Yapay olarak oluşturulmuş öğeler. Neden yeni kimyasal elementler sentezleniyor? Kompleks hakkında erişilebilir

14.1 Elementlerin sentezinin aşamaları

Çeşitli kimyasal elementlerin ve bunların izotoplarının doğadaki yaygınlığını açıklamak için Gamow, 1948'de Sıcak Evren modelini önerdi. Bu modele göre tüm kimyasal elementler Büyük Patlama anında oluşmuştur. Ancak daha sonra bu iddia yalanlandı. Büyük Patlama sırasında yalnızca hafif elementlerin oluşabileceği, nükleosentez süreçlerinde ise daha ağır elementlerin ortaya çıktığı kanıtlanmıştır. Bu hükümler Büyük Patlama modelinde formüle edilmiştir (bkz. paragraf 15).
Büyük Patlama modeline göre kimyasal elementlerin oluşumu, Büyük Patlama'dan 100 saniye sonra Evren'in 10 9 sıcaklığında hafif elementlerin (H, D, 3 He, 4 He, 7 Li) ilk nükleer füzyonuyla başladı. K.
Modelin deneysel temeli, kırmızıya kayma, elementlerin ilk sentezi ve kozmik arka plan radyasyonu temelinde gözlemlenen Evrenin genişlemesidir.
Big Bang modelinin en büyük avantajı, birbirlerinden birçok büyüklük düzeyinde farklılık gösteren D, He ve Li'nin bolluğunun tahminidir.
Galaksimizdeki elementlerin bolluğuna ilişkin deneysel veriler, %92 hidrojen atomu, %8 helyum atomu ve 1000 ağır çekirdekte 1 atom bulunduğunu göstermiştir ki bu da Big Bang modelinin tahminleriyle tutarlıdır.

14.2 Nükleer füzyon - erken Evrendeki hafif elementlerin (H, D, 3 He, 4 He, 7 Li) sentezi.

• 4 He'nin bolluğu veya Evrenin kütlesindeki göreceli payı Y = 0,23 ±0,02'dir. Büyük Patlama sırasında üretilen helyumun en az yarısı galaksiler arası uzayda bulunuyor.
• Orijinal döteryum yalnızca yıldızların içinde bulunur ve hızla 3 He'ye dönüşür.
  Gözlemsel verilerden, hidrojene göre döteryum ve He'nin bolluğuna ilişkin aşağıdaki kısıtlamalar elde edilmiştir:

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

ve gözlemlenen D/H oranı orijinal değerin yalnızca bir kısmıdır: D/H = ƒ(D/H) başlangıç. Döteryum hızlı bir şekilde 3 He'ye dönüştüğü için aşağıdaki bolluk tahmini elde edilir:

[(D + 3 He)/H] başlangıç ​​≤ 10 -4.

• 7 Li'nin bolluğunu ölçmek zordur, ancak yıldız atmosferleri çalışmalarından ve 7 Li'nin bolluğunun etkin sıcaklığa bağımlılığından elde edilen veriler kullanılır. 5,5·10·3 K sıcaklıktan başlayarak 7 Li miktarının sabit kaldığı ortaya çıktı. 7 Li'nin ortalama bolluğuna ilişkin en iyi tahmin şudur:

7 Li/H = (1,6±0,1)·10-10 .

• 9 Be, 10 B ve 11 B gibi daha ağır elementlerin bolluğu birkaç kat daha düşüktür. Böylece 9 Be/H'nin yaygınlığı< 2.5·10 -12 .

14.3 Ana Dizi yıldızlarında T'deki çekirdek sentezi< 108 K

Ana Dizi yıldızlarında pp ve CN döngülerinde helyumun sentezi T ~ 10 7 ÷7·10 7 K sıcaklıkta meydana gelir. Hidrojen helyuma işlenir. Hafif elementlerin çekirdekleri ortaya çıkıyor: 2 H, 3 He, 7 Li, 7 Be, 8 Be, ancak daha sonra nükleer reaksiyonlara girmeleri nedeniyle bunlardan çok azı var ve 8 Be çekirdeği, yapısı nedeniyle neredeyse anında bozunuyor. kısa ömür (~10 -16 sn)

8 Be → 4 O + 4 O.

Sentez sürecinin durması gerekiyormuş gibi görünüyordu, Ancak doğa bir geçici çözüm buldu.
T > 7 10 7 K olduğunda, helyum "yanar", karbon çekirdeğine dönüşüyor. Üçlü bir helyum reaksiyonu meydana gelir - “Helyum parlaması” - 3α → 12 C, ancak kesiti çok küçüktür ve 12 C'nin oluşum süreci iki aşamada gerçekleşir.
8 Be ve 4 He çekirdeğinden oluşan bir füzyon reaksiyonu, uyarılmış durumda bir karbon çekirdeği 12 C*'nın oluşmasıyla meydana gelir; bu, karbon çekirdeğinde 7.68 MeV seviyesinin varlığı nedeniyle mümkündür, yani. reaksiyon oluşur:

8 Be + 4 He → 12 C* → 12 C + γ.

12C nükleer enerji seviyesinin (7,68 MeV) varlığı, 8 Be'nin kısa ömrünün atlanmasına yardımcı olur. Bu seviyenin 12C çekirdeğinde bulunması nedeniyle, Breit-Wigner rezonansı. 12C çekirdeği ΔW = ΔМ + ε enerjisiyle uyarılmış seviyeye gider,
burada εM = (M 8Be − M 4He) − M 12C = 7,4 MeV ve ε kinetik enerjiyle telafi edilir.
Bu reaksiyon astrofizikçi Hoyle tarafından tahmin edildi ve daha sonra laboratuvarda yeniden üretildi. Ardından tepkiler başlıyor:

12 C + 4 He → 16 0 + γ
16 0 + 4 He → 20 Ne + γ ve bu şekilde A ~ 20'ye kadar devam eder.

Gerekli 12C çekirdek seviyesi, elementlerin termonükleer füzyonunda darboğazdan geçmeyi mümkün kıldı.
16 O çekirdeği böyle bir enerji seviyesine sahip değildir ve 16 O oluşturma reaksiyonu çok yavaş ilerler.

12 C + 4 He → 16 0 + γ.

Tepkilerin bu özellikleri en önemli sonuçlara yol açtı: onlar sayesinde ortaya çıktı aynı numara organik moleküllerin oluşumu için uygun koşullar yaratan çekirdekler 12 C ve 16 0, yani. hayat.
12 C seviyesinde %5'lik bir değişiklik bir felakete yol açacaktır - elementlerin daha fazla sentezi duracaktır. Ancak bu gerçekleşmediği için aralıkta A bulunan çekirdekler oluşur

A = 25÷32

Bu A değerlerine yol açar

Tüm Fe, Co, Cr çekirdekleri termonükleer füzyon nedeniyle oluşur.

Bu süreçlerin varlığına dayanarak Evrendeki çekirdeklerin bolluğunu hesaplamak mümkündür.
Doğadaki elementlerin bolluğu hakkında bilgi, Güneş ve Yıldızların yanı sıra kozmik ışınların spektral analizinden elde edilir. İncirde. Şekil 99, A'nın farklı değerlerinde çekirdeklerin yoğunluğunu göstermektedir.

Pirinç. 99: Evrendeki elementlerin bolluğu.

Hidrojen H evrendeki en yaygın elementtir. Lityum Li, berilyum Be ve bor B, komşu çekirdeklerden 4 kat daha küçüktür ve H ve He'den 8 kat daha küçüktür.
Li, Be, B iyi yakıtlardır; zaten T ~ 10 7 K'de hızla yanarlar.
Neden hala var olduklarını açıklamak daha zordur; büyük olasılıkla daha ağır çekirdeklerin önyıldız aşamasındaki parçalanma sürecinden kaynaklanmaktadır.
İÇİNDE kozmik ışınlar Yıldızlararası ortamla etkileşimleri sırasında daha ağır çekirdeklerin parçalanma süreçlerinin bir sonucu olan çok daha fazla Li, Be ve B çekirdeği vardır.
12 C÷ 16 O, Helyum Flaşının ve 12 C'de bir rezonans seviyesinin varlığının ve çekirdeği de iki kat büyülü olan 16 O'da bir tanenin bulunmamasının sonucudur. 12 C - yarı sihirli çekirdek.
Böylece demir çekirdeğinin maksimum bolluğu 56 Fe olur ve sonrasında keskin bir düşüş yaşanır.
A > 60 için sentez enerji açısından elverişsizdir.

14.5 Demirden daha ağır çekirdeklerin oluşumu

A > 90 olan çekirdeklerin oranı küçüktür - hidrojen çekirdeklerinden 10-10. Nükleer oluşum süreçleri yıldızlarda meydana gelen yan reaksiyonlarla ilişkilidir. Bu tür bilinen iki süreç vardır:
s (yavaş) – yavaş süreç,
g (hızlı) – hızlı süreç.
Bu süreçlerin her ikisi de aşağıdakilerle ilişkilidir: nötron yakalama onlar. Çok sayıda nötronun oluştuğu koşulların ortaya çıkması gerekir. Nötronlar tüm yanma reaksiyonlarında üretilir.

13 C + 4 He → 16 0 + n – helyumun yanması,
12 C + 12 C → 23 Mg + n – karbon parlaması,
16 O + 16 O → 31 S + n - oksijen flaşı,
21 Ne + 4 He → 24 Mg + n – α parçacıklarıyla reaksiyon.

Sonuç olarak, bir nötron arka planı birikir ve s- ve r-işlemleri (nötron yakalama) meydana gelebilir. Nötronlar yakalandığında nötronca zengin çekirdekler oluşur ve ardından β bozunması meydana gelir. Onları daha ağır çekirdeklere dönüştürür.

"SESLİ DÜŞÜNMEK"

BİLİMSEL TEORİYE DAYALI BİLİMSEL ROMAN
EVRENİN NÖTRON FİZİĞİ VE NÖTRON KİMYASI

Valery Fedorovich Andrus

"Görevimiz, sonsuz ve tükenmez rezervlerden enerji elde etmenin yollarını geliştirmek, herhangi bir "maddi" medyanın tüketimini ve tüketimini kullanmayan yöntemler geliştirmektir. Artık bu fikrin hayata geçirilmesinin çok uzakta olmadığından kesinlikle eminiz. : Bu konseptin geliştirilmesine yönelik olasılıklar, gezegenin herhangi bir yerindeki motorları çalıştırmak için çevredeki alanın temiz enerjisinin kullanılmasında yatmaktadır..."

(Tesla'nın, 1897)

yorum Yap

Başlamak için kimyasal elementlerin dönüşüm tablosunu indirin

Ve

Nötron fiziğinin temel kavramlarına aşina olun

NÜKLEER KİMYA
NÖTRON FİZİĞİNİN POZİSYONUNDAN ELEMENTLERİN SENTEZİ

Elementlerin yapay sentezinden bahsettik ve bunların element değil, molekül ve hatta alaşım olduğunu belirttik. İlk bakışta bu bir hipotez gibi görünebilir ve durum bir şekilde farklıdır. Bu tartışmalara son "i"yi koymak için nükleer kimyaya geçelim.

“...Nükleer kimyanın konusu elementlerin dönüşümünün gerçekleştiği reaksiyonlardır, yani. atomlarının çekirdeğinde değişiklik olur.

