (Nb) teisenduste tabeli järgi asub tsirkooniumi (Zr) viimases lahtris.

Süsinikõelte pikkus peaks olema umbes 30 viit. Ainult sel juhul suudab teemant Valguse trossidega läbistatud kanaleid laserkiirena vastu võtta viimase niidi jämedusega kuni 30 ühes köis.

Esimene viis teemantide jaoks sobivate väikeste teemantide saamiseks on järgmine:

Peeneks hajutatud grafiidipulber valatakse anumasse veega, millel lastakse vaikselt settida.

Pärast seda, kui kogu pulber on põhja settinud, eemaldatakse vesi kõige rahulikumal viisil.

Pressitud plaat tuleb kuumutada HDTV-ga (kõrgsageduslikud voolud) kokkusurutud olekus maksimaalse temperatuurini, eelistatavalt kuni 3000 ° C, ja säilitada.

Asetage laseri alla kuum plaat, mis peaks selle kiirt rida-realt läbima, nagu teleris kaadri skaneerimine.

Aeglane ja õrn protsess annab plaadi paksused kristallid. Samal ajal saab läbipaistvust kontrollida ka laserkiire läbimist korrates.

Suurte ja väga suurte teemantide saamiseks tuleb kogu protsess finišijoonel läbi viia veelgi aeglasemalt. Kordame nelja esimest tehnoloogilist punkti. Grafiidi kuju peab ühtima tulevase teemandi kujuga.

Kuum grafiit asetatakse reguleeritavas raputusmehhanismis sügavkülmutuskambrisse ja temperatuur kambris alandatakse järsult väärtuseni, mis on lähedal -260 ° C. Nii saavutatakse lööksoojusvool tooriku keskelt pinnale. , mis hävitab õrnalt osa liigeseid. Pärast täielikku jahutamist loksutame õrnalt, kuni toorik on täiesti läbipaistev. Raputamise tulemusena saab teemantstruktuur, mis on omavahel täielikult ühendatud, kõige väiksemaid vibratsioone. Vertikaalselt ühendamata grafiidil on vaba õõts, mis toob kaasa nõelte murdumise ja kanalite avanemise Valguse köitele.

Kui te küsite teadlastelt, millised XX sajandi avastused. kõige tähtsam, siis vaevalt keegi unustab nimetada keemiliste elementide kunstlikku sünteesi. Taga lühiajaline- vähem kui 40 aastad - nimekiri tuntud keemiliste elementide arv suurenes 18 nimetuse võrra. Ja kõik 18 sünteesiti, valmistati kunstlikult.

Sõna "süntees" tähendab tavaliselt lihtsast kompleksist saamise protsessi. Näiteks väävli koostoime hapnikuga on vääveldioksiidi SO 2 keemiline süntees elementidest.

Elementide sünteesi võib mõista nii: madalama tuumalaenguga elemendi kunstlik valmistamine, madalama tuumalaenguga elemendist kõrgema seerianumbriga elemendi väiksem seerianumber. Ja saamise protsessi nimetatakse tuumareaktsiooniks. Selle võrrand on kirjutatud samamoodi nagu tavalise keemilise reaktsiooni võrrand. Reagendid on vasakul ja tooted on paremal. Tuumareaktsiooni reagendid on sihtmärk ja pommitav osake.

Sihtmärk võib olla mis tahes perioodilise süsteemi element (vabas vormis või keemilise ühendi kujul).

Pommitavate osakeste rolli mängivad α-osakesed, neutronid, prootonid, deuteroonid (vesiniku raske isotoobi tuumad), aga ka erinevate elementide - boor, süsinik, lämmastik, hapnik, nn mitmekordse laenguga rasked ioonid, neoon, argoon ja muud perioodilise süsteemi elemendid.

Tuumareaktsiooni toimumiseks peab pommitav osake põrkama sihtaatomi tuumaga. Kui osakesel on piisavalt kõrge energia, võib see tungida nii sügavale tuuma, et sulandub sellega. Kuna kõik ülalloetletud osakesed, välja arvatud neutron, kannavad positiivseid laenguid, suurendavad nad tuumaga ühinedes selle laengut. Ja Z väärtuse muutmine tähendab elementide transformatsiooni: tuumalaengu uue väärtusega elemendi sünteesi.

Et leida viis pommitavate osakeste kiirendamiseks, et anda neile tuumadega ühinemiseks piisavat energiat, leiutati ja konstrueeriti spetsiaalne osakeste kiirendi tsüklotron. Seejärel ehitasid nad spetsiaalse uute elementide tehase - tuumareaktori. Selle otsene eesmärk on tuumaenergia tootmine. Kuid kuna selles on alati intensiivsed neutronivood, on neid lihtne kasutada kunstliku sünteesi jaoks. Neutronil puudub laeng ja seetõttu pole seda vaja (ja võimatu) kiirendada. Vastupidi, aeglased neutronid osutuvad kasulikumaks kui kiired.

Keemikud pidid oma ajusid rabama ja näitama tõelisi leidlikkuse imesid, et töötada välja viise, kuidas eraldada sihtainest tühised kogused uusi elemente. Õppige uurima uute elementide omadusi, kui nende aatomitest olid saadaval vaid mõned...

Sadade ja tuhandete teadlaste tööga täideti perioodilisustabelis kaheksateist uut lahtrit.

Neli on selle vanades piirides: vesiniku ja uraani vahel.

Neliteist - uraani jaoks.

Siin on, kuidas see kõik juhtus...

Tehneetsium, promeetium, astatiin, frantsium... Neli kohta perioodilisustabelis jäid pikaks ajaks tühjaks. Need olid rakud nr 43, 61, 85 ja 87. Neljast elemendist, mis pidid need kohad asuma, ennustas Mendelejev kolme: ekamangaan - 43, ekaiod - 85 ja ekatseesium - 87. Neljas - nr 61 - oleks pidanud kuuluma haruldaste muldmetallide elementide hulka.

Need neli elementi olid tabamatud. Teadlaste jõupingutused, mille eesmärk oli neid loodusest otsida, jäid edutuks. Perioodilise seaduse abil on perioodilisuse tabeli kõik muud kohad ammu täidetud – vesinikust uraanini.

Mitte kordagi sisse teadusajakirjad oli teateid nende nelja elemendi avastamisest. Ecamarganese "avastati" Jaapanis, kus talle anti nimi "nippoonium", Saksamaal nimetati seda "masurium". aastal "avati" element nr 61 erinevad riigid vähemalt kolm korda sai ta nimed "Illinium", "Firenze", "Ooniumitsükkel". Ekaiod leiti ka looduses rohkem kui korra. Talle anti nimed "Alabamy", "Helvetius". Ekacesium sai omakorda nimed "Virginia", "Moldaavia". Mõned neist nimedest sattusid erinevatesse teatmeteostesse ja jõudsid isegi kooliõpikutesse. Kuid kõik need avastused ei leidnud kinnitust: iga kord näitas täpne kontroll, et oli tehtud viga ja juhuslikud ebaolulised lisandid peeti ekslikult uueks elemendiks.

Pikad ja rasked otsingud viisid lõpuks ühe tabamatu elemendi avastamiseni looduses. Selgus, et ektseesium, mis peaks perioodilisuse tabelis asuma 87. kohal, esineb loodusliku radioaktiivse isotoobi uraan-235 lagunemisahelas. See on lühiajaline radioaktiivne element.

Element number 87 väärib põhjalikumat jutustamist.

Nüüd loeme igast entsüklopeediast ja keemiaõpikust: frantsiumi (järjekorranumber 87) avastas 1939. aastal prantsuse teadlane Marguerite Perey. Muide, see on juba kolmas juhtum, kui uue elemendi avastamise au kuulub naisele (varem avastas Marie Curie polooniumi ja raadiumi, Ida Noddack reeniumi).

Kuidas õnnestus Pereyl tabamatu element tabada? Lähme palju aastaid tagasi. 1914. aastal hakkasid kolm Austria radiokeemikut - S. Meyer, W. Hess ja F. Panet uurima aktiiniumi isotoobi radioaktiivset lagunemist massinumbriga 227. Teada oli, et see kuulub aktinouraani perekonda ja kiirgab β- osakesed; seega on selle lagunemissaaduseks toorium. Teadlastel oli aga ebamäärane kahtlus, et aktiinium-227 eraldab harvadel juhtudel ka α-osakesi. Teisisõnu, siin vaadeldakse ühte radioaktiivse kahvli näidetest. On lihtne ette kujutada, et sellise transformatsiooni käigus peaks tekkima isotoop elemendist nr 87. Meyer ja tema kolleegid vaatlesid tegelikult α-osakesi. Vaja oli täiendavaid õpinguid, kuid need katkestas Esimene maailmasõda.

Marguerite Perey järgis sama teed. Kuid tema käsutuses olid tundlikumad instrumendid, uued täiustatud analüüsimeetodid. Seetõttu oli ta edukas.

Francium on üks kunstlikult sünteesitud elemente. Kuid ikkagi avastati element esmakordselt loodusest. See on frantsium-223 isotoop. Selle poolväärtusaeg on vaid 22 minutit. Saab selgeks, miks on Maal nii vähe Prantsusmaad. Esiteks ei ole tal oma hapruse tõttu aega märgatavates kogustes keskenduda ja teiseks iseloomustab selle moodustumise protsessi väike tõenäosus: ainult 1,2% aktiinium-227 tuumadest laguneb α- emissiooniga. osakesed.

Sellega seoses on fransiumi kunstlikult kasumlikum valmistada. Sai juba 20 frantsiumi isotoopi ja pikima elueaga neist on frantsium-223. Töötades täiesti tühiste frantsiumisoolade kogustega, suutsid keemikud tõestada, et see on oma omadustelt äärmiselt sarnane: tseesiumiga.

Elemendid nr 43, 61 ja 85 jäid tabamatuks. Looduses ei õnnestunud neid kuidagi leida, kuigi teadlastel oli juba võimas meetod, mis näitab eksimatult teed uute elementide otsimiseks – perioodiline seadus. Tänu sellele seadusele olid kõik tundmatu elemendi keemilised omadused teadlastele ette teada. Miks siis nende kolme elemendi otsingud looduses ebaõnnestusid?

Aatomituumade omadusi uurides jõudsid füüsikud järeldusele, et aatomnumbritega 43, 61, 85 ja 87 elementidel ei saa olla stabiilseid isotoope. Need võivad olla ainult radioaktiivsed, lühikese poolestusajaga ja peaksid kiiresti kaduma. Seetõttu lõi inimene kõik need elemendid kunstlikult. Uute elementide loomise teed näitas perioodiline seadus. Proovime tema abiga visandada ekamargaani sünteesi tee. See element number 43 oli esimene kunstlikult loodud.

Elemendi keemilised omadused määrab selle elektronkiht ja see sõltub aatomituuma laengust. Elemendi 43 tuumas peaks olema 43 positiivset laengut ja ümber tuuma peaks tiirlema ​​43 elektroni. Kuidas luua aatomituumas 43 laenguga elementi? Kuidas saab tõestada, et selline element on loodud?

Mõelgem hoolikalt, millised elemendid perioodilises süsteemis asuvad elemendi nr 43 jaoks mõeldud tühja ruumi läheduses. See asub peaaegu viienda perioodi keskel. Neljanda perioodi vastavates kohtades on mangaan ja kuuendal - reenium. Seetõttu peaksid 43. elemendi keemilised omadused olema sarnased mangaani ja reeniumi omadega. Pole ime, et D. I. Mendelejev, kes seda elementi ennustas, nimetas seda ekamargaaniks. Lahtrist 43 vasakul on molübdeen, mis asub lahtris 42, paremal, lahtris 44, ruteenium.

Seetõttu on elemendi numbri 43 loomiseks vaja suurendada laengute arvu aatomi tuumas, millel on 42 laengut, veel ühe elementaarlaengu võrra. Seetõttu tuleb uue elemendi nr 43 sünteesil lähteainena võtta molübdeen. Selle südamikus on 42 laengut. Kõige kergemal elemendil vesinikul on üks positiivne laeng. Seega võib eeldada, et element nr 43 saadakse molübdeeni ja vesiniku vahelise tuumareaktsiooni tulemusena.

Elemendi nr 43 omadused peavad olema sarnased mangaani ja reeniumi omadustega ning selle elemendi tekke tuvastamiseks ja tõestamiseks tuleb kasutada keemilisi reaktsioone, mis on sarnased nendega, mille abil keemikud määravad kindlaks mangaani ja reeniumi väikeste koguste olemasolu. reenium. Nii võimaldab perioodilisustabel kaardistada teed tehiselemendi loomisele.

Täpselt samal viisil, nagu me just kirjeldasime, loodi 1937. aastal esimene kunstlik keemiline element. Ta sai märkimisväärse nime - tehneetsium - esimene tehniliste, kunstlike vahenditega valmistatud element. Nii sünteesiti tehneetsium. Molübdeeniplaati pommitasid intensiivselt vesiniku raske isotoobi deuteeriumi tuumad, mis hajusid tsüklotronis suure kiirusega.

Raske vesiniku tuumad, mis said väga suurt energiat, tungisid molübdeeni tuumadesse. Pärast kiiritamist tsüklotronis lahustati molübdeeniplaat happes. Lahusest eraldati ebaoluline kogus uut radioaktiivset ainet, kasutades samu reaktsioone, mis on vajalikud mangaani analüütiliseks määramiseks (elemendi nr 43 analoog). See oli uus element tehneetsium. Varsti uuriti üksikasjalikult selle keemilisi omadusi. Need vastavad täpselt elemendi asukohale perioodilisustabelis.

Nüüd on tehneetsium muutunud üsna taskukohaseks: seda moodustub tuumareaktorites üsna suurtes kogustes. Tehneetsiumi on hästi uuritud ja seda kasutatakse juba praktikas. Tehneetsiumi kasutatakse metallide korrosiooniprotsessi uurimiseks.

61. elemendi loomise meetod on väga sarnane tehneetsiumi saamise meetodiga. Element #61 peab olema haruldaste muldmetallide element: 61. rakk asub neodüümi (#60) ja samariumi (#62) vahel. Uus element saadi esmakordselt 1938. aastal tsüklotronis, pommitades neodüümi deuteeriumi tuumadega. Element 61 eraldati keemiliselt alles 1945. aastal uraani lõhustumise tulemusena tuumareaktoris tekkinud killustamiselementidest.

Element sai sümboolse nimetuse promeetium. See nimi anti talle põhjusega. Vana-Kreeka müüt räägib, et titaan Prometheus varastas taevast tule ja andis selle inimestele. Selle eest karistasid teda jumalad: ta aheldati kivi külge ja tohutu kotkas piinas teda iga päev. Nimetus "promeetium" mitte ainult ei sümboliseeri dramaatilist teadusteed, mis varastavad loodusest tuuma lõhustumise energiat ja valdavad seda energiat, vaid hoiatab inimesi ka kohutava sõjalise ohu eest.

Promeetiumi saadakse nüüd märkimisväärses koguses: seda kasutatakse aatomipatareides - alalisvooluallikates, mis on võimelised töötama katkestusteta mitu aastat.

Sarnasel viisil sünteesiti ka raskeim halogeen ekaioodi element nr 85. See saadi esmalt vismuti (nr 83) pommitamisel heeliumi tuumadega (nr 2), mis kiirendati tsüklotronis kõrgete energiateni.

Periooditabeli teise elemendi heeliumi tuumadel on kaks laengut. Seetõttu võeti 85. elemendi sünteesiks vismut, 83. element. Uue elemendi nimi on astatiin (ebastabiilne). See on radioaktiivne ja kaob kiiresti. Ka selle keemilised omadused osutusid täpselt perioodilisele seadusele vastavaks. See näeb välja nagu jood.

transuraani elemendid.