Yukarıda tartışılan radyoaktif atomların kendiliğinden bozunması (bu konuya geri döneceğiz), bir çekirdeğin başlangıç ​​noktası olduğu bir nükleer reaksiyondur. Bir proton p, bir döteronun (bir döteryum atomunun çekirdeği 1 2 H) d, bir alfa parçacığının α, bir nötron n veya bir fotonun y'nin (genellikle gama ışınları) çekirdekle reaksiyona girdiği başka reaksiyonlar da bilinmektedir. Hızlı elektronların etkisi altında atomik dönüşümlere neden olmak mümkündü. Bazen α parçacıkları (4 He çekirdeği) yerine daha hafif helyum izotopu 3 He'nin çekirdekleri kullanılır. Son zamanlarda, neon da dahil olmak üzere daha ağır elementlerin hızlandırılmış çekirdekleri, atom çekirdeklerini bombalamak için giderek daha fazla kullanılıyor.

Laboratuvarda gerçekleştirilen ilk nükleer reaksiyon reaksiyondur (Rutherford, 1919).

Bu reaksiyonda bir nitrojen çekirdeği, önemli kinetik enerjiye sahip olan bir helyum çekirdeği ile reaksiyona girer. Çarpışma sonucunda iki yeni çekirdek oluşur: Oksijen 17 O ve Hidrojen 1 H. 17 O çekirdeği stabil olduğundan bu reaksiyon yapay radyoaktivitenin ortaya çıkmasına yol açmaz. Çoğu nükleer reaksiyonda kararsız izotoplar oluşur ve bunlar daha sonra bir dizi radyoaktif dönüşümle kararlı izotoplara dönüşür...”

Kolaylık ve kontrast sağlamak için materyali açıklamalarla birlikte küçük parçalara böleceğiz.

Çekirdeğimiz yok ama altı köşeli bir Nitrojen kirpisi (14 N) var ve bu kirpi Helyum (4 He) tarafından bombardımana tutuluyor. Bu kirpi bir Hidrojen atomu ve altı beşli nötronlardan oluşuyor. küp.

Reaksiyonun nihai sonucunu göz önüne aldığımızda şunu rahatlıkla söyleyebiliriz:

Altı iğneli bir nitrojen kirpi, her bir iğneye bağıl kütlesi 0,5 olan bir beşli iliştirdi ve sonuçta bağıl kütlesi 17 - Oksijen olan bir kirpi elde edildi. Her yeni beşli katmanın yeni bir unsur olduğunu biliyoruz.

Azoth'un kirpisi, bir Helyum kirpisinin yok edilmesi sonucunda altı A'nın hepsini alabilir mi? Tabii ki yapamadı. Bir Oksijen kirpi elde etmek için, birçok Helyum kirpisini yok etmek, aynı kirpi büyüme modeliyle yerçekimsel olana benzer bir nötron akışı yaratmak gerekiyordu. Bu akış yerçekimi akışıyla örtüşmeyebilir. Helyumun yok olması sonucunda bazı Hidrojen küpleri sağlam kaldı. Fazla nötronlar ya serbest termal taşıyıcılardır ya da radyasyondur. Reaksiyonun sonucu, akının fazla nötronları dikkate alınmadığından gerçeğe karşılık gelmeyen istenen denklemdir. Umarım NF'ye göre bir nötronun kütlesinin reaksiyonlarda karşılaştırıldığı nötrondan 9 kat daha az olduğunu hatırlarsınız. Devam edelim.

“...Remy'ye göre nükleer reaksiyonlar sıradan olaylara benzetilerek sınıflandırılabilir. kimyasal reaksiyonlar.

Çoğu yapay nükleer dönüşümde, yer değiştirme veya ikame reaksiyonları adı verilen reaksiyonlar meydana gelir. Örneğin:

Nükleer reaksiyonları yazarken, bombardıman eden ve nakavt edilen parçacıkların virgülle ayrıldığı ve parantez içine yerleştirildiği, önce orijinal atomun ve sonra ortaya çıkan atomun sembolünün yazıldığı kısaltılmış bir gösterim sıklıkla kullanılır. Örneğin ilk olarak Rutherford tarafından gerçekleştirilen yukarıdaki reaksiyon şu şekilde yazılabilir: 14 N( B,s) 17 O.

Bu yazıda hızlandırılmış parçacıkların bombardımanı sırasında meydana gelen nükleer ikame reaksiyonlarına daha fazla örnek vereceğiz. alüminyum:

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

Bu pasaj ikame reaksiyonlarıyla ilgilidir. Kirpi modeli açısından bakıldığında burada ikame reaksiyonları yoktur. Bombalama sırasında kirpi geliyor ya da doğada olduğu gibi kesinlikle normal büyümesi ya da iğnelerdeki beşliklerin kaybı. Kitapta sunulan materyale hakim olduktan sonra, bu tür reaksiyonların tamamını tek bir atlamadan yazabilirsiniz ve bunların hepsi ya zaten elde edilmiştir ya da% 100 olasılıkla elde edilebilir.

“...Ekleme reaksiyonu sonucunda bombardıman partikülü çekirdek tarafından yakalanır ve çekirdek başka bir partikül yaymaz ve bu durumda açığa çıkan enerji γ-radyasyonu şeklinde salınır, Örneğin:

27\AL(n,γ) 28 AL, 7 Li(p,γ) 8 Be...”

Bu, bir kirpinin normal büyümesiyle aynı süreçtir, bunun sonucunda bazı nötronlar γ-radyasyonuyla parçalara bölünür.

“...Nükleer ayrışma reaksiyonları (aynı zamanda moleküllerin termal ayrışma reaksiyonları) çarpışan parçacıkların kinetik enerjisinden kaynaklanır. Örneğin: 79 Br(n,2n) 78 Br, 2 N( B,n ve B) 1 N, 2 N(g, n) 1H.

Son reaksiyon bir fotokimyasal reaksiyondur, yani. Elektromanyetik radyasyonun, nükleer ayrışmanın etkisinden kaynaklanır.

Şu anda bir dizi geri dönüşümlü reaksiyon bilinmektedir:

Tüm reaksiyonlar, nötron parçalarının (γ), nötronların veya diğer kirpilerin bombardıman nesnesiyle yapay akışında olan bir hedef olan kirpi nesnesinin nötron etkileşimidir. Hazır nötronların akışı yeterince yoğunsa, o zaman beşli oluşturacak ve kirpi büyüyecektir.

Nötron akışı saçılmışsa veya önce bombardıman yapan kirpinin yok edilmesiyle elde edilmesi gerekiyorsa, hedef kirpi A'larını kaybeder.

Ayrışma reaksiyonu, yoğun ve dağınık arasında bir ara akış durumudur.

Yapay sentez ve bölünmenin tepkilerinden zaten bahsetmiştik ama Amerikalıların dediği gibi, sizinkine karşı benim sözüm hiçbir şey ifade etmeyebilir ve o zaman herkes kendi fikriyle kalır. Ancak şimdi verilecek fisyon reaksiyonu temelde SF görüşlerinin doğru olduğunu kanıtlayacaktır.

Nükleer enerjide kullanılan Uranyum-235'in bir nötronun emilmesi nedeniyle oluşan fisyon reaksiyonlarından birini ele alalım.

110 54 Xe – β -110 55 Cs – β- 110 56 Ba – β–110 57 Za – β–110 58 Ce kararlı çekirdek

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 kararlı çekirdek

Bu tepki bilimkurgunun zaferinin simgesidir. Daha önce de belirtildiği gibi sentez sonucunda elementlerin değil moleküllerin elde edildiği, fisyon sonucu Uranyum-235'in Ce ve Zg alaşımı olduğu ortaya çıkmıştır. Hatta teorik olarak iki kirpiyi bölerek bir kirpiden elde etmek mümkün değildir. Daha sonra NF (β-radyasyonu) boyunca nötron akışındaki olağan dönüşümler gelir.

Bu, element ile molekül ve özellikle alaşımlar arasında ayrım yapmayı henüz öğrenemediğimizi gösteren en çarpıcı örnektir. Dolayısıyla elementlerin tablosu, özellikle Teknesyum'dan sonra, moleküllerin (alaşımların) tablosudur!

U=XeKr nasıl bir moleküldür? Neden bu kadar dayanıklı? Uranyumun diğer kurucu elementlerden elde edilmesi mümkün müdür?

Son soruyla başlayalım. Uranüs göreceli kütlelerin toplamı olarak kabul edilirse, doğal olarak terimlerin birçok çeşidinden elde edilebilir. Ancak biz onları ayırt etmediğimiz için hepsi bize aynı görünecek. Üzerinde her türlü araştırma yapıldığında hep bir başkasına benzeyecek, bize göründüğü gibi daha anlaşılır gelecektir. Uranüs'ün gri metalik rengi vardır; bu, elementlerinin iğnelerinin çok sayıda karşılıklı olarak bükülmüş beşlilere sahip olduğunu ve farklı kirpi farklı nötron dönüşleri ile. Uranüs'ün yoğunluğu maksimuma yakındır - 19,04 g/cm3 - bu "hava yapılarının" bir işaretidir. Uranyumun füzyon ısısı +1130°C, Ksenonunki 111,5°C ve Kriptonunki 156,6°C'dir. Prensip olarak iki element Xe ve Kr'den oluşan bir molekül erime noktasına sahip olamaz. + 1130°С ve daha da fazlası bir “hava yapısı” oluşturmak için.

Şimdi Ce ve Zr arasındaki reaksiyonun son ürünlerine daha yakından bakalım.

Seryum gümüşi beyaz bir renge sahiptir, m.p. = 804°C, g = 6,77 g/cm3.

Zirkonyum – gümüş-beyaz renk, e.n. = 1852°С, g = 6,52 g/cm3

Uranyumun özelliklerini elde etmek için molekülün Seryum ve Zirkonyumdan oluşması ve iğnelerin bağlantısının kübik bir kafes değil, eşkenar dörtgen bir kafes oluşturması gerekir. Daha sonra grimsi bir renk ortaya çıkacak, "kafesin havadarlığı" ve erime yoğunluğu artacaktır. ortalama değere yaklaşacaktır. Zirkonyumun nötron dönüşü azalacak ve Seryumun nötron dönüşü artacaktır. Bu reaksiyon için şunu yazabiliriz:

U = Ce Zr 4 – başlangıç ​​ürünü (Ce 20 Zr 80 alaşımı)

Uranyum, yalnızca doğru eşkenar dörtgen oluşumu ile dört iğnedeki eklem düğümleri ile tortul bağlar sonucu elde edilir.

Özetleyelim:

Bir sentez reaksiyonu, iki veya daha fazla elementin, doğadaki yavaş tortul sürecin yerini kısmi yıkımla değiştiren kısa ömürlü bir süreçte bir molekül halinde birleştirilmesidir.

Fisyon reaksiyonu, bir molekülün kısmi yıkımı ile iki veya daha fazla elemente hızlı bir şekilde parçalanmasıdır. Moleküldeki son elementlerin sayısı başlangıç ​​elementlerinin sayısına eşittir.

Gördüğünüz gibi element tablosuyla biraz daha uğraşmanız gerekecek.

Nükleer reaksiyona dönelim

Burada Karbon, Bor α paketlerinin saldırısı sonucu elde edilir. Bor ayrıca Berilyum-sıvı kafesinde bulunur ve iğnelerde üç beşli bulunur. İkisi de açıkça yersiz. D.I. masasına bakıyoruz. Mendeleev ve biz 11 element (Be, B, C, Mg, Si, P, S, Cl, Ar, Ca, Cs) için 1,5÷2,5 g/cm3 aralığında bir yoğunluk görüyoruz.

Sezyum (Cs), göreceli kütlesine göre iğne uzunluğu 44 beşliye eşit olan ve g = 1,959 g/cm3 yoğunluğa sahip 55. elementtir. Nötron mantığına göre Bor ve Karbon'un önünde durması, iki beşli iğne uzunluğuna sahip olması ve dünya atmosferinde ağırlıksız olması gerekiyor ama pratikte her üç elementte de bu durum yok.