Keemikud on teinud palju tööd uraanist raskemate elementide otsimisel looduses. Teadusajakirjades ilmusid rohkem kui korra võidukad teated uue "raske" elemendi "usaldusväärsest" avastamisest, mille aatommass on suurem kui uraanil. Näiteks element nr 93 "avastati" looduses palju kordi, see sai nimed "bohemia", "sequania". Kuid need "avastused" osutusid vigade tulemuseks. Need iseloomustavad uue tundmatu ja uurimata omadustega elemendi ebaoluliste jälgede täpse analüütilise määramise raskust.

Nende otsingute tulemus oli negatiivne, kuna Maal pole praktiliselt ühtegi elementi, mis vastaks perioodilisuse tabeli neile rakkudele, mis peaksid asuma 92. lahtrist kaugemal.

Esimesi katseid saada kunstlikult uusi uraanist raskemaid elemente seostatakse ühe tähelepanuväärseima veaga teaduse arengu ajaloos. Märgati, et neutronivoo mõjul muutuvad paljud elemendid radioaktiivseks ja hakkavad kiirgama β-kiiri. Negatiivse laengu kaotanud aatomi tuum nihutab perioodilises süsteemis ühe raku paremale ja selle järjekorranumbriks saab veel üks - toimub elementide transformatsioon. Seega tekivad neutronite mõjul tavaliselt raskemad elemendid.

Nad üritasid uraani neutronitega mõjutada. Teadlased lootsid, et sarnaselt teistele elementidele on ka uraanil β-aktiivsus ja β-lagunemise tulemusena ilmub uus element, mille arv on suurem kui üks. Just tema hõivab Mendelejevi süsteemis 93. kambri. Tehti ettepanek, et see element peaks olema sarnane: reeniumiga, nii et varem nimetati seda ekaariumiks.

Esimesed katsed näisid seda oletust kohe kinnitavat. Veelgi enam, leiti, et sel juhul ei teki mitte üks uus element, vaid mitu. Teatatud on viiest uuest uraanist raskemast elemendist. Lisaks ekaariumile "avastati" ekaosmium, ekairidium, ekaplatinum ja ekazoloto. Ja kõik avastused osutusid veaks. Kuid see oli märkimisväärne viga. See viis teaduse füüsika suurima saavutuseni inimkonna ajaloos – uraani lõhustumise avastamise ja aatomituuma energia valdamiseni.

Transuraanseid elemente pole tegelikult leitud. Kummaliste uute elementidega püüti tulutult leida oletatavaid omadusi, mis ekaariumist ja ekakullast pärit elementidel peaksid olema. Ja äkki avastati nende elementide hulgas ootamatult radioaktiivne baarium ja lantaan. Mitte transuraan, vaid kõige levinumad, kuid elementide radioaktiivsed isotoobid, mille kohad on Mendelejevi perioodilise süsteemi keskel.

Möödus veidi aega ja sellest ootamatust ja väga kummalisest tulemusest saadi õigesti aru.

Miks elementide perioodilise süsteemi lõpus oleva uraani aatomituumadest moodustuvad neutronite toimel elementide tuumad, mille kohad on selle keskel? Näiteks neutronite toimel uraanile ilmuvad elemendid, mis vastavad perioodilise süsteemi järgmistele rakkudele:

Neutroniga kiiritatud uraanis toodetud radioaktiivsete isotoopide kujuteldamatult keerulisest segust on leitud palju elemente. Kuigi need osutusid vanadeks, keemikutele ammu tuttavateks elementideks, olid need samal ajal uued ained, mille lõi esmalt inimene.

Looduses puuduvad broomi, krüptooni, strontsiumi ja paljude teiste kolmekümne neljast elemendist – tsingist gadoliiniumini – radioaktiivsed isotoobid, mis tekivad uraani kiiritamisel.

Teaduses juhtub seda sageli: kõige salapärasem ja keerulisem osutub lihtsaks ja selgeks, kui see lahti harutada ja aru saada. Kui neutron tabab uraani tuuma, siis see jaguneb, jaguneb kaheks fragmendiks – kaheks väiksema massiga aatomituumaks. Need killud võivad olla erineva suurusega, mistõttu moodustub nii palju tavaliste keemiliste elementide erinevaid radioaktiivseid isotoope.

Üks uraani (92) aatomituum laguneb broomi (35) ja lantaani (57) aatomituumadeks, teise lõhenemisel võivad fragmendid osutuda krüptooni (36) ja baariumi (56) aatomituumadeks. Saadud killustumise elementide aatomarvude summa võrdub 92-ga.

See oli suurte avastuste ahela algus. Peagi avastati, et neutroni mõjul ei teki uraan-235 aatomi tuumast mitte ainult fragmendid - väiksema massiga tuumad, vaid ka kaks-kolm neutronit lendab välja. Igaüks neist on omakorda võimeline taas põhjustama uraani tuuma lõhustumise. Ja iga sellise jagunemisega vabaneb palju energiat. Sellest sai alguse inimese meisterlikkus aatomisisese energia vallas.

Uraanituumade neutronitega kiiritamisel tekkivate tohutute toodete hulgast avastati hiljem esimene tõeline transuraanielement nr 93, mis jäi pikka aega märkamatuks. See tekkis uraan-238 neutronite toimel. Keemiliste omaduste poolest osutus see väga sarnaseks uraaniga ega olnud sugugi sarnane: reeniumiga, nagu oodati esimestel katsetel sünteesida uraanist raskemaid elemente. Seetõttu ei saanud nad seda kohe tuvastada.

Esimene inimese loodud element väljaspool "looduslikku keemiliste elementide süsteemi" sai planeedi Neptuuni järgi nimeks neptuunium. Selle looming on avardanud meie jaoks looduse enda poolt määratud piire. Samuti on planeedi Neptuuni ennustatud avastamine laiendanud meie teadmiste piire päikesesüsteemi kohta.

Peagi sünteesiti ka 94. element. See sai nime viimase planeedi järgi. Päikesesüsteem.

Nad nimetasid seda plutooniumiks. Mendelejevi perioodilises süsteemis järgib see järjekorras neptuuniumi, sarnaselt "Päikesesüsteemi viimase planeediga Pluutoga, mille orbiit asub Neptuuni orbiidist kaugemal. Element nr 94 tekib neptuuniumist selle β-lagunemise käigus.

Plutoonium on ainus transuraanielement, mida praegu toodetakse tuumareaktorites väga suurtes kogustes. Sarnaselt uraan-235-ga on see võimeline neutronite mõjul lõhustuma ja seda kasutatakse tuumareaktorites kütusena.

Elemente 95 ja 96 nimetatakse ameriitsiumiks ja kuuriumiks. Neid toodetakse nüüd ka tuumareaktorites. Mõlemad elemendid on väga kõrge radioaktiivsusega – nad kiirgavad α-kiiri. Nende elementide radioaktiivsus on nii suur, et nende soolade kontsentreeritud lahused kuumenevad, keevad ja helendavad pimedas väga tugevalt.

Kõiki transuraanielemente – alates neptuunumist kuni ameriitsiumi ja kuuriumini – saadi üsna suurtes kogustes. IN puhtal kujul need on hõbedase värvi metallid, kõik need on radioaktiivsed ja keemiliste omaduste poolest on nad üksteisega mõneti sarnased ning mõnes mõttes erinevad märgatavalt.

Ka 97. element, berkeel, eraldati puhtal kujul. Selleks oli vaja paigutada puhas plutooniumi preparaat tuumareaktorisse, kus see puutus kokku võimsa neutronivooga tervelt kuus aastat. Selle aja jooksul kogunes sinna mitu mikrogrammi elementi nr 97. Plutoonium eemaldati tuumareaktorist, lahustati happes ja segust eraldati pikima elueaga berkeel-249. See on väga radioaktiivne – laguneb aastaga poole võrra. Berkeliumi on seni saadud vaid paar mikrogrammi. Kuid sellest kogusest piisas teadlastele selle keemiliste omaduste täpseks uurimiseks.