Verilmeyecek olan karbürlerin analizine göre Karbon, Zirkonyum (Zr) ile Niyobyum (Nb) arasında yer almaktadır. Dönüşüm tablosuna göre sonuncusu (Nb), Zirkonyumun (Zr) son hücresinde bulunur.

Karbon iğnelerinin uzunluğu 30 beş civarında olmalıdır. Ancak bu durumda bir elmas, bir lazer ışını gibi Işık halatlarıyla delinmiş, lazer ışınının kalınlığı tek bir ipte 30 ipliğe kadar olan kanalları alabilir.

Cilalı pırlantalara uygun küçük pırlanta elde etmenin ilk yöntemi şu şekildedir:

İnce grafit tozu su dolu bir kaba dökülür ve sessizce yerleşmesine izin verilir.

Tüm toz dibe çöktükten sonra su en sakin şekilde uzaklaştırılır.

Sıkıştırılmış karo, sıkıştırılmış halde yüksek frekanslı akımlarla (yüksek frekanslı akımlar) maksimum sıcaklığa, tercihen 3000 o C'ye kadar ısıtılmalı ve tutulmalıdır.

Sıcak döşemeyi, TV'deki kare taramaya benzer şekilde ışınını satır satır geçmesi gereken lazerin altına yerleştirin.

Yavaş ve yumuşak bir işlem fayans inceliğinde kristaller üretecektir. Aynı zamanda lazer ışınının geçişini tekrarlayarak şeffaflığı kontrol edebilirsiniz.

Büyük ve çok büyük elmaslar elde etmek için tüm bitirme işleminin daha da yavaş yapılması gerekir. İlk dört teknolojik noktayı tekrarlıyoruz. Grafitin şekli gelecekteki elmasın şekline uygun olmalıdır.

Sıcak grafiti derin dondurucu haznesine ayarlanabilir sallama mekanizması ile yerleştirip hazne içindeki sıcaklığı keskin bir şekilde -260 o C'ye yakın bir değere düşürüyoruz. Böylece iş parçasının merkezinden yüzeye doğru darbeli bir ısı akışı elde ediyoruz. bazı eklemleri yavaşça yok edecektir. Tamamen soğuduktan sonra iş parçası tamamen şeffaf olana kadar hafifçe çalkalıyoruz. Sarsıntı sonucunda en az titreşim tamamen birbirine bağlı olan elmas yapısında meydana gelecektir. Dikey olarak bağlanmayan grafit serbest salınım yapacak ve bu da iğnelerin kırılmasına ve Işık halatları için kanalların açılmasına yol açacaktır.

Bilim adamlarına 20. yüzyılın keşiflerinden hangisi diye sorarsanız. En önemlisi, o zaman neredeyse hiç kimse kimyasal elementlerin yapay sentezine isim vermeyi unutmayacaktır. Arka kısa vadeli- 40'tan az yıllar - liste bilinen kimyasal elementlerin isimleri 18 arttı. Ve 18 tanesinin tamamı sentezlendi, yapay olarak hazırlandı.

"Sentez" kelimesi genellikle basit bir kompleksten elde etme sürecini ifade eder. Örneğin kükürtün oksijenle etkileşimi, kükürt dioksit SO2'nin elementlerden kimyasal sentezidir.

Elementlerin sentezi şu şekilde anlaşılabilir: Nükleer yükü daha düşük ve atom numarası daha düşük olan bir elementten atom numarası daha yüksek olan bir elementin yapay olarak üretilmesi. Ve üretim sürecinin kendisine nükleer reaksiyon denir. Denklemi sıradan bir kimyasal reaksiyonun denklemiyle aynı şekilde yazılmıştır. Sol tarafta reaktantlar, sağ tarafta ise ortaya çıkan ürünler yer alıyor. Nükleer reaksiyondaki reaktanlar hedef ve bombardıman partikülüdür.

Hedef, periyodik tablonun herhangi bir elemanı olabilir (serbest formda veya kimyasal bileşik formunda).

Parçacıkların bombardımanı rolü, a-parçacıkları, nötronlar, protonlar, döteronlar (hidrojenin ağır izotopunun çekirdekleri) ve ayrıca çeşitli elementlerin (bor, karbon, nitrojen, oksijen) sözde çoklu yüklü ağır iyonları tarafından oynanır. neon, argon ve periyodik tablonun diğer elementleri.

Bir nükleer reaksiyonun meydana gelmesi için bombardıman parçacığının hedef atomun çekirdeği ile çarpışması gerekir. Eğer bir parçacık yeterince yüksek bir enerjiye sahipse, çekirdeğin derinliklerine nüfuz ederek onunla birleşebilir. Nötron dışında yukarıda sayılan parçacıkların tümü pozitif yük taşıdığından çekirdekle birleştiklerinde yükünü artırırlar. Ve Z'nin değerindeki bir değişiklik, elementlerin dönüşümü anlamına gelir: yeni bir nükleer yük değerine sahip bir elementin sentezi.

Parçacıkları bombardıman etmek ve onlara çekirdeklerle birleşmeye yetecek kadar yüksek enerji vermek için özel bir parçacık hızlandırıcı olan siklotron icat edildi ve yapıldı. Daha sonra yeni elementler için özel bir fabrika inşa ettiler - bir nükleer reaktör. Doğrudan amacı nükleer enerji üretmektir. Ancak içinde her zaman yoğun nötron akıları bulunduğundan yapay füzyon amacıyla kullanımları kolaydır. Bir nötronun yükü yoktur ve bu nedenle hızlandırılmaya ihtiyacı yoktur (ve imkansızdır). Aksine yavaş nötronların hızlı nötronlardan daha faydalı olduğu ortaya çıktı.

Kimyacıların hedef maddeden çok küçük miktarlardaki yeni elementleri ayırmanın yollarını geliştirmek için beyinlerini zorlamaları ve gerçek mucizeler göstermeleri gerekiyordu. Yalnızca birkaç atom mevcutken yeni elementlerin özelliklerini incelemeyi öğrenin...

Yüzlerce ve binlerce bilim adamının çalışmaları sayesinde periyodik tabloya on sekiz yeni hücre eklendi.

Dördü eski sınırları içinde: hidrojen ve uranyum arasında.

On dört - uranyum için.

İşte her şey nasıl oldu...

Teknesyum, prometyum, astatin, fransiyum... Periyodik tablonun dört yeri uzun süre boş kaldı. Bunlar 43, 61, 85 ve 87 numaralı hücrelerdi. Bu yerleri işgal etmesi gereken dört elementten üçü Mendeleev tarafından tahmin edilmişti: ekamanganez - 43, ekaiyodin - 85 ve ekakaesyum - 87. Dördüncü - No. 61 - nadir toprak elementlerine ait olduğu sanılıyordu.

Bu dört unsur anlaşılması zordu. Bilim adamlarının bunları doğada arama çabaları başarısızlıkla sonuçlandı. Periyodik yasanın yardımıyla, periyodik tablodaki hidrojenden uranyuma kadar diğer tüm yerler uzun zamandır doldurulmuştur.

Birden fazla kez bilimsel dergiler Bu dört elementin keşfedildiğine dair raporlar vardı. Ekamanganese Japonya'da "keşfedildi" ve burada "nipponium" adı verildi, Almanya'da ise "masurium" adı verildi. 61 Nolu Element "keşfedildi" Farklı ülkeler en az üç kez “Illinium”, “Florence”, “Cycle Onium” adlarını aldı. Ekaiodine ayrıca doğada birden fazla kez bulunmuştur. Kendisine "Alabamius", "Helvetius" isimleri verildi. Ekacesium ise “Virginia” ve “Moldova” isimlerini aldı. Bu isimlerden bazıları çeşitli referans kitaplarında ve hatta okul ders kitaplarında yer aldı. Ancak tüm bu keşifler doğrulanmadı: Her seferinde doğru bir kontrol bir hata yapıldığını gösterdi ve rastgele önemsiz yabancı maddeler yeni bir elementle karıştırıldı.

Uzun ve zorlu bir araştırma sonunda doğanın bulunması zor unsurlarından birinin keşfine yol açtı. Periyodik tabloda 87. sırada yer alması gereken ekziyumun, doğal radyoaktif izotop uranyum-235'in bozunma zincirinde ortaya çıktığı ortaya çıktı. Kısa ömürlü radyoaktif bir elementtir.

87 No'lu öğe daha ayrıntılı olarak tartışılmayı hak ediyor.

Şimdi herhangi bir ansiklopedide, herhangi bir kimya ders kitabında okuyoruz: Fransiyum (seri numarası 87) 1939'da Fransız bilim adamı Margarita Perey tarafından keşfedildi. Bu arada, yeni bir element keşfetme onuru üçüncü kez bir kadına ait (daha önce Marie Curie polonyum ve radyumu keşfetti, Ida Noddak renyumu keşfetti).

Perey yakalanması zor unsuru yakalamayı nasıl başardı? Uzun yıllar öncesine gidelim. 1914 yılında üç Avusturyalı radyokimyacı - S. Meyer, W. Hess ve F. Paneth - kütle numarası 227 olan aktinyum izotopunun radyoaktif bozunmasını incelemeye başladı. Aktinouranyum ailesine ait olduğu ve β parçacıkları yaydığı biliniyordu; dolayısıyla parçalanma ürünü toryumdur. Bununla birlikte, bilim adamlarının aktinyum-227'nin nadir durumlarda α parçacıkları da yaydığına dair belirsiz şüpheleri vardı. Başka bir deyişle bu radyoaktif çatalın bir örneğidir. Bunu anlamak kolaydır: Böyle bir dönüşüm sırasında 87 numaralı elementin bir izotopu oluşmalıdır Meyer ve meslektaşları gerçekten de alfa parçacıklarını gözlemlediler. Daha fazla araştırma gerekliydi ancak Birinci Dünya Savaşı nedeniyle kesintiye uğradı.

Margarita Perey de aynı yolu izledi. Ancak elinde daha hassas aletler ve yeni, gelişmiş analiz yöntemleri vardı. Bu yüzden başarılı oldu.

Fransiyum yapay olarak sentezlenmiş bir element olarak sınıflandırılır. Ancak yine de element ilk olarak doğada keşfedildi. Bu francium-223'ün bir izotopudur. Yarı ömrü sadece 22 dakikadır. Dünyada neden bu kadar az Fransa'nın olduğu anlaşılıyor. Birincisi, kırılganlığından dolayı gözle görülür herhangi bir miktarda konsantre olmak için zamanı yoktur ve ikincisi, oluşum sürecinin kendisi düşük bir olasılıkla karakterize edilir: aktinyum-227 çekirdeklerinin yalnızca% 1,2'si α- emisyonu ile bozunur. parçacıklar.

Bu bakımdan francium'u yapay olarak hazırlamak daha karlı. Fransiyumun 20 izotopu halihazırda elde edildi ve bunlardan en uzun ömürlü olanı francium-223'tür. Kesinlikle önemsiz miktarlarda fransiyum tuzları ile çalışan kimyagerler, özelliklerinin sezyumla son derece benzer olduğunu kanıtlamayı başardılar.

43, 61 ve 85 numaralı unsurlar yakalanması zor kaldı. Bilim adamları zaten yeni elementleri aramanın yolunu açıkça gösteren güçlü bir yönteme (periyodik yasa) sahip olmalarına rağmen, doğada bulunamadılar. Bu yasa sayesinde bilinmeyen bir elementin tüm kimyasal özellikleri bilim adamları tarafından önceden biliniyordu. Peki doğadaki bu üç elementin aranması neden başarısızlıkla sonuçlandı?

Fizikçiler atom çekirdeğinin özelliklerini inceleyerek atom numaraları 43, 61, 85 ve 87 olan elementler için kararlı izotopların bulunamayacağı sonucuna vardılar. Yalnızca radyoaktif olabilirler, yarı ömürleri kısadır ve hızla yok olmaları gerekir. Dolayısıyla tüm bu unsurlar insan tarafından yapay olarak yaratılmıştır. Yeni elementlerin yaratılma yolları periyodik yasa ile belirtildi. Ekamanganez sentezinin yolunu özetlemek için bunu kullanmaya çalışalım. 43 numaralı bu element yapay olarak yaratılan ilk elementti.

Bir elementin kimyasal özellikleri elektron kabuğu tarafından belirlenir ve atom çekirdeğinin yüküne bağlıdır. 43 numaralı elementin çekirdeğinde 43 pozitif yük bulunmalı ve çekirdeğin etrafında dönen 43 elektron bulunmalıdır. Atom çekirdeğinde 43 yüklü bir elementi nasıl yaratabilirsiniz? Böyle bir unsurun yaratıldığını nasıl ispatlayabilirsiniz?

43 numaralı element için ayrılan boş alanın yakınında periyodik tablodaki hangi elementlerin bulunduğuna daha yakından bakalım. Beşinci periyodun neredeyse ortasında yer alıyor. Dördüncü periyotta karşılık gelen yerlerde manganez ve altıncı periyotta renyum bulunur. Bu nedenle 43. elementin kimyasal özellikleri manganez ve renyumunkine benzer olmalıdır. Bu unsuru öngören D.I. Mendeleev'in ona ekamanganese adını vermesi boşuna değil. 43. hücrenin solunda 42. hücreyi işgal eden molibden, sağında ise 44. hücrede rutenyum bulunur.

Dolayısıyla 43 numaralı elementin oluşabilmesi için 42 yüke sahip bir atomun çekirdeğindeki yük sayısının bir temel yük daha artması gerekir. Bu nedenle, 43 numaralı yeni elementi sentezlemek için başlangıç ​​malzemesi olarak molibdenin alınması gerekir. Çekirdeğinde tam olarak 42 adet yük bulunmaktadır. En hafif element olan hidrojenin bir pozitif yükü vardır. Dolayısıyla 43 numaralı elementin molibden ile hidrojen arasındaki nükleer reaksiyondan elde edilebileceğini bekleyebiliriz.

43 numaralı elementin özellikleri manganez ve renyumun özelliklerine benzer olmalıdır ve bu elementin oluşumunu tespit etmek ve kanıtlamak için kimyagerlerin küçük miktarlardaki elementlerin varlığını belirledikleri kimyasal reaksiyonların kullanılması gerekir. manganez ve renyum. Periyodik tablo, yapay bir elementin yaratılışının yolunu çizmeyi bu şekilde mümkün kılar.

Aynen az önce özetlediğimiz gibi, ilk yapay kimyasal element 1937'de yaratıldı. Teknik olarak yapay olarak üretilen ilk element olan teknesyum olarak önemli bir isim aldı. Teknesyum bu şekilde sentezlendi. Molibden plakası, bir siklotronda muazzam bir hıza hızlandırılan ağır hidrojen izotopu döteryumun çekirdekleri tarafından yoğun bombardımana maruz kaldı.

Çok yüksek enerji alan ağır hidrojen çekirdekleri molibden çekirdeğinin içine nüfuz etti. Bir siklotronda ışınlamanın ardından molibden plakası asit içinde çözüldü. Manganezin (43 numaralı elementin bir analoğu) analitik tespiti için gerekli olan aynı reaksiyonları kullanarak çözeltiden önemsiz miktarda yeni bir radyoaktif madde izole edildi. Bu yeni element teknetyumdu. Yakında kimyasal özellikleri ayrıntılı olarak incelendi. Elementin periyodik tablodaki konumuna tam olarak karşılık gelirler.

Artık teknesyum oldukça erişilebilir hale geldi: nükleer reaktörlerde oldukça büyük miktarlarda oluşuyor. Teknesyum iyi çalışılmış ve halihazırda pratik kullanımdadır. Teknesyum metallerin korozyon sürecini incelemek için kullanılır.

Elementin (61) yaratıldığı yöntem, teknetyumun elde edildiği yönteme çok benzer. Element #61 nadir toprak elementi olmalıdır: 61. hücre neodimyum (#60) ile samaryum (#62) arasındadır. Yeni element ilk olarak 1938'de bir siklotronda neodimyumun döteryum çekirdekleriyle bombardıman edilmesiyle elde edildi. Kimyasal olarak element 61, yalnızca 1945 yılında uranyumun fisyonunun bir sonucu olarak bir nükleer reaktörde oluşan parçalanma elementlerinden izole edildi.

Element sembolik prometyum adını aldı. Bu isim ona bir sebepten dolayı verildi. Eski bir Yunan efsanesi, titan Prometheus'un gökten ateşi çalıp insanlara verdiğini anlatır. Bunun için tanrılar tarafından cezalandırıldı: bir kayaya zincirlendi ve kocaman bir kartal ona her gün eziyet etti. “Prometyum” ismi, doğadan nükleer fisyon enerjisini çalan ve bu enerjiye hakim olan bilimin dramatik yolunu simgelemekle kalmıyor, aynı zamanda insanları korkunç bir askeri tehlikeye karşı da uyarıyor.

Promethium artık önemli miktarlarda üretiliyor: Atomik pillerde kullanılıyor - birkaç yıl kesintisiz çalışabilen doğru akım kaynakları.

En ağır halojenür elementi No. 85 de benzer şekilde sentezlendi, ilk olarak bizmutun (No. 83) helyum çekirdekleri (No. 2) ile bombardıman edilmesiyle elde edildi, bir siklotronda yüksek enerjilere hızlandırıldı.

Periyodik tablonun ikinci elementi olan helyumun çekirdeği iki yüke sahiptir. Bu nedenle, 85. elementi sentezlemek için 83. element olan bizmut alındı. Yeni elemente astatin (kararsız) adı verilir. Radyoaktiftir ve hızla yok olur. Kimyasal özelliklerinin de periyodik yasaya tam olarak karşılık geldiği ortaya çıktı. İyota benziyor.

Transuranik elementler.

Kimyacılar doğadaki uranyumdan daha ağır elementleri aramak için çok çaba harcıyorlar. Bilimsel dergilerde, atom kütlesi uranyumunkinden daha büyük olan yeni bir "ağır" elementin "güvenilir" keşfine ilişkin muzaffer duyurular defalarca yayınlandı. Örneğin 93 numaralı element doğada birçok kez “keşfedilmiş”, “bohemya” ve “sequanyum” isimlerini almıştır. Ancak bu “keşiflerin” hataların sonucu olduğu ortaya çıktı. İncelenmemiş özelliklere sahip yeni bir bilinmeyen elementin küçük izlerini analitik olarak doğru bir şekilde belirlemenin zorluğunu karakterize ederler.

Bu aramaların sonucu olumsuzdu, çünkü Dünya'da periyodik tablonun 92. hücrenin ötesinde bulunması gereken hücrelerine karşılık gelen neredeyse hiçbir element yok.

Uranyumdan daha ağır yeni elementleri yapay olarak elde etmeye yönelik ilk girişimler, bilimin gelişim tarihindeki dikkate değer hatalardan biriyle ilişkilidir. Nötron akışının etkisi altında birçok elementin radyoaktif hale geldiği ve beta ışınları yaymaya başladığı fark edildi. Negatif yükünü kaybeden atomun çekirdeği, periyodik sistemde bir hücreyi sağa kaydırır ve seri numarası bir tane daha olur - elementlerin dönüşümü meydana gelir. Böylece nötronların etkisi altında genellikle daha ağır elementler oluşur.

Uranyumu nötronlarla etkilemeye çalıştılar. Bilim insanları, diğer elementler gibi uranyumun da β aktivitesi göstereceğini ve β bozunması sonucunda bir numarası daha yüksek olan yeni bir elementin ortaya çıkacağını umuyorlardı. Mendeleev sistemindeki 93. hücreyi işgal edecek. Bu elementin renyuma benzer olması gerektiği öne sürüldü, bu nedenle daha önce ekarenyum olarak adlandırılıyordu.

İlk deneyler bu varsayımı hemen doğruluyor gibi görünüyordu. Dahası, bu durumda tek bir yeni unsurun değil birden fazla unsurun ortaya çıktığı keşfedildi. Uranyumdan daha ağır beş yeni element rapor edildi. Ekareniyumun yanı sıra ekaosmiyum, ekairidyum, ekaplatinyum ve ekagold da “keşfedildi”. Ve tüm keşiflerin bir hata olduğu ortaya çıktı. Ama bu dikkate değer bir hataydı. Bilimi, tüm insanlık tarihi boyunca fiziğin en büyük başarısına, uranyum fisyonunun keşfine ve atom çekirdeğinin enerjisine hakim olmaya yönlendirdi.

Aslında hiçbir transuranyum elementi bulunamadı. Garip yeni elementlerde ekarenium ve ekazold elementlerinin sahip olması gereken varsayılan özellikleri bulmak için boşuna çabaladılar. Ve aniden bu elementlerin arasında radyoaktif baryum ve lantan beklenmedik bir şekilde keşfedildi. Transuranyum değil, Mendeleev'in periyodik tablosunun ortasında yer alan elementlerin en yaygın fakat radyoaktif izotopları.

Bu beklenmedik ve çok tuhaf sonucun doğru bir şekilde anlaşılması için biraz zaman geçti.

Periyodik element sisteminin sonunda yer alan uranyumun atom çekirdekleri neden nötronların etkisi altında yerleri ortada olan elementlerin çekirdeklerini oluşturur? Örneğin, nötronlar uranyum üzerinde etkili olduğunda, periyodik tablonun aşağıdaki hücrelerine karşılık gelen elementler ortaya çıkar:

Nötronlarla ışınlanmış uranyumda oluşan, hayal edilemeyecek kadar karmaşık radyoaktif izotop karışımında birçok element bulundu. Her ne kadar kimyagerlerin uzun zamandır bildiği eski elementler olsalar da, aynı zamanda ilk kez insan tarafından yaratılan yeni maddelerdi.

Doğada, uranyumun ışınlanmasıyla ortaya çıkan brom, kripton, stronsiyum ve çinkodan gadolinyuma kadar otuz dört elementin pek çoğunun radyoaktif izotopları yoktur.

Bu genellikle bilimde olur: En gizemli ve en karmaşık olan, çözüldüğünde ve anlaşıldığında basit ve net hale gelir. Bir nötron bir uranyum çekirdeğine çarptığında bölünerek iki parçaya bölünür - daha küçük kütleli iki atom çekirdeğine. Bu parçalar farklı boyutlarda olabilir, bu nedenle ortak kimyasal elementlerin pek çok farklı radyoaktif izotopu oluşur.

Uranyumun bir atom çekirdeği (92), bromin (35) ve lantanın (57) atom çekirdeğine parçalanır; diğerinin bölünmesinin parçaları, kripton (36) ve baryumun (56) atom çekirdekleri olabilir. Ortaya çıkan parçalanma elemanlarının atom numaralarının toplamı 92'ye eşit olacaktır.

Bu, büyük keşifler zincirinin başlangıcıydı. Kısa süre sonra, bir nötronun etkisi altında, uranyum-235 atomunun çekirdeğinden yalnızca parçaların - daha küçük kütleli çekirdeklerin - ortaya çıkmadığı, aynı zamanda iki veya üç nötronun da uçtuğu keşfedildi. Bunların her biri, yine uranyum çekirdeğinin bölünmesine neden olabilir. Ve bu tür her bölünmeyle çok fazla enerji açığa çıkar. Bu, insanın atom içi enerji konusundaki ustalığının başlangıcıydı.