Väga huvitav on element number 98 – kalifornium, uraani järel kuues. Kalifornium loodi esmakordselt küüriumi sihtmärgi alfaosakestega pommitades.

Kahe järgmise transuraanielemendi: 99. ja 100. sünteesi ajalugu on põnev. Esimest korda leiti neid pilvedest ja "mudast". Termotuumaplahvatustes tekkiva uurimiseks lendas lennuk läbi plahvatusohtliku pilve ning paberfiltritele koguti setteproovid. Sellest settest leiti kahe uue elemendi jälgi. Täpsemate andmete saamiseks kogusid nad suur hulk"muda" - pinnase ja kivimi plahvatuse tõttu muutunud. Seda "mustust" töödeldi laboris ja sellest eraldati kaks uut elementi. Neid nimetati einsteiniumiks ja fermiumiks teadlaste A. Einsteini ja E. Fermi auks, kellele inimkonda kohustab eelkõige aatomienergia valdamise võimaluste avastamine. Einsteinile kuulub massi ja energia samaväärsuse seadus ning Fermi ehitas esimese aatomireaktori. Nüüd saadakse einsteiniumi ja fermiumi ka laborites.

Teise saja elemendid.

Mitte nii kaua aega tagasi võis vaevalt keegi uskuda, et sajanda elemendi sümbol on perioodilisustabelisse kantud.

Elementide kunstlik süntees tegi oma töö: fermium sulges lühikeseks ajaks tuntud keemiliste elementide nimekirja. Teadlaste mõtted olid nüüd suunatud kaugusesse, teise saja elementide juurde.

Kuid teel oli barjäär, mida polnud kerge ületada.

Seni on füüsikud uusi transuraanielemente sünteesinud peamiselt kahel viisil. Või tulistasid sihtmärke juba sünteesitud transuraanielementidest α-osakeste ja deuteroonidega. Või pommitasid nad uraani või plutooniumi võimsate neutronivoogudega. Selle tulemusena tekkisid nende elementide väga neutronirikkad isotoobid, mis pärast mitut järjestikust β-lagunemist muutusid uute transuraanide isotoopideks.

1950. aastate keskel olid aga mõlemad võimalused ammendatud. Tuumareaktsioonides oli võimalik saada einsteiniumi ja fermiumi hoomamatutes kogustes ning seetõttu oli võimatu neist sihtmärke teha. Ka neutronite sünteesimeetod ei võimaldanud fermiumist kaugemale jõuda, kuna selle elemendi isotoobid läbisid spontaanse lõhustumise palju suurema tõenäosusega kui β lagunemine. On selge, et sellistel tingimustel polnud mõtet rääkida uue elemendi sünteesist.

Seetõttu astusid füüsikud järgmise sammu alles siis, kui neil õnnestus koguda sihtmärgi jaoks vajalik minimaalne kogus elementi nr 99. See juhtus 1955. aastal.

Üks tähelepanuväärsemaid saavutusi, mille üle teadus võib õigusega uhkust tunda, on 101. elemendi loomine.

See element sai nime keemiliste elementide perioodilisuse tabeli suure looja Dmitri Ivanovitš Mendelejevi järgi.

Mendelevium saadi järgmisel viisil. Kõige õhema kuldfooliumi lehele kanti umbes miljardist einsteiniumi aatomist koosnev nähtamatu kate. Väga suure energiaga alfaosakesed, mis murduvad läbi kuldfooliumi koos tagakülg Kokkupõrkel einsteiniumi aatomitega võib tekkida tuumareaktsioon. Selle tulemusena moodustusid 101. elemendi aatomid. Sellise kokkupõrke korral lendasid mendeleviumi aatomid kuldfooliumi pinnalt välja ja kogunesid teisele, selle kõrval asuvale kõige õhemale kuldlehele. Sel geniaalsel viisil oli võimalik eraldada elemendi 101 puhtad aatomid einsteiniumi ja selle lagunemissaaduste komplekssest segust. Nähtamatu tahvel pesti happega maha ja allutati radiokeemilistele uuringutele.

Tõesti, see oli ime. Igas katses 101. elemendi loomise lähtematerjaliks oli ligikaudu miljard einsteiniumi aatomit. See on väga veidi vähem kui üks miljardik milligrammi ja et saada einsteiniumi rohkem oli võimatu. Eelnevalt arvutati välja, et miljardist einsteiniumi aatomist saab mitmetunnise α-osakestega pommitamise ajal reageerida ainult üksainus einsteiniumi aatom ja järelikult võib tekkida ainult üks aatom uuest elemendist. Seda oli vaja mitte ainult tuvastada, vaid ka teha seda nii, et ainuüksi ühest aatomist saaks teada elemendi keemiline olemus.

Ja saigi tehtud. Katse edu ületas arvutused ja ootused. Ühes katses oli võimalik märgata mitte ühte, vaid isegi kahte uue elemendi aatomit. Kokku saadi esimeses katseseerias seitseteist mendeleviumi aatomit. See osutus piisavaks, et tuvastada nii uue elemendi tekkimise fakt kui ka koht perioodilises süsteemis ning teha kindlaks selle põhilised keemilised ja radioaktiivsed omadused. Selgus, et tegemist on α-aktiivse elemendiga, mille poolestusaeg on umbes pool tundi.

Mendelevium – teise saja esimene element – ​​osutus omamoodi verstapostiks teel transuraanielementide sünteesi poole. Siiani on see jäänud viimaseks neist, mis sünteesiti vanade meetoditega - α-osakestega kiiritamine. Nüüd on sündmuskohale tulnud võimsamad mürsud – erinevate elementide kiirendatud mitmekordselt laetud ioonid. Mendeleviumi keemilise olemuse kindlaksmääramine loendatud arvu aatomite järgi pani aluse täiesti uuele teadusdistsipliinile - üksikute aatomite füüsikalis-keemiale.

Elemendi nr 102 tähis nr - perioodilises süsteemis võetakse sulgudes. Ja nendes sulgudes peitub selle elemendi pikk ja keeruline ajalugu.

Nobeliumi sünteesist teatas 1957. aastal Nobeli Instituudis (Stockholm) töötav rahvusvaheline füüsikute rühm. Esimest korda kasutati uue elemendi sünteesimiseks raskeid kiirendatud ioone. Need olid 13 C ioonid, mille vool oli suunatud kuuriumi sihtmärgile. Teadlased jõudsid järeldusele, et neil õnnestus sünteesida 102. elemendi isotoop. See nimi anti talle Nobeli Instituudi asutaja, dünamiidi leiutaja Alfred Nobeli auks.

Möödus aasta ja Stockholmi füüsikute katseid reprodutseeriti peaaegu üheaegselt Nõukogude Liidus ja USA-s. Ja selgus hämmastav asi: Nõukogude ja Ameerika teadlaste tulemustel polnud midagi ühist ei Nobeli Instituudi töö ega üksteisega. Rootsis tehtud katseid pole keegi ega kusagil mujal suutnud korrata. Sellest olukorrast sündis üsna kurb nali: "Nobelist on jäänud ainult üks Ei" (No - inglise keelest tõlgituna tähendab "ei"). Perioodilisustabelisse kiiruga paigutatud sümbol ei kajastanud elemendi tegelikku avastamist.

Elemendi nr 102 usaldusväärse sünteesi tegi rühm füüsikuid Tuumauuringute Ühisinstituudi tuumareaktsioonide laborist. Aastatel 1962-1967. Nõukogude teadlased sünteesisid elemendi nr 102 mitu isotoopi ja uurisid selle omadusi. Nende andmete kinnitus saadi Ameerika Ühendriikides. Kuid sümbol Ei, millel pole selleks õigust, on endiselt tabeli 102. lahtris.