Uranyum çekirdeklerinin nötronlarla ışınlanmasından kaynaklanan çok çeşitli ürünler arasında, uzun süre fark edilmeyen ilk gerçek uranyum ötesi element No. 93 daha sonra keşfedildi ve nötronların uranyum-238 üzerindeki etkisinden ortaya çıktı. Kimyasal özellikler açısından uranyuma çok benzediği ortaya çıktı ve hiç de benzer değildi: uranyumdan daha ağır elementleri sentezlemeye yönelik ilk girişimlerde beklendiği gibi renyuma. Bu nedenle onu hemen tespit edemediler.

İnsanoğlunun “doğal kimyasal elementler sistemi” dışında yarattığı ilk elemente Neptün gezegeninden sonra Neptunyum adı verildi. Onun yaratılışı bizim için doğanın kendisi tarafından tanımlanan sınırları genişletti. Benzer şekilde, Neptün gezegeninin tahmin edilen keşfi, güneş sistemi hakkındaki bilgimizin sınırlarını genişletti.

Yakında 94. element sentezlendi. Adını son gezegenden almıştır. Güneş Sistemi.

Buna plütonyum adı verildi. Mendeleev'in periyodik sisteminde, yörüngesi Neptün'ün yörüngesinin arkasında yer alan "Güneş* sisteminin son gezegeni Plüton'a benzer şekilde, neptunyumu sırayla takip eder. 94 No'lu element, β-bozunması sırasında neptunyumdan kaynaklanır.

Plütonyum, şu anda nükleer reaktörlerde çok büyük miktarlarda üretilen tek transuranyum elementidir. Uranyum-235 gibi nötronların etkisi altında fisyon yapabilir ve nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılır.

95 ve 96 numaralı elementlere amerikyum ve küriyum adı verilir. Artık nükleer reaktörlerde de üretiliyorlar. Her iki element de çok yüksek radyoaktiviteye sahiptir; α-ışınları yayarlar. Bu elementlerin radyoaktivitesi o kadar büyüktür ki, tuzlarının konsantre çözeltileri karanlıkta çok güçlü bir şekilde ısınır, kaynar ve parlar.

Neptunyumdan amerikanyum ve küriyuma kadar tüm uranyum ötesi elementler oldukça büyük miktarlarda elde edildi. İÇİNDE saf formu bunlar gümüş renkli metallerdir, hepsi radyoaktiftir ve kimyasal özellikleri bir şekilde birbirine benzer, ancak bazı açılardan gözle görülür derecede farklılık gösterirler.

97. element olan berkelyum da saf haliyle izole edildi. Bunu yapmak için, altı yıl boyunca güçlü bir nötron akışına maruz kalacağı bir nükleer reaktörün içine saf bir plütonyum preparatı yerleştirmek gerekiyordu. Bu süre zarfında içinde birkaç mikrogram 97 numaralı element birikti.Plütonyum nükleer reaktörden çıkarıldı, asit içinde çözüldü ve karışımdan en uzun ömürlü berkelyum-249 izole edildi. Oldukça radyoaktiftir; yılda yarı yarıya azalır. Şu ana kadar sadece birkaç mikrogram berkelyum elde edildi. Ancak bu miktar, bilim adamlarının kimyasal özelliklerini doğru bir şekilde incelemesi için yeterliydi.

Çok ilginç bir element, uranyumdan sonra altıncı sırada yer alan 98 numaralı kaliforniyumdur. Kaliforniyum ilk olarak bir küryum hedefinin alfa parçacıklarıyla bombardıman edilmesiyle yaratıldı.

Sonraki iki transuranyum elementinin sentezinin hikayesi: 99 ve 100 büyüleyici. İlk önce bulutlarda ve "çamurda" bulundular. Termonükleer patlamalarda nelerin oluştuğunu incelemek için bir uçak patlama bulutunun içinden geçti ve kağıt filtrelerde tortu örnekleri toplandı. Bu çökeltide iki yeni elementin izleri bulundu. Daha doğru veriler elde etmek için topladılar çok sayıda"çamur" - patlamayla değişen toprak ve kaya. Bu "kir" laboratuvarda işlendi ve ondan iki yeni element izole edildi. Bunlara, insanlığın öncelikle atom enerjisine hakim olmanın yollarını keşfetmeyi borçlu olduğu bilim adamları A. Einstein ve E. Fermi'nin onuruna, einsteinyum ve fermiyum adı verildi. Einstein kütle ve enerjinin eşitliği yasasını buldu ve Fermi ilk atom reaktörünü inşa etti. Artık laboratuvarlarda aynştaynyum ve fermiyum da üretiliyor.

İkinci yüzün unsurları.

Çok uzun zaman önce, yüzüncü elementin sembolünün periyodik tabloya dahil edilebileceğine neredeyse hiç kimse inanmıyordu.

Elementlerin yapay sentezi işini yaptı: kısa bir süre için fermiyum bilinen kimyasal elementlerin listesini kapattı. Bilim adamlarının düşünceleri artık uzaklara, ikinci yüz elementlere yönelmişti.

Ancak yolda aşılması kolay olmayan bir engel vardı.

Şimdiye kadar fizikçiler yeni transuranyum elementlerini esas olarak iki yolla sentezlediler. Veya alfa parçacıkları ve döteronlarla önceden sentezlenmiş uranyum ötesi elementlerden oluşan hedeflere ateş ettiler. Veya güçlü nötron akımlarıyla uranyum veya plütonyumu bombaladılar. Sonuç olarak, bu elementlerin nötron açısından oldukça zengin izotopları oluştu ve bunlar, birbirini takip eden birkaç β-bozunmasından sonra yeni transuranyum izotoplarına dönüştü.

Ancak 50'li yılların ortalarında bu olasılıkların her ikisi de tükenmişti. Nükleer reaksiyonlarda ağırlıksız miktarlarda aynştaynyum ve fermiyum elde etmek mümkündü ve bu nedenle bunlardan hedef yapılamadı. Nötron sentezi yöntemi de fermiyumun ötesinde ilerlemeye izin vermedi, çünkü bu elementin izotopları beta bozunmasından çok daha yüksek bir olasılıkla kendiliğinden fisyona maruz kalıyordu. Bu koşullar altında yeni bir elementin sentezinden bahsetmenin hiçbir anlamı olmadığı açıktır.

Bu nedenle fizikçiler ancak hedef için gereken minimum 99 numaralı element miktarını biriktirmeyi başardıklarında bir sonraki adımı attılar ve bu 1955'te gerçekleşti.

Bilimin haklı olarak gurur duyabileceği en dikkat çekici başarılardan biri 101. elementin yaratılmasıdır.

Bu element, periyodik kimyasal elementler sisteminin büyük yaratıcısı Dmitry Ivanovich Mendeleev'in adını almıştır.

Mendelevyum şu şekilde elde edildi. En ince altın folyo parçasına yaklaşık bir milyar einsteinyum atomundan oluşan görünmez bir kaplama uygulandı. Çok yüksek enerjiye sahip alfa parçacıkları altın folyoyu kırarak ters taraf Einsteinyum atomlarıyla çarpışması durumunda nükleer reaksiyona girebilir. Bunun sonucunda 101. elementin atomları oluştu. Böyle bir çarpışmayla mendelevyum atomları altın folyonun yüzeyinden uçtu ve yakındaki başka bir ince altın yaprağın üzerinde toplandı. Bu ustaca yöntemle, 101. elementin saf atomlarını, Einsteinyum ve onun bozunma ürünlerinden oluşan karmaşık bir karışımdan izole etmek mümkün oldu. Görünmez plak asitle yıkandı ve radyokimyasal araştırmaya tabi tutuldu.

Gerçekten bu bir mucizeydi. Her bir deneyde element 101'in yaratılmasına yönelik başlangıç ​​malzemesi yaklaşık bir milyar einsteinyum atomuydu. Bu, miligramın milyarda birinden çok önemsiz bir miktardır ve Einsteinyumun elde edilmesi Daha imkansızdı. Alfa parçacıklarıyla saatlerce süren bombardıman sırasında bir milyar aynştaynyum atomundan yalnızca tek bir aynştaynyum atomunun reaksiyona girebileceği ve dolayısıyla yeni bir elementin yalnızca bir atomunun oluşabileceği önceden hesaplanmıştı. Sadece onu tespit edebilmek değil, aynı zamanda elementin kimyasal yapısını tek bir atomdan öğrenecek şekilde yapmak da gerekliydi.

Ve yapıldı. Deneyin başarısı hesaplamaları ve beklentileri aştı. Bir deneyde yeni elementin bir değil iki atomunu bile fark etmek mümkündü. İlk deney serisinde toplamda on yedi mendelevyum atomu elde edildi. Bunun, yeni bir elementin oluşumu gerçeğini, periyodik tablodaki yerini belirlemek ve temel kimyasal ve radyoaktif özelliklerini belirlemek için yeterli olduğu ortaya çıktı. Bunun yarı ömrü yaklaşık yarım saat olan bir α-aktif element olduğu ortaya çıktı.

İkinci yüzün ilk elementi olan Mendelevyum'un, uranyum ötesi elementlerin sentezine giden yolda bir tür kilometre taşı olduğu ortaya çıktı. Şimdiye kadar, eski yöntemlerle (α parçacıklarıyla ışınlama) sentezlenenlerin sonuncusu olmaya devam ediyor. Artık daha güçlü mermiler sahneye çıktı; çeşitli elementlerin hızlandırılmış çoklu yüklü iyonları. Mendelevyumun birkaç atomundan kimyasal yapısının belirlenmesi, tamamen yeni bir bilimsel disiplinin, tek atomların fiziksel kimyasının temelini attı.

Periyodik tablodaki 102 No'lu elementin sembolü parantez içine alınmıştır. Ve bu parantezlerin içinde bu unsurun uzun ve karmaşık tarihi yatıyor.

Nobelium'un sentezi, 1957'de Nobel Enstitüsü'nde (Stockholm) çalışan uluslararası bir fizikçi grubu tarafından rapor edildi. İlk defa, yeni bir elementin sentezlenmesi için ağır hızlandırılmış iyonlar kullanıldı. Bunlar, akışı küryum hedefine yönlendirilen 13 C iyonlarıydı. Araştırmacılar, 102. elementin izotopunu sentezlemede başarılı oldukları sonucuna vardılar. Adını Nobel Enstitüsü'nün kurucusu ve dinamitin mucidi Alfred Nobel'den almıştır.

Bir yıl geçti ve Stockholm fizikçilerinin deneyleri Sovyetler Birliği ve ABD'de neredeyse aynı anda tekrarlandı. Ve şaşırtıcı bir şey ortaya çıktı: Sovyet ve Amerikalı bilim adamlarının sonuçlarının ne Nobel Enstitüsü'nün çalışmalarıyla ne de birbirleriyle hiçbir ortak yanı yoktu. İsveç'te yapılan deneyleri başka hiç kimse tekrarlayamadı. Bu durum oldukça acıklı bir esprinin ortaya çıkmasına neden oldu: “Nobel kaldı” (No, İngilizce “hayır” anlamına gelir). Periyodik tabloya aceleyle yerleştirilen sembol, elementin gerçek keşfini yansıtmıyordu.

102 numaralı elementin güvenilir bir sentezi, Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü Nükleer Reaksiyonlar Laboratuvarı'ndan bir grup fizikçi tarafından gerçekleştirildi. 1962-1967'de. Sovyet bilim adamları, 102 numaralı elementin birkaç izotopunu sentezledi ve özelliklerini inceledi. Bu verilerin doğrulanması ABD'den geldi. Ancak Hayır simgesi, hiçbir hakkı olmaksızın tablonun 102. hücresinde hala yer almaktadır.