Lawrencium, element nr 103 sümboliga Lw, mis sai nime tsüklotroni leiutaja E. Lawrence'i järgi, sünteesiti 1961. aastal USA-s. Kuid siin pole Nõukogude füüsikute teene vähem. Nad said mitu uut Lawrenciumi isotoopi ja uurisid esimest korda selle elemendi omadusi. Lawrencium tekkis ka raskete ioonide kasutamise kaudu. California sihtmärki kiiritati booriioonidega (või ameriitsiumi sihtmärki hapnikuioonidega).

Elemendi nr 104 said Nõukogude füüsikud esmakordselt 1964. aastal. Plutooniumi pommitamine neooniioonidega viis selle sünteesini. 104. element nimetati väljapaistva nõukogude füüsiku Igor Vassiljevitš Kurtšatovi auks kurchatoviumiks (sümbol Ki).

105. ja 106. elemendi sünteesisid esmakordselt ka Nõukogude teadlased – 1970. ja 1974. aastal. Esimene neist, ameriitsiumi neooniioonidega pommitamise saadus, nimetati Niels Bohri auks nilsboriumiks (Ns). Teise süntees viidi läbi järgmiselt: plii sihtmärki pommitati kroomioonidega. USA-s viidi läbi ka elementide 105 ja 106 süntees.

Sellest saate teada järgmises peatükis ja käesoleva lõpetame lühikese looga, kuidas

kuidas uurida teise saja elementide omadusi.

Katsetajate ees seisab fantastiliselt raske ülesanne.

Siin on selle algtingimused: uue elemendi aatomeid on antud paar kogust (kümneid, parimal juhul sadu) ja aatomid on väga lühiealised (poolväärtusaega mõõdetakse sekundites või isegi sekundi murdosades). On vaja tõestada, et need aatomid on tõesti uue elemendi aatomid (st määrata nii Z väärtus kui ka massiarvu A väärtus, et teada saada, millise uue transuraani isotoobiga on tegemist). ja uurida selle kõige olulisemaid keemilisi omadusi.

Mõned aatomid, väike eluiga...

Teadlased tulevad appi kiiruse ja kõrgeima leidlikkusega. Aga kaasaegne teadlane – uute elementide sünteesi spetsialist – ei pea suutma ainult "kirpu kinga" teha. Ta peab ka teooriat valdama.

Järgime uue elemendi tuvastamise põhietappe.

kõige tähtsam kõnekaart esiteks teenivad radioaktiivsed omadused, see võib olla α-osakeste emissioon või spontaanne lõhustumine. Igat α-aktiivset tuuma iseloomustavad α-osakeste spetsiifilised energiad. See asjaolu võimaldab tuvastada teadaolevaid tuumasid või järeldada, et on avastatud uusi. Näiteks α-osakeste omadusi uurides õnnestus teadlastel saada usaldusväärseid tõendeid 102. ja 103. elemendi sünteesi kohta.

Lõhustumise tulemusena tekkinud energeetilised killustumise tuumad on palju kergemini tuvastatavad kui α-osakesed, seda tänu fragmentide palju suuremale energiale. Nende registreerimiseks kasutatakse spetsiaalse klassi klaasist plaate. Killud jätavad plaatide pinnale kergelt märgatavad jäljed. Seejärel töödeldakse plaate keemiliselt (söövitatakse) ja neid uuritakse hoolikalt mikroskoobi all. Klaas lahustub vesinikfluoriidhappes.

Kui kildudega põletatud klaasplaat asetada vesinikfluoriidhappe lahusesse, siis kohtades, kus killud on maha kukkunud, lahustub klaas kiiremini ja sinna tekivad augud. Nende mõõtmed on sadu kordi suuremad kui killukese poolt jäetud algne jälg. Süvendeid saab jälgida mikroskoobi all väikese suurendusega. Muud radioaktiivsed heitmed kahjustavad klaaspindu vähem ja pole pärast söövitamist nähtavad.

Kurchatoviumi sünteesi autorid räägivad uue elemendi tuvastamise protsessist järgmiselt: "Käimas on eksperiment. Neoontuumad pommitavad 40 tundi pidevalt plutooniumi sihtmärki. Nelikümmend tundi kannab lindil sünteeti tuumad klaasplaatidele. Lõpuks lülitatakse tsüklotron välja. "Ootame tulemust. Möödub mitu tundi. Mikroskoobi all leiti kuus jälge. Nende asukoha järgi arvutati poolväärtusaeg. Selgus, et ajavahemikus 0,1 kuni 0,5 s."

Ja siin räägivad samad teadlased kurchatoviumi ja nilsboriumi keemilise olemuse hindamisest. "Elemendi nr 104 keemiliste omaduste uurimise skeem on järgmine. Tagasilöögi aatomid väljuvad sihtmärgist lämmastikujuga, seal aeglustatakse ja seejärel klooritakse. 104. elemendi ühendid klooriga tungivad kergesti läbi spetsiaalse filtri , kuid kõik aktiniidid ei läbi.Kui 104. kuuluks aktinoidide seeriasse, siis oleks see filtri poolt edasi lükatud.Uuringud on aga näidanud, et 104. element on hafniumi keemiline analoog.See on kõige olulisem samm edasi perioodilisustabeli täitmine uute elementidega.

Seejärel uuriti Dubnas 105. elemendi keemilisi omadusi. Selgus, et selle kloriidid adsorbeeritakse toru pinnale, mida mööda nad sihtmärgist liiguvad, temperatuuril, mis on madalam kui hafniumkloriidide, kuid kõrgem kui nioobiumkloriidide oma. Ainult tantaalile keemiliste omaduste poolest lähedase elemendi aatomid võivad sel viisil käituda. Vaata perioodilisustabelit: tantaali keemiline analoog on elemendi number 105! Seetõttu kinnitasid 105. elemendi aatomite pinnal adsorptsioonikatsed, et selle omadused langevad kokku perioodilise süsteemi põhjal ennustatutega.

, plutoonium), tähtede fotosfäärides (tehneetsium ja võib-olla ka promeetium), supernoova kestades (kalifornium ja tõenäoliselt selle lagunemissaadused - berkeel, kuurium, ameriitsium ja kergemad).

Viimane looduses leitud element enne selle kunstlikku sünteesimist oli francium (1939). Esimene sünteesitud keemiline element oli tehneetsium 1937. aastal. 2012. aasta seisuga on elemente sünteesitud tuumasünteesi või lagunemise teel ununoktsiumiks aatomnumbriga 118, samuti on üritatud sünteesida järgmisi üliraskeid transuraanielemente. Uute transaktinoidide ja superaktinoidide süntees jätkub.

Tuntuimad laborid, mis on sünteesinud mitmeid uusi elemente ja mitukümmend või sadu uusi isotoope, on rahvuslabor. Lawrence'is Berkeley ja Livermore'i riiklikus laboris (USA), Dubnas (NSVL/Venemaa), Euroopas (Saksamaa), Cambridge'i ülikooli Cavendishi laboris (Suurbritannia), (Jaapan) jt.Viimastel aastakümnetel on elementide süntees Ameerika, Venemaa keskustes töötavad Saksamaa ja rahvusvahelised meeskonnad.

Sünteesitud elementide avastamine riigiti

NSVL, Venemaa

USA

Saksamaa

Vastuolulised prioriteedid ja jagatud tulemused

Mitme elemendi puhul on prioriteet samavõrra heaks kiidetud vastavalt IUPACi ja IUPAP-i ühiskomisjoni otsusele või jääb see vastuoluliseks:

USA ja Itaalia

Venemaa ja Saksamaa

Venemaa ja Jaapan

Kirjutage ülevaade artiklist "Sünteesitud keemilised elemendid"

Märkmed

Lingid

30 pikslit	[[ Wikitsitaadis
	[[Lua viga moodulis: Wikidata/Interproject real 17: katse indekseerida välja "wikibase" (null väärtus). |Sünteesitud keemilised elemendid]] Vikiallikas
30 pikslit	[((localurl:Commons:Kategooria: Lua viga: callParserFunction: funktsiooni "#property" ei leitud. ))?uselang=et Sünteesitud keemilised elemendid] Wikimedia Commonsis

• Elementide sünteesi kohta saidil "Venemaa tuuma- ja kosmosetööstus",
• Elementide sünteesi kohta saidil "Virtuaalne perioodiline tabel",
• Teave saidi elementide sünteesi kohta,

Sünteesitud keemilisi elemente iseloomustav väljavõte

- Mida me nendega peale hakkame? - Ta osutas kramplikult ohates lastele, kes olid kokku pugenud, Stella. - Sa ei saa seda siia jätta.
Mul ei olnud aega vastata, kui kõlas rahulik ja väga kurb hääl:
"Ma jään nende juurde, kui sa muidugi lubad."
Üheskoos hüppasime püsti ja pöörasime ümber – see oli mees, kelle Mary päästis rääkimas... Ja millegipärast unustasime ta täiesti.
- Kuidas sa end tunned? – küsisin võimalikult sõbralikult.
Ausalt öeldes ei soovinud ma sellele õnnetule võõrale, nii kõrge hinnaga päästetud inimesele halba. See polnud tema süü ja me Stellaga teadsime seda väga hästi. Kuid kaotuse kohutav kibedus varjutas mu silmad ikkagi vihast ja kuigi ma teadsin, et see oli tema suhtes väga-väga ebaõiglane, ei suutnud ma end kokku võtta ja seda kohutavat valu endast välja suruda, jättes selle "hiljemaks". Ma olen täiesti üksi ja "oma nurka" sulgedes võin anda õhku kibedatele ja väga rasketele pisaratele ... Samuti kartsin väga, et võõras tunneb kuidagi minu "tõrjumist" ja seega kaotab tema vabastamine selle selle ära. tähtsuse ja ilu võit kurjuse üle, mille nimel mu sõbrad surid... Seetõttu püüdsin end kõigest väest kokku võtta ja võimalikult siiralt naeratades ootasin vastust oma küsimusele.
Mees vaatas kurvalt ringi, ilmselt ei saanud päris täpselt aru, mis siin juhtus ja mis temaga kogu selle aja juhtus...
- Noh, kus ma olen? .. - küsis ta vaikselt erutusest käheda häälega. Mis koht see on, nii kohutav? See ei tundu selline, mida ma mäletan... Kes sa oled?
- Me oleme sõbrad. Ja sul on täiesti õigus – see pole just väga meeldiv koht... Ja veidi kaugemal on kohad üldiselt metsikult jubedad. Meie sõber elas siin, ta suri...
"Vabandust, pisikesed. Kuidas su sõber suri?
"Sa tapsid ta," sosistas Stella kurvalt.
Tardusin, silmitsedes oma tüdruksõpra ... Seda ei öelnud mulle hästi tuntud "päikeseline" Stella, kes tundis kõigist "läbipaistmatult" kaasa ega pane kunagi kedagi kannatama! .. Aga ilmselt , kaotusvalu, nagu minagi, äratas see temas teadvustamata vihatunnet “kõigi ja kõige peale” ning beebi ei suutnud seda veel endas kontrollida.
– Mina?!.. – hüüdis võõras. Kuid see ei saa tõsi olla! Ma pole kunagi kedagi tapnud!
Tundsime, et ta räägib puhast tõtt, ja teadsime, et meil pole õigust teda süüdistada. Seetõttu naeratasime sõnagi lausumata koos ja proovisime kohe kiirelt selgitada, mis siin tegelikult juhtus.
Mees oli pikka aega täielikus šokis ... Ilmselt kõlas kõik, mida ta kuulis, tema jaoks metsikult ja kindlasti ei langenud kokku sellega, mis ta tegelikult oli ja kuidas ta kohtles nii kohutavat kurjust, mis ei sobinud normaalsed inimraamid....
- Kuidas ma saan seda kõike kompenseerida?! .. Lõppude lõpuks ei saa ma seda teha? Ja kuidas sellega elada?!.. - ta võttis peast kinni... - Kui palju ma tapsin, ütle mulle!.. Kas keegi oskab seda öelda? Aga teie sõbrad? Miks nad seda otsisid? Aga miks?!!!..
- Et sa saaksid elada nii nagu sa tahad... Nagu sa tahtsid... Ja mitte nii, nagu keegi tahtis... Et tappa Kurjuse, kes tappis teisi. Sest ilmselt... - ütles Stella kurvalt.
"Andke andeks, kallid... Andke andeks... Kui saate..." nägi mees välja täiesti tapetud ja mind "torkas" järsku väga halb eelaimdus...
- Noh, ma ei tee seda! hüüatasin ma nördinult. "Nüüd peate elama!" Kas sa tahad tühistada kogu nende ohverduse?! Ei julge mõeldagi! Nüüd teete nende asemel head! See on õige. Ja lahkumine on kõige lihtsam asi. Ja teil pole enam seda õigust.
Võõras jõllitas mind hämmeldunult, ilmselt ei oodanudki nii ägedat "õiglase" pahameelepuhangut. Ja siis ta naeratas kurvalt ja ütles vaikselt:
- Kuidas sa neid armastasid! .. Kes sa oled, tüdruk?
Mu kurk oli väga kinni ja mõnda aega ei suutnud ma sõnagi välja pigistada. See oli väga valus sellise raske kaotuse pärast ja samas oli mul kurb selle "rahutu" inimese pärast, kellel oleks oi kui raske sellise koormaga eksisteerida...
- Mina olen Svetlana. Ja see on Stella. Me lihtsalt jalutame siin ringi. Külastame sõpru või aitame kedagi, kui saame. Tõsi, nüüd pole enam ühtegi sõpra ...
- Anna mulle andeks, Svetlana. Kuigi see ei muuda ilmselt midagi, kui ma iga kord sinult andeks palun... Juhtus juhtus ja ma ei saa midagi muuta. Aga ma saan muuta seda, mis juhtub, kas pole? - mees vaatas mulle oma siniste silmadega otsa, nagu taevas, ja naeratades, kurva naeratusega, ütles: - Ja veel üks asi ... Kas te ütlete, et ma olen oma valikus vaba? .. Aga selgub, et - mitte nii vaba, kallis .. Pigem näeb see välja nagu süü lepitus... Millega ma muidugi nõustun. Aga see on sinu valik, et ma pean sinu sõprade jaoks elama. Sest nad andsid oma elu minu eest.... Aga ma ei küsinud seda ju?.. Seetõttu pole see minu valik...