Adını siklotronun mucidi E. Lawrence'tan alan, Lw sembollü 103 numaralı element Lawrence, 1961 yılında ABD'de sentezlendi. Ancak Sovyet fizikçilerinin değeri burada daha az önemli değil. Birkaç yeni lavrensiyum izotopu elde ettiler ve bu elementin özelliklerini ilk kez incelediler. Lawrencium da ağır iyonların kullanılmasıyla ortaya çıktı. Kaliforniyum hedefi bor iyonlarıyla (veya amerikyum hedefi oksijen iyonlarıyla) ışınlandı.

104 numaralı element ilk olarak 1964 yılında Sovyet fizikçiler tarafından elde edildi. Sentezi, plütonyumun neon iyonlarıyla bombardıman edilmesiyle elde edildi. 104. elemente seçkin Sovyet fizikçisi Igor Vasilyevich Kurchatov'un onuruna kurchatovium (sembol Ki) adı verildi.

105. ve 106. elementler de ilk kez Sovyet bilim adamları tarafından 1970 ve 1974'te sentezlendi. Bunlardan ilki, amerikyumun neon iyonlarıyla bombardımanının ürünü olan Niels Bohr'un onuruna nielsborium (Ns) olarak adlandırıldı. Diğerinin sentezi şu şekilde gerçekleştirildi: Bir kurşun hedef krom iyonları ile bombardıman edildi. 105 ve 106 numaralı elementlerin sentezleri de ABD'de yapıldı.

Bunu bir sonraki bölümde öğreneceksiniz ve bu bölümü kısa bir hikayeyle sonlandıracağız.

İkinci yüzün elementlerinin özellikleri nasıl incelenir.

Deneycilerin önünde fevkalade zor bir görev var.

Başlangıç ​​koşulları şunlardır: yeni bir elementin birkaç miktarı (onlarca, en iyi ihtimalle yüzlerce) atomu ve çok kısa ömürlü atomları (yarı ömürleri saniyelerle, hatta saniyenin kesirleriyle ölçülür) verildiğinde. Bu atomların gerçekten yeni bir elementin atomları olduğunu kanıtlamak gerekir (yani, yeni transuranyumun hangi izotopundan bahsettiğimizi bilmek için Z'nin değerini ve ayrıca A kütle numarasının değerini belirlemek) ve en önemli kimyasal özelliklerini inceleyin.

Birkaç atom, önemsiz bir yaşam beklentisi...

Hız ve en yüksek yaratıcılık, bilim adamlarının yardımına koşuyor. Ancak yeni elementlerin sentezinde uzman olan modern bir araştırmacı, yalnızca "pireyi kovmak"la yetinmemelidir. Ayrıca teoride de akıcı olması gerekir.

Yeni bir elementin tanımlandığı temel adımları izleyelim.

En önemli kartvizitöncelikle radyoaktif özellikler - bu, α parçacıklarının emisyonu veya kendiliğinden fisyon olabilir. Her α-aktif çekirdek, α-partiküllerinin spesifik enerji değerleri ile karakterize edilir. Bu durum ya bilinen çekirdeklerin tanımlanmasına ya da yenilerinin keşfedildiği sonucuna varılmasına olanak sağlar. Örneğin, bilim insanları a parçacıklarının özelliklerini inceleyerek 102. ve 103. elementlerin sentezine ilişkin güvenilir kanıtlar elde edebildiler.

Fisyondan kaynaklanan enerjik parça çekirdeklerinin tespit edilmesi, parçaların çok daha yüksek enerjisinden dolayı alfa parçacıklarına göre çok daha kolaydır. Bunları kaydetmek için özel tip camdan yapılmış plakalar kullanılır. Parçalar plakların yüzeyinde hafif fark edilebilir izler bırakıyor. Plakalar daha sonra kimyasal işleme (dağlama) tabi tutulur ve mikroskop altında dikkatlice incelenir. Cam hidroflorik asitte çözünür.

Parçalarla kaplanmış bir cam plaka hidroflorik asit çözeltisine yerleştirilirse parçaların çarptığı yerlerde cam daha hızlı çözülecek ve orada delikler oluşacaktır. Boyutları, parçanın bıraktığı orijinal izden yüzlerce kat daha büyüktür. Kuyucuklar düşük büyütmeli bir mikroskop altında gözlemlenebilir. Diğer radyoaktif radyasyonlar cam yüzeyine daha az zarar verir ve dağlama sonrasında görünmez.

Kurchatov sentezinin yazarları, yeni bir elementin tanımlanması sürecinin nasıl gerçekleştiğine dair şunları söylüyor: "Deney sürüyor. Kırk saat boyunca neon çekirdekler sürekli olarak plütonyum hedefini bombalıyor. Kırk saat boyunca bant sentetik çekirdekleri oraya taşıyor. cam plakalar. Son olarak siklotron kapatılır. Cam plakalar işlenmek üzere laboratuvara aktarılır. Sonucu sabırsızlıkla bekliyoruz. Birkaç saat geçiyor. Mikroskop altında altı iz tespit edildi. Konumlarından, yarı- hayat hesaplandı, 0,1 ile 0,5 saniye arasında olduğu ortaya çıktı.

Ve işte aynı araştırmacılar kurchatovium ve nilsborium'un kimyasal yapısının değerlendirilmesi hakkında nasıl konuşuyorlar. "104 numaralı elementin kimyasal özelliklerini inceleme şeması aşağıdaki gibidir. Geri tepme atomları hedeften bir nitrojen akışına çıkar, içinde engellenir ve sonra klorlanır. 104. elementin klorlu bileşikleri özel bir delikten kolayca nüfuz eder filtre, ancak tüm aktinidler geçmez. 104. aktinit serisine ait olsaydı, o zaman filtre tarafından tutulurdu. Ancak çalışmalar, 104. elementin hafniyumun kimyasal bir analoğu olduğunu göstermiştir. Bu en önemli adımdır. Periyodik tabloyu yeni elementlerle doldurmaya yönelik.

Daha sonra Dubna'da 105 numaralı elementin kimyasal özellikleri incelendi. Klorürlerinin, hafniyum klorürlerden daha düşük, ancak niyobyum klorürlerden daha yüksek bir sıcaklıkta hedeften hareket ettikleri tüpün yüzeyinde adsorbe edildiği ortaya çıktı. Yalnızca kimyasal özellikleri tantala benzeyen bir elementin atomları bu şekilde davranabilir. Periyodik tabloya bakın: tantalın kimyasal bir analoğu - element No. 105! Bu nedenle, 105. elementin atomlarının yüzeyindeki adsorpsiyon deneyleri, bu elementin özelliklerinin periyodik tabloya göre tahmin edilenlerle örtüştüğünü doğruladı."

, plütonyum), yıldızların fotosferlerinde (teknetyum ve muhtemelen prometyum), süpernova kabuklarında (kaliforniyum ve muhtemelen bozunma ürünleri - berkelyum, küriyum, amerikyum ve daha hafif olanlar).

Yapay olarak sentezlenmeden önce doğada bulunan son element fransiyumdur (1939). Sentezlenen ilk kimyasal element 1937'de teknesyumdu. 2012 yılı itibariyle atom numarası 118 olan ununoktiyuma kadar olan elementler nükleer füzyon veya fisyon yoluyla sentezlenmiş ve aşağıdaki süper ağır transuranyum elementlerinin sentezlenmesi için girişimlerde bulunulmuştur. Yeni transaktinoidlerin ve süperaktinoidlerin sentezi devam ediyor.

Birkaç yeni elementi ve onlarca veya yüzlerce yeni izotopu sentezleyen en ünlü laboratuvarlar, adını taşıyan Ulusal Laboratuvardır. Lawrence Berkeley ve Livermore Ulusal Laboratuvarı (ABD), Dubna'da (SSCB / Rusya), Avrupa (Almanya), Cambridge Üniversitesi Cavendish Laboratuvarı (İngiltere), (Japonya) ve diğerleri.Son yıllarda Amerika'daki elementlerin sentezi, Rusya'daki merkezlerde Alman ve Uluslararası ekipler çalışıyor.

Sentezlenen elementlerin ülkeye göre keşfi

SSCB, Rusya

Amerika Birleşik Devletleri

Almanya

Tartışmalı öncelikler ve ortak sonuçlar

Bir dizi unsur için öncelik, IUPAC ve IUPAP ortak komisyonunun kararına göre eşit olarak onaylanır veya tartışmalı kalır:

ABD ve İtalya

Rusya ve Almanya

Rusya ve Japonya

"Sentezlenmiş kimyasal elementler" makalesi hakkında yorum yazın

Notlar

Bağlantılar

30 piksel	[[ Vikisöz'de
	[[Modül:Wikidata/Interproject'in 17. satırında Lua hatası: "wikibase" alanını (sıfır değer) indekslemeye çalışın. |Sentezlenen kimyasal elementler]] Vikikaynak'ta
30 piksel	[((localurl:Commons:Kategori: Lua hatası: callParserFunction: "#property" işlevi bulunamadı. ))?uselang=ru Sentezlenen kimyasal elementler] Wikimedia Commons'ta

• “Rus Nükleer ve Uzay Endüstrileri” web sitesindeki elementlerin sentezi hakkında, ,
• Elementlerin sentezi hakkında “Sanal Periyodik Tablo” web sitesinde,
• Sitedeki elementlerin sentezi hakkında,