Praegu teadaolevast 26-st transuraanielemendist 24 meie planeedil ei leidu. Need on inimese loodud. Kuidas sünteesitakse raskeid ja üliraskeid elemente?
Esimese nimekirja kolmekümne kolmest oletatavast elemendist "Kõigi looduskuningriikide hulka kuuluvate ainete tabel, mida võib pidada kehade kõige lihtsamateks koostisosadeks" avaldas Antoine Laurent Lavoisier 1789. aastal. Koos hapniku, lämmastiku, vesiniku, seitsmeteistkümne metalli ja veel mõne tõelise elemendiga olid selles valgus, kalorsus ja mõned oksiidid. Ja kui Mendelejev tuli 80 aastat hiljem välja perioodilise tabeliga, teadsid keemikud 62 elementi. 20. sajandi alguseks arvati, et looduses on 92 elementi – vesinikust kuni uraanini, kuigi osa neist polnud veel avastatud. Sellegipoolest tunnistasid teadlased juba 19. sajandi lõpus elemendid, mis järgnesid perioodilisustabelis uraanile (transuraanidele), kuid ei suutnud neid leida. Nüüdseks on teada, et maakoor sisaldab mikrokogustes 93. ja 94. elementi – neptuuniumi ja plutooniumi. Kuid ajalooliselt saadi need elemendid esmalt kunstlikult ja alles siis avastati mineraalide koostises.
94 esimesest elemendist 83-l on kas stabiilsed või pikaealised isotoobid, mille poolestusaeg on võrreldav Päikesesüsteemi vanusega (need tulid meie planeedile protoplanetaarsest pilvest). Ülejäänud 11 loodusliku elemendi eluiga on palju lühem ja seetõttu tekivad nad maakoores ainult radioaktiivse lagunemise tulemusena. lühike aeg. Aga kuidas on lood kõigi teiste elementidega, alates 95. kuni 118.? Neid meie planeedil pole. Kõik need saadi kunstlikult.
Esimene kunstlik
Kunstlike elementide loomisel on pikk ajalugu. Selle põhimõtteline võimalus selgus 1932. aastal, kui Werner Heisenberg ja Dmitri Ivanenko jõudsid järeldusele, et aatomituumad koosnevad prootonitest ja neutronitest. Kaks aastat hiljem üritas Enrico Fermi rühm toota transuraani, kiiritades uraani aeglaste neutronitega. Eeldati, et uraani tuum püüab kinni ühe või kaks neutronit, misjärel toimub 93. või 94. elemendi sünniga beetalagunemine. Nad olid isegi kiired teatama transuraanide avastamisest, mida Fermi nimetas oma 1938. aasta Nobeli kõnes ausooniumiks ja hesperiumiks. Saksa radiokeemikud Otto Hahn ja Fritz Strassmann näitasid aga peagi koos Austria füüsiku Lise Meitneriga, et Fermi eksis: need nukliidid olid juba teadaolevate elementide isotoobid, mis tekkisid uraani tuumade lõhustumisel ligikaudu ühesuguste fragmentide paarideks. mass. Just see 1938. aasta detsembris tehtud avastus võimaldas luua tuumareaktori ja aatomipommi.Esimene sünteesitud element polnud üldsegi transuraan, vaid Mendelejevi ennustatud ekamargaan. Seda otsiti erinevatest maagidest, kuid edutult. Ja 1937. aastal saadi ekamargaan, mida hiljem nimetati tehneetsiumiks (kreeka keelest ??? – kunstlik), Molübdeeni sihtmärgi kestamisega tsüklotronis kiirendatud deuteeriumi tuumadega Lawrence Berkeley riiklikus laboris.
Kerged mürsud
93. kuni 101. elemendid saadi uraani tuumade või sellele järgnevate transuraanide interaktsioonil neutronite, deuteroonide (deuteeriumi tuumad) või alfaosakestega (heeliumi tuumad). Esimese edu saavutasid siin ameeriklased Edwin Macmillan ja Philip Abelson, kes 1940. aastal sünteesisid neptuunium-239, olles välja töötanud Fermi idee: aeglaste neutronite püüdmine uraan-238 abil ja sellele järgnev uraan-239 beetalagundamine. , 94. element – ​​plutoonium – avastati esmakordselt UC Berkeley tsüklotronis 1941. aasta alguses uraani pommitamisel tekkiva neptuunium-238 beetalagunemise uurimisel. Ja peagi sai selgeks, et plutoonium-239 lõhustub aeglaste neutronite toimel mitte halvemini kui uraan-235 ja võib olla aatomipommi täitmiseks. Seetõttu salastati kogu teave selle elemendi kättesaamise ja omaduste kohta ning Macmillani artikkel Glenn Seaborgilt (nende avastuste eest jagasid nad Nobeli preemia 1951) ja nende kolleegid teatega teise transuraani kohta ilmusid trükis alles 1946. aastal. Ameerika võimud lükkasid edasi ka 95. elemendi, ameriitsiumi, avastamise avaldamisega, mille Seaborgi rühm 1944. aasta lõpus neutronist eraldas. pommitamisproduktid peaaegu kuus aastat.plutoonium tuumareaktoris. Mõni kuu varem olid sama meeskonna füüsikud saanud elemendi 96 esimese isotoobi aatommassiga 242, mis sünteesiti uraan-239 pommitamisel kiirendatud alfaosakestega. See nimetati kuuriumiks, tunnustades Pierre ja Marie Curie teaduslikke teeneid, avades seeläbi traditsiooni nimetada transuraanid füüsika ja keemia klassikute auks. Esimesed kaks said nime nende sünnikoha järgi – Berkeley ja California. Berkeelium sünteesiti 1949. aasta detsembris ameriitsiumi pommitamise ajal alfaosakestega ja kaliforniumi kaks kuud hiljem sama pommitades kuuriumiga. Elemendid 99 ja 100, einsteinium ja fermium, avastati Eniwetoki atolli piirkonnast kogutud proovide radiokeemilise analüüsi käigus, kus ameeriklased 1. novembril 1952 lõhkasid Mike'i kümne megatonnise termotuumalaengu, mille kest oli valmistatud uraanist. 238. Plahvatuse käigus neelasid uraani tuumad kuni viisteist neutronit, misjärel nad läbisid beeta-lagunemise ahelaid, mis viisid nende elementide tekkeni. Element 101, mendelevium, saadi 1955. aasta alguses. Seaborgi, Albert Ghiorso, Bernard Harvey, Gregory Choppini ja Stanley Thomsoni alfaosakesed pommitasid umbes miljardit (väga vähe, kuid neid lihtsalt polnud enam) einsteiniumi aatomit, mis olid elektrolüütiliselt sadestunud kuldfooliumile. Vaatamata ülikõrgele kiirtihedusele (60 triljonit alfaosakest sekundis) saadi vaid 17 mendeleviumi aatomit, kuid samas oli võimalik kindlaks teha nende kiirgus- ja keemilised omadused.
rasked ioonid
Mendelevium oli viimane transuraan, mida toodeti neutronite, deuteronite või alfaosakeste abil. Järgmiste elementide saamiseks oli vaja sihtmärke elemendist number 100, fermium, mida siis oli võimatu toota (ka praegu toodetakse fermiumi nanogrammides tuumareaktorites) Teadlased läksid teist teed: pommitamiseks kasutati ioniseeritud aatomeid. sihtmärgid, mille tuumad sisaldavad rohkem kui kahte prootonit (neid nimetatakse rasketeks ioonideks). Ioonkiirte kiirendamiseks oli vaja spetsiaalseid kiirendeid. Esimene selline masin HILAC (Heavy Ion Linear Accelerator) lasti käiku Berkeleys 1957. aastal, teine, U-300 tsüklotron, lasti käiku Dubnas asuvas Tuumauuringute Ühisinstituudi tuumareaktsioonide laboris 1960. aastal. Hiljem käivitati Dubnas võimsamad U-400 ja U-400M installatsioonid. Veel üks kiirendi UNILAC (Universal Linear Accelerator) on alates 1975. aasta lõpust töötanud Saksamaa Helmholtzi raskete ioonide uurimise keskuses, Vixhausenis, ühes Darmstadti linnaosas.Pii-, vismut-, uraani- või sihtmärkide raske iooniga pommitamise ajal. transuraan, tugevalt ergastatud kuumad) tuumad, mis kas lagunevad või eraldavad liigset energiat neutronite emissiooni (aurustumise) kaudu. Mõnikord eraldavad need tuumad ühe või kaks neutronit, mille järel nad läbivad muid transformatsioone - näiteks alfa lagunemist. Seda tüüpi sünteesi nimetatakse külmaks. Darmstadtis saadi tema abiga elemente numbritega 107 (boorium) kuni 112 (koperniitsium). Samamoodi lõid Jaapani füüsikud 2004. aastal 113. elemendi ühe aatomi (aasta varem saadi see Dubnas). Kuuma termotuumasünteesi käigus kaotavad vastsündinud tuumad rohkem neutroneid – kolm kuni viis. Nii sünteesiti Berkeleys ja Dubnas elemente 102-st (nobeelium) kuni 106-ni (seaborgium, Glenn Seaborgi auks, kelle juhtimisel loodi üheksa uut elementi). Hiljem valmistati Dubnas sel viisil kuus kõige massiivsemat üliraskekaalu - 113 kuni 118. rahvusvaheline liit teoreetilise ja rakenduskeemia (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry) on seni heaks kiitnud ainult 114. (flerovium) ja 116. (livermorium) elemendi nimetused.
Ainult kolm aatomit
118. element ajutise ununoktia nimega ja sümboliga Uuo (IUPAC reeglite kohaselt moodustatakse elementide ajutised nimetused nende aatomnumbri numbrite nimede ladina ja kreeka juurtest un-un-oct (ium). ) - 118) loodi kahe teadusrühma ühiste jõupingutustega: Dubninskaya Juri Oganesjani juhtimisel ja Livermore National Laboratory Seaborgi õpilase Kenton Moody juhtimisel. Perioodilisuse tabeli ununoktsium asub radooni all ja võib seetõttu olla väärisgaas. Selle keemilisi omadusi pole aga veel selgitatud, kuna füüsikud on loonud sellest elemendist vaid kolm aatomit massiarvuga 294 (118 prootonit, 176 neutronit) ja poolestusajaga umbes millisekund: kaks 2002. aastal ja üks 2005. Need saadi kalifornium-249 sihtmärgi (98 prootonit, 151 neutronit) pommitamisel raske kaltsiumi isotoobi ioonidega, mille aatommass on 48 (20 prootonit ja 28 neutronit), mis olid hajutatud U-400 kiirendis. Kaltsiumi "kuulikeste" koguarv oli 4,1x1019, seega on Dubna "ununoktsiumi generaatori" jõudlus äärmiselt madal. Kenton Moody sõnul on U-400 aga ainus masin maailmas, mis suudab sünteesida 118. elementi.“Iga transuraanide sünteesi katseseeria lisab uut teavet tuumaaine struktuuri kohta, mida kasutatakse modelleerimiseks. üliraskete tuumade omadused. Eelkõige võimaldas töö 118. elemendi sünteesi kallal loobuda mitmest varasemast mudelist, meenutab Kenton Moody. - Tegime sihtmärgi Kaliforniast, kuna raskemad elemendid sisenesid õiged kogused olid kättesaamatud. Kaltsium-48 sisaldab kaheksa täiendavat neutronit võrreldes selle peamise isotoobiga kaltsium-40. Kui selle tuum ühines kaliforniumi tuumaga, tekkisid 179 neutroniga tuumad. Nad olid väga erutatud ja seetõttu eriti ebastabiilsetes olekutes, millest nad kiiresti väljusid, kukutades maha neutroneid. Selle tulemusena saime 118. elemendi isotoobi 176 neutroniga. Ja need olid tõelised neutraalsed aatomid täiskomplektiga elektrone! Oleks nad veidi kauem elanud, oleks võinud nende üle kohut mõista keemilised omadused».
Metuusala number 117
Element 117, tuntud ka kui ununseptium, saadi hiljem - 2010. aasta märtsis. Seda elementi toodeti samal U-400 masinal, kus nagu varemgi lasti kaltsium-48 ioone sihtmärgi pihta Oak Ridge'i riiklikus laboris sünteesitud berkeel-249-st. Berkeliumi ja kaltsiumi tuumade kokkupõrge tekitas väga ergastatud ununseptium-297 tuumad (117 prootonit ja 180 neutronit). Katsetajatel õnnestus saada kuus tuuma, millest viis aurutasid igaüks neli neutronit ja muutusid ununseptium-293-ks ning ülejäänud kiirgasid kolm neutronit ja andsid alguse ununseptium-294. Võrreldes ununoktsiumiga osutus unununseptium tõeliseks matusalaks. Kergema isotoobi poolestusaeg on 14 millisekundit ja raskemal koguni 78 millisekundit! 2012. aastal said Dubna füüsikud veel viis ununseptium-293 aatomit, hiljem - mitu mõlema isotoobi aatomit. 2014. aasta kevadel teatasid Darmstadti teadlased 117. elemendi nelja tuuma ühinemisest, millest kahe aatommass oli 294. Selle "raske" ununseptiumi poolestusaeg Saksa teadlaste poolt mõõdetuna oli umbes 51 millisekundit. (see on hästi kooskõlas Dubna teadlaste hinnangutega) .Nüüd valmistavad nad Darmstadtis ette ülijuhtivate magnetite raskete ioonide uue lineaarse kiirendi projekti, mis võimaldab sünteesida 119. ja 120. elementi. Sarnased plaanid viiakse ellu Dubnas, kus ehitatakse uut tsüklotroni DS-280. Võimalik, et juba mõne aasta pärast saab võimalikuks uute üliraskete transuraanide süntees. Ja 120. või isegi 126. elemendi loomine 184 neutroniga ja stabiilsussaare avastamine saab reaalsuseks.
Pikk eluiga stabiilsuse saarel
Tuumade sees on prooton- ja neutronkestad, mis on mõneti sarnased aatomite elektronkestadega. Täielikult täidetud kestadega tuumad on eriti vastupidavad spontaansetele transformatsioonidele. Sellistele kestadele vastavaid neutronite ja prootonite arvu nimetatakse maagilisteks numbriteks. Mõned neist määratakse katseliselt - need on 2, 8, 20 ja 28.Shelli mudelid võimaldavad teoreetiliselt arvutada üliraskete tuumade "maagilisi numbreid", kuigi ilma täieliku garantiita. On põhjust eeldada, et neutron number 184 osutub maagiliseks. Sellele võivad vastata prootoninumbrid 114, 120 ja 126 ning viimane peab jällegi olema maagiline. Kui see on nii, siis elavad 114., 120. ja 126. elemendi isotoobid, millest igaüks sisaldab 184 neutronit, palju kauem kui nende naabrid perioodilisuse tabelis - minutit, tunde või isegi aastaid (see ala \u200b\ u200btabelit nimetatakse tavaliselt stabiilsuse saareks). Teadlased panevad oma suurimad lootused viimasele isotoobile, millel on topeltmaagiline tuum.
Dubna meetod

Kui raske ioon siseneb sihtmärgi tuumajõudude piirkonda, võib moodustuda ergastatud olekus liittuum. See kas laguneb ligikaudu võrdse massiga fragmentideks või kiirgab (aurustab) mitu neutronit ja läheb põhi (ergastamata) olekusse.
„Elemendid 113 kuni 118 loodi imelise meetodi alusel, mis töötati välja Dubnas Juri Oganesjani juhendamisel,“ selgitab Darmstadti meeskonna liige Aleksandr Jakušev. - Darmstadtis sihtmärkide mürsutamiseks kasutatud nikli ja tsingi asemel võttis Oganesjan palju väiksema aatommassiga isotoobi – kaltsium-48. Asi on selles, et kergete tuumade kasutamine suurendab nende sulandumise tõenäosust sihttuumadega. Kaltsium-48 tuum on ka kahekordselt maagiline, kuna see koosneb 20 prootonist ja 28 neutronist. Seetõttu aitas Oganesjani valik oluliselt kaasa sihtmärgi kestamisest tekkivate liittuumade ellujäämisele. Lõppude lõpuks võib tuum paisata mitu neutronit ja tekitada uue transuraani ainult siis, kui see vahetult pärast sündi tükkideks ei lagune. Selleks, et sel viisil sünteesida üliraskeid elemente, valmistasid Dubninski füüsikud USA-s toodetud transuraanidest sihtmärgid - esmalt plutooniumi, seejärel ameeritsiumi, kuuriumi, California ja lõpuks berkeliumi. Kaltsium-48 on looduses vaid 0,7%. Seda ekstraheeritakse elektromagnetseparaatoritel, see on kallis protseduur. Üks milligramm seda isotoopi maksab umbes 200 dollarit. Sellest kogusest piisab tunniks või paariks sihtmärgi koorimiseks ja katsed kestavad kuid. Sihtmärgid ise on veelgi kallimad, ulatudes miljoni dollarini. Elektriarvete tasumine maksab ka päris kopika – rasked ioonkiirendid tarbivad megavatti võimsust. Üldiselt ei ole üliraskete elementide süntees odav nauding.”