Sentezlenmiş Kimyasal Elementleri karakterize eden bir alıntı

– Onlarla ne yapacağız? – Stella sarsılarak içini çekti ve bir araya toplanmış çocukları işaret etti. – Buradan ayrılmanın imkânı yok.
Sakin ve çok üzgün bir ses duyulduğunda cevap verecek zamanım olmadı:
"Tabii ki izin verirsen onlarla kalacağım."
Birlikte ayağa fırladık ve arkamıza döndük; konuşan Mary'nin kurtardığı adamdı... Ve bir şekilde onu tamamen unuttuk.
- Nasıl hissediyorsun? – Mümkün olduğunca dostça sordum.
Açıkçası bu kadar yüksek bir bedel karşılığında kurtarılan bu talihsiz yabancıya zarar vermek istemedim. Bu onun hatası değildi ve Stella ile ben bunu çok iyi anlıyorduk. Ancak kaybın korkunç acısı hâlâ gözlerimi öfkeyle bulandırıyordu ve bunun onun için çok ama çok haksızlık olduğunu bilmeme rağmen kendimi toparlayamadım ve bu korkunç acıyı kendimden uzaklaştıramadım ve onu "sonraya" bıraktım. Tamamen yalnız kaldığımda ve kendimi "köşeme" kilitlediğimde, acı ve çok ağır gözyaşları dökebiliyordum... Ayrıca yabancının bir şekilde benim "reddedilmemi" ve dolayısıyla onun da onu hissetmesinden çok korkuyordum. kurtuluş önemini yitirecek ve kötülüğe karşı kazanılacak zaferin güzelliği uğruna arkadaşlarımın öldüğü... Bu nedenle kendimi toparlamaya çalıştım ve olabildiğince içten gülümseyerek sorumun cevabını bekledim.
Adam üzgün bir şekilde etrafına baktı, görünüşe göre burada ne olduğunu ve bunca zamandır kendisine neler olduğunu tam olarak anlamamıştı...
"Peki, neredeyim?" diye sordu sakince, sesi heyecandan boğuktu. -Nasıl bir yer burası bu kadar berbat? Hatırladığım gibi değil... Sen kimsin?
- Biz arkadaşız. Ve kesinlikle haklısın, burası pek de hoş bir yer değil... Biraz daha ileride ise yerler genellikle son derece korkutucu. Arkadaşımız burada yaşadı, öldü...
- Özür dilerim küçükler. Arkadaşın nasıl öldü?
Stella üzüntüyle, "Onu öldürdün," diye fısıldadı.
Donup kaldım, arkadaşıma baktım... Bu, çok iyi tanıdığım, "kesinlikle" herkese üzülen ve asla kimseye acı çektirmeyen "güneşli" Stella tarafından söylenmemişti!.. Ama görünüşe göre, kaybın acısı, benim gibi, ona da "herkese ve her şeye" karşı bilinçsiz bir öfke duygusu veriyordu ve bebek bunu henüz kendi içinde kontrol edemiyordu.
“Ben mi?!..” diye bağırdı yabancı. – Ama bu doğru olamaz! Ben asla kimseyi öldürmedim!..
Onun mutlak doğruyu söylediğini hissediyorduk ve başkalarının suçunu onun üzerine yıkmaya hakkımız olmadığını biliyorduk. Bu nedenle tek kelime bile etmeden birlikte gülümsedik ve burada gerçekte ne olduğunu hemen hızlıca anlatmaya çalıştık.
Adam uzun süre mutlak bir şok halindeydi... Görünüşe göre duyduğu her şey ona çılgınca geliyordu ve gerçekte olduğu şeyle ve bu kadar korkunç bir kötülük hakkında ne hissettiğiyle kesinlikle örtüşmüyordu ki bu da ona uymuyordu. normal insan çerçevelerine...
- Bütün bunları nasıl telafi edebilirim?!.. Sonuçta yapamam? Peki bununla nasıl yaşarız?!.. - Kafasını tuttu... - Kaç kişiyi öldürdüm, söyle bana!.. Bunu söyleyebilen var mı? Arkadaşlarından ne haber? Bunu neden yaptılar? Ama neden?!!!..
– Böylece yaşaman gerektiği gibi yaşayabilirsin... İstediğin gibi... Ve birinin istediği gibi değil... Başkalarını öldüren Kötülüğü öldürmek için. Muhtemelen bu yüzden..." dedi Stella üzüntüyle.
- Bağışla beni canım... Bağışla beni... Eğer yapabilirsen... - adam tamamen ölmüş gibi görünüyordu ve birdenbire çok kötü bir duyguyla "iğrendim"...
- Yapmıyorum! - diye öfkeyle bağırdım. - Artık yaşamalısın! Onların tüm fedakarlıklarını geçersiz kılmak mı istiyorsunuz? Düşünmeye bile cesaret etme! Artık onların yerine iyilik yapacaksın! Doğru olacak. Ve “ayrılmak” en kolay şeydir. Ve artık böyle bir hakkınız yok.
Yabancı bana şaşkınlıkla baktı, görünüşe göre bu kadar şiddetli bir "haklı" öfke patlaması beklemiyordu. Sonra üzgün bir şekilde gülümsedi ve sessizce şöyle dedi:
-Nasıl sevdin onları!.. Kimsin sen kızım?
Boğazım çok ağrıyordu ve bir süre tek kelime bile edemedim. Bu kadar ağır bir kayıp çok acı vericiydi ama aynı zamanda bu “huzursuz” insan için de üzüldüm, ah, böyle bir yükle var olmak ne kadar zor olurdu…
- Ben Svetlana'yım. Bu da Stella. Burada sadece takılıyoruz. Fırsat buldukça arkadaşlarımızı ziyaret ederiz veya birine yardım ederiz. Doğru, artık hiç arkadaşım kalmadı...
- Affet beni Svetlana. Gerçi her seferinde senden af ​​dilesem bile bu muhtemelen hiçbir şeyi değiştirmeyecek... Olan oldu ve ben hiçbir şeyi değiştiremem. Ama olacakları değiştirebilirim, değil mi? - adam gökyüzü gibi mavi gözleriyle bana baktı ve gülümseyerek, hüzünlü bir gülümsemeyle şöyle dedi: - Ve yine de... Seçimimde özgür olduğumu mu söylüyorsun?.. Ama ortaya çıktı - o kadar da özgür değil canım ... Daha çok kefarete benziyor... Ben de buna katılıyorum elbette. Ama arkadaşların için yaşamak zorunda olmam senin seçimin. Çünkü onlar benim için canlarını verdiler... Ama ben bunu istemedim değil mi?.. Dolayısıyla bu benim seçimim değil...

Şu anda bilinen 26 transuranyum elementinden 24'ü gezegenimizde bulunmuyor. İnsan tarafından yaratıldılar. Ağır ve süper ağır elementler nasıl sentezlenir?
Otuz üç varsayılan elementten oluşan ilk liste, Bedenlerin En Basit Bileşenleri olarak kabul edilebilecek tüm Doğa Krallıklarına ait Maddeler Tablosu, 1789'da Antoine Laurent Lavoisier tarafından yayımlandı. İçinde oksijen, nitrojen, hidrojen, on yedi metal ve diğer birkaç gerçek elementin yanı sıra ışık, kalori ve bazı oksitler ortaya çıktı. Ve 80 yıl sonra Mendeleev Periyodik Tabloyu bulduğunda kimyagerler 62 elementi biliyordu. 20. yüzyılın başlarında, bazıları henüz keşfedilmemiş olsa da, hidrojenden uranyuma kadar doğada 92 elementin var olduğuna inanılıyordu.Bununla birlikte, 19. yüzyılın sonunda bilim adamları elementlerin varlığını varsaydılar. Periyodik tablodaki uranyumun (transuranlar) ardından, ancak onları bulmak imkansızdı. Artık yerkabuğunun eser miktarda 93 ve 94 numaralı elementler (neptunyum ve plütonyum) içerdiği bilinmektedir. Ancak tarihsel olarak bu elementler ilk önce yapay olarak elde edildi ve ancak daha sonra minerallerin bileşiminde keşfedildi.
94 ilk elementten 83'ü ya sabit ya da uzun ömürlü izotoplara sahiptir; yarı ömürleri Güneş Sistemi'nin yaşıyla karşılaştırılabilir (gezegenimize proto-gezegensel bir buluttan geldiler). Geriye kalan 11 doğal elementin ömrü çok daha kısa olduğundan yer kabuğunda ancak radyoaktif bozunmalar sonucu ortaya çıkarlar. kısa zaman. Peki ya 95'ten 118'e kadar diğer tüm elementler? Gezegenimizde hiçbiri yok. Hepsi yapay olarak elde edildi.
İlk yapay
Yapay unsurların yaratılması uzun Hikaye. Bunun temel olasılığı 1932'de Werner Heisenberg ve Dmitry Ivanenko'nun atom çekirdeğinin proton ve nötronlardan oluştuğu sonucuna varmasıyla netleşti. İki yıl sonra Enrico Fermi'nin grubu, uranyumu yavaş nötronlarla ışınlayarak transuranyum üretmeye çalıştı. Uranyum çekirdeğinin bir veya iki nötron yakalayacağı, ardından beta bozunmasına uğrayarak 93 veya 94 numaralı elementleri üreteceği varsayılmıştı. Hatta Fermi'nin 1938'deki Nobel konuşmasında ausonium ve hesperium olarak adlandırdığı transuranların keşfini duyurmak için acele ettiler. Bununla birlikte, Alman radyokimyacıları Otto Hahn ve Fritz Strassmann, Avusturyalı fizikçi Lise Meitner ile birlikte kısa sürede Fermi'nin yanıldığını gösterdi: bu nüklidler, uranyum çekirdeklerinin yaklaşık olarak aynı kütleye sahip parça çiftlerine bölünmesinden kaynaklanan, zaten bilinen elementlerin izotoplarıydı. . Aralık 1938'de yapılan bu keşif, bir nükleer reaktör ve atom bombası yaratılmasını mümkün kıldı Sentezlenen ilk element, transuranyum değil, Mendeleev'in öngördüğü ekamanganezdi. Bunu çeşitli cevherlerde aradılar ama işe yaramadı. Ve 1937'de, daha sonra teknetyum (Yunanca ??? - yapay) olarak adlandırılan ekamangan, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndaki bir siklotronda hızlandırılan bir molibden hedefine döteryum çekirdeklerinin ateşlenmesiyle elde edildi.
Hafif mermiler
93'ten 101'e kadar olan elementler, uranyum çekirdeklerinin veya sonraki transuranyum çekirdeklerinin nötronlar, döteryumlar (döteryum çekirdekleri) veya alfa parçacıkları (helyum çekirdekleri) ile etkileşimi yoluyla elde edildi. Buradaki ilk başarı, 1940 yılında Fermi'nin fikri üzerinde çalışan neptunyum-239'u sentezleyen Amerikalı Edwin McMillan ve Philip Abelson tarafından elde edildi: yavaş nötronların uranyum-238 tarafından yakalanması ve ardından uranyum-239'un beta bozunması. 94. element - plütonyum - ilk kez 1941'in başlarında Berkeley'deki California Üniversitesi'nin siklotronunda uranyumun döteron bombardımanı ile elde edilen neptunyum-238'in beta bozunması incelenirken keşfedildi. Ve kısa süre sonra, yavaş nötronların etkisi altındaki plütonyum-239'un uranyum-235'ten daha kötü bölünemediği ve atom bombasının dolgusu olarak hizmet edebileceği anlaşıldı. Bu nedenle, bu elementin üretimi ve özellikleri hakkındaki tüm bilgiler sınıflandırıldı ve MacMillan, Glenn Seaborg'un (keşifleri için paylaştıkları) makalesi Nobel Ödülü 1951) ve meslektaşlarının ikinci transuranyumla ilgili mesajı ancak 1946'da basıldı. Amerikalı yetkililer ayrıca 1944'ün sonunda Seaborg'un grubu tarafından uranyumun ürünlerinden izole edilen 95. element olan amerikyumun keşfinin yayınlanmasını da erteledi. Bir nükleer reaktörde neredeyse altı yıl boyunca plütonyumun nötron bombardımanı. Birkaç ay önce, aynı ekipten fizikçiler, uranyum-239'un hızlandırılmış alfa parçacıklarıyla bombardıman edilmesiyle sentezlenen, atom ağırlığı 242 olan element 96'nın ilk izotopunu elde ettiler. Pierre ve Marie Curie'nin bilimsel başarılarından dolayı Curium adını aldı ve böylece fizik ve kimya klasiklerinin onuruna transuranları adlandırma geleneğini başlattı. California Üniversitesi'ndeki 60 inçlik siklotron, yaratılışın yeri oldu. üç element daha, 97, 98 ve 101. İlk ikisine doğum yerlerine göre isim verildi; berkelyum ve kaliforniyum. Berkeley, Aralık 1949'da bir amerikan hedefinin alfa parçacıklarıyla bombalanmasıyla ve iki ay sonra kaliforniyumun aynı küriyum bombardımanıyla sentezlenmesiyle sentezlendi. 99. ve 100. elementler, aynştaynyum ve fermiyum, Eniwetak Atolü bölgesinde toplanan numunelerin radyokimyasal analizi sırasında keşfedildi; burada 1 Kasım 1952'de Amerikalılar on megatonluk termonükleer yük "Mike"ı patlattı. kabuğu uranyum-238'den yapılmıştır. Patlama sırasında, uranyum çekirdekleri on beşe kadar nötron emdi, ardından bu elementlerin oluşumuna yol açan beta bozunma zincirlerine maruz kaldılar. Element 101, mendelevyum, 1955'in başlarında keşfedildi. Seaborg, Albert Ghiorso, Bernard Harvey, Gregory Choppin ve Stanley Thomson, altın folyo üzerinde elektrolitik olarak biriktirilen yaklaşık bir milyar einsteinyum atomuna (bu çok küçüktü, ancak artık yoktu) alfa parçacığı bombardımanına maruz kaldı. Son derece yüksek ışın yoğunluğuna (saniyede 60 trilyon alfa parçacığı) rağmen yalnızca 17 mendelevyum atomu elde edildi, ancak bunların radyasyon ve kimyasal özellikleri belirlendi.
Ağır iyonlar
Mendelevyum, nötronlar, döteronlar veya alfa parçacıkları kullanılarak üretilen son transuranyumdu. Aşağıdaki elementleri elde etmek için, o zamanlar üretilmesi imkansız olan 100 numaralı element olan fermiyumdan hedefler gerekiyordu (fermiyum şimdi bile nükleer reaktörlerde nanogram miktarlarda elde ediliyor).Bilim adamları farklı bir yol izlediler: çekirdekleri aşağıdakileri içeren iyonize atomları kullandılar: Hedefleri bombalamak için ikiden fazla protona (ağır iyonlar) denir. İyon ışınlarını hızlandırmak için özel hızlandırıcılara ihtiyaç vardı. Bu tür ilk makine olan HILAC (Ağır İyon Doğrusal Hızlandırıcı) 1957'de Berkeley'de fırlatıldı, ikincisi U-300 siklotron ise 1960'ta Dubna'daki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü'nün Nükleer Reaksiyonlar Laboratuvarı'nda fırlatıldı. Daha sonra Dubna'da daha güçlü U-400 ve U-400M birimleri devreye alındı. Bir diğer hızlandırıcı olan UNILAC (Evrensel Doğrusal Hızlandırıcı), 1975 yılının sonlarından itibaren Darmstadt'ın ilçelerinden Wickshausen'deki Alman Helmholtz Ağır İyon Araştırma Merkezi'nde faaliyet göstermektedir. Kurşun, bizmut, uranyumdan oluşan hedeflerin bombardımanı sırasında veya ağır iyonlara sahip, yüksek derecede uyarılmış (sıcak) çekirdeklere sahip, ya parçalanan ya da nötronların emisyonu (buharlaşması) yoluyla fazla enerjiyi açığa çıkaran transuranyum. Bazen bu çekirdekler bir veya iki nötron yayar ve ardından başka dönüşümlere (örneğin alfa bozunması) uğrarlar. Bu tür sentezlere soğuk denir. Darmstadt'ta onun yardımıyla 107'den (borium) 112'ye (copernicium) kadar sayıları olan elementler elde edildi. Aynı şekilde 2004 yılında Japon fizikçiler 113. elementin bir atomunu yarattılar (bir yıl önce Dubna'da elde edilmişti). Sıcak füzyon sırasında yeni doğan çekirdekler üçten beşe kadar daha fazla nötron kaybeder. Bu şekilde Berkeley ve Dubna, liderliği altında dokuz yeni elementin yaratıldığı Glenn Seaborg'un onuruna 102'den (nobelium) 106'ya (seaborgium) kadar elementleri sentezlediler. Daha sonra Dubna'da, 113'ten 118'e kadar en büyük altı süper ağır sıklet bu şekilde yapıldı. Uluslararası Birlik Teorik ve Uygulamalı Kimya (IUPAC, Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği) şu ana kadar yalnızca 114. (flerovyum) ve 116. (livermoryum) elementlerin adlarını onayladı.
Sadece üç atom
Geçici adı ununoctium ve sembolü Uuo olan 118. element (IUPAC kurallarına göre, elementlerin geçici adları, atom numaralarının basamaklarının adlarının Latince ve Yunanca köklerinden oluşur, un-un-oct (ium) - 118) iki bilimsel grubun ortak çabalarıyla yaratıldı: Yuri Oganesyan liderliğindeki Dubna ve Seaborg'un öğrencisi Kenton Moody liderliğindeki Livermore Ulusal Laboratuvarı. Ununoktiyum periyodik tabloda radonun altında bulunur ve bu nedenle soy gaz olabilir. Bununla birlikte, fizikçiler bu elementin kütle numarası 294 (118 proton, 176 nötron) ve yarılanma ömrü yaklaşık bir milisaniye olan yalnızca üç atomunu oluşturduğundan kimyasal özellikleri henüz belirlenmemiştir: 2002'de iki ve 2002'de bir. 2005. Kaliforniya-249'dan (98 proton, 151 nötron) yapılmış bir hedefin, U-400 hızlandırıcısında hızlandırılmış, atom kütlesi 48 (20 proton ve 28 nötron) olan kalsiyumun ağır izotopunun iyonlarıyla bombalanmasıyla elde edildiler. Toplam kalsiyum "mermisi" sayısı 4,1x1019 idi, bu nedenle Dubna "ununoktiyum jeneratörünün" üretkenliği son derece düşük. Ancak Kenton Moody'ye göre U-400, dünyada 118. elementin sentezlenmesinin mümkün olduğu tek makinedir: "Uranyum ötesi maddelerin sentezine ilişkin her deney serisi, nükleer maddenin yapısı hakkında yeni bilgiler ekler; Süper ağır çekirdeklerin özelliklerini modellemek için kullanılır. Kenton Moody, özellikle 118. elementin sentezi üzerinde yapılan çalışmaların önceki birkaç modelin atılmasını mümkün kıldığını hatırlıyor. - İçeriğindeki ağır elementler nedeniyle hedefi kaliforniyumdan yaptık. gerekli miktarlar mevcut değildi. Kalsiyum-48, ana izotopu kalsiyum-40'a kıyasla sekiz ekstra nötron içerir. Çekirdeği kaliforniyum çekirdeğiyle birleşince 179 nötronlu çekirdek oluştu. Oldukça heyecanlıydılar ve bu nedenle özellikle kararsız durumdaydılar ve nötron saçarak hızla bu durumdan çıktılar. Sonuç olarak 118 numaralı elementin 176 nötronlu bir izotopunu elde ettik. Ve bunlar tam bir elektron setine sahip gerçek nötr atomlardı! Biraz daha uzun yaşasalardı, onların durumu yargılanabilirdi. kimyasal özellikler».
Metuşelah sayı 117
Ununseptium olarak da bilinen 117. element daha sonra Mart 2010'da elde edildi. Bu element, daha önce olduğu gibi kalsiyum-48 iyonlarının Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda sentezlenen berkelyum-249'dan yapılmış bir hedefe ateşlendiği aynı U-400 makinesinde doğdu. Berkelyum ve kalsiyum çekirdekleri çarpıştığında yüksek derecede uyarılmış ununseptium-297 çekirdeği (117 proton ve 180 nötron) ortaya çıktı. Deneyciler, beşi her biri dört nötronu buharlaştırarak ununseptium-293'e dönüşen ve geri kalanı üç nötron yayarak ununseptium-294'e yol açan altı çekirdek elde etmeyi başardılar.Ununoktiyum ile karşılaştırıldığında, ununseptium'un gerçek bir Methuselah olduğu ortaya çıktı. Daha hafif izotopun yarı ömrü 14 milisaniye, daha ağır olanın ise 78 milisaniye kadardır! 2012 yılında Dubna fizikçileri ununseptium-293'ün beş atomunu ve daha sonra her iki izotopun birkaç atomunu daha elde etti. 2014 baharında Darmstadt'lı bilim adamları, ikisi 294 atom kütlesine sahip olan 117 numaralı elementin dört çekirdeğinin sentezini bildirdiler. Alman bilim adamları tarafından ölçülen bu "ağır" ununseptiyumun yarı ömrü yaklaşık 51 milisaniyeydi ( bu, Dubna'dan bilim adamlarının tahminleriyle tamamen örtüşüyor) Şimdi Darmstadt'ta, süper iletken mıknatıslar üzerinde ağır iyonların 119 ve 120 numaralı elementlerin sentezine izin verecek yeni bir doğrusal hızlandırıcısı için bir proje hazırlıyorlar. Yeni bir siklotron DS-280'in inşa edildiği Dubna'da da benzer planlar uygulanıyor. Sadece birkaç yıl içinde yeni süper ağır transuranyumların sentezinin mümkün hale gelmesi mümkün. Ve 184 nötronla 120'nci, hatta 126'ncı elementin yaratılması ve kararlılık adasının keşfi gerçek olacak.
Uzun yaşam istikrar adasında
Çekirdeklerin içinde, atomların elektron kabuklarına benzeyen proton ve nötron kabukları vardır. Tamamen dolu kabuklara sahip çekirdekler, kendiliğinden dönüşümlere karşı özellikle dirençlidir. Bu tür kabuklara karşılık gelen nötron ve proton sayılarına sihir denir. Bunlardan bazıları deneysel olarak belirlendi; bunlar 2, 8, 20 ve 28'dir.Kabuk modelleri, süper ağır çekirdeklerin "sihirli sayılarını" teorik olarak hesaplamayı mümkün kılar - ancak tam bir garanti olmaksızın. 184 nolu nötron sayısının sihirli olmasını beklemek için nedenler var. 114, 120 ve 126 numaralı protonlara karşılık gelebilir ve ikincisi yine büyülü olmalıdır. Eğer durum böyleyse, her biri 184 nötron içeren 114., 120. ve 126. elementlerin izotopları, periyodik tablodaki komşularından çok daha uzun süre (dakikalar, saatler ve hatta yıllar) yaşayacaktır (tablonun bu alanı genellikle istikrar adası olarak adlandırılır). Bilim insanları en büyük umutlarını çift sihirli çekirdeğe sahip son izotopa bağlıyor.
Dubninsky yöntemi

Ağır bir iyon hedefin nükleer kuvvetleri bölgesine girdiğinde uyarılmış durumda bir bileşik çekirdek oluşturulabilir. Ya yaklaşık olarak eşit kütleye sahip parçalara ayrışır ya da birkaç nötron yayar (buharlaştırır) ve temel (uyarılmamış) duruma geçer.
Darmstadt ekip üyesi Alexander Yakushev şöyle açıklıyor: "113'ten 118'e kadar olan öğeler, Yuri Oganesyan'ın önderliğinde Dubna'da geliştirilen olağanüstü bir yönteme dayanarak oluşturuldu." - Oganesyan, Darmstadt'taki hedeflere ateş etmek için kullanılan nikel ve çinko yerine çok daha düşük atom kütlesine sahip bir izotop olan kalsiyum-48'i aldı. Gerçek şu ki, hafif çekirdeklerin kullanılması, bunların hedef çekirdeklerle füzyon olasılığını arttırmaktadır. Kalsiyum-48 çekirdeği de 20 proton ve 28 nötrondan oluştuğu için iki kat büyülüdür. Dolayısıyla Oganesyan'ın seçimi, hedefe ateş edildiğinde ortaya çıkan bileşik çekirdeklerin hayatta kalmasına büyük katkı sağladı. Sonuçta bir çekirdek, ancak doğumdan hemen sonra parçalara ayrılmazsa birkaç nötron saçabilir ve yeni bir uranyum ötesi oluşturabilir. Süper ağır elementleri bu şekilde sentezlemek için Dubna fizikçileri, ABD'de üretilen transuranyumdan hedefler belirlediler; önce plütonyum, sonra amerika, küriyum, kaliforniyum ve son olarak berkelyum. Doğada kalsiyum-48 sadece %0,7'dir. Pahalı bir prosedür olan elektromanyetik ayırıcılar kullanılarak çıkarılır. Bu izotopun bir miligramının maliyeti yaklaşık 200 dolardır. Bu miktar bir hedefi bir veya iki saat boyunca bombalamak için yeterlidir ve deneyler aylarca sürer. Hedeflerin kendileri daha da pahalı, fiyatları bir milyon dolara ulaşıyor. Elektrik faturalarını ödemek de oldukça pahalıya mal oluyor; ağır iyon hızlandırıcılar megavatlarca güç tüketiyor. Genel olarak süper ağır elementlerin sentezi ucuz bir zevk değil.”