Jaksotaulukkoon on lisätty neljä uutta elementtiä

Jaksotaulukon seitsemäs rivi. Kuva: Wikimedia Commons

Jaksotaulukon seitsemäs rivi. Kuva: Wikimedia Commons

LähettäjäDavid estää,Australian kansallinen yliopisto

Tapauksessa, joka ei todennäköisesti koskaan toistu, viime viikolla syntyi neljä uutta erittäin raskasta elementtiäsamanaikaisestilisätään jaksottaiseen taulukkoon. Neljän lisääminen kerralla on melkoinen saavutus, mutta kilpailu uusien löytämiseksi on käynnissä.

Vuonna 2012 kansainväliset puhtaan ja sovelletun kemian liitot (IUPAC) ja puhdas ja sovellettu fysiikka (IUPAP) antoi viiden riippumattoman tiedemiehen tehtäväksi arvioida elementtien 113, 115, 117 ja 118 löytämistä koskevat väitteet. Mittaukset oli tehty ydinfysiikan kiihdytinlaboratorioissa Venäjällä (Dubna) ja Japanissa (RIKEN) vuosina 2004–2012.

Viime vuoden lopulla, 30. joulukuuta 2015, IUPACilmoittijoka väittää löytäneensäkaikki neljäuudet elementit hyväksyttiin.

Tämä täydentää jaksollisen taulukon seitsemännen rivin ja tarkoittaa, että kaikki alkuaineet vedyn (jonka ytimessä on vain yksi protoni) ja alkuaineen 118 (jossa on 118 protonia) välillä on nyt virallisesti löydetty.

Löydön jännityksen jälkeen tiedemiehillä on nyt nimeämisoikeudet. Japanin tiimi ehdottaa elementin 113 nimeä. Venäjän ja Yhdysvaltojen yhteisryhmät tekevät ehdotuksia osista 115, 117 ja 118. Nämä nimet arvioidaan IUPAC: n toimesta, ja kun ne on hyväksytty, niistä tulee uusia nimiä, joita tutkijat ja opiskelijat täytyy muistaa.



IUPAC on antanut väliaikaiset nimet kaikille superraskaille elementeille (jopa 999!) Niiden löytämiseen ja nimeämiseen asti. Elementti 113 tunnetaan ununtriumina (Uut), 115 on ununpentium (Uup), 117 on ununseptium (Uus) ja 118 ununoctium (Uuo). Fyysikot eivät itse asiassa käytä näitä nimiä, vaan viittaavat niihin esimerkiksi 'elementtinä 118'.

Erittäin raskaat elementit

Rutherfordiumia raskaampia elementtejä (elementti 104) kutsutaan erittäin raskaiksi. Niitä ei löydy luonnosta, koska ne altistuvat radioaktiiviselle hajoamiselle kevyemmille elementeille.

Keinotekoisesti luotuilla superraskailla ytimillä on rappeutumisaika nanosekuntien ja minuuttien välillä. Mutta pidemmän iän (enemmän neutronirikkaita) superraskaita ytimiä odotetaan sijaitsevan ns.vakauden saari”, Paikka, jossa pitäisi olla neutronirikkaita ytimiä, joilla on erittäin pitkä puoliintumisaika.

Tällä hetkellä löydettyjen uusien elementtien isotoopit ovat tämän saaren 'rannalla', koska emme voi vielä päästä keskustaan.


Miten nämä uudet elementit luotiin maan päälle?

Erittäin raskaiden elementtien atomit valmistetaan ydinfuusiolla. Kuvittele, että kosketat kahta vesipisaraa - ne 'napsahtavat yhteen' pintajännityksen vuoksi muodostaen suuremman pisaran.

Raskaiden ytimien fuusion ongelma on protonien suuri määrä molemmissa ytimissä. Tämä luo voimakkaan vastenmielisen sähkökentän. Raskaan ionin kiihdytintä on käytettävä tämän vastenmielisyyden voittamiseen törmäämällä kahteen ytimeen ja sallimalla ydinpintojen koskettaa.

Tämä ei riitä, koska kahden koskettavan pallomaisen ytimen on muutettava muotoaan muodostaen kompakti yksittäinen pisara ydinmateriaalia - superraskas ydin.

Osoittautuu, että tämä tapahtuu vain muutamissa 'onnekkaissa' törmäyksissä, vain yksi miljoonasta.

On vielä yksi este; superraskas ydin hajoaa erittäin todennäköisesti lähes välittömästi fissiolla. Jälleen vain yksi miljoonasta selviytyy, jotta siitä tulee superraskas atomi, joka tunnistetaan sen ainutlaatuisesta radioaktiivisesta hajoamisesta.

Erittäin raskaiden elementtien luomisen ja tunnistamisen prosessi vaatii siten laajamittaisia ​​kiihdytyslaitteita, hienostuneita magneettierottimia, tehokkaita ilmaisimia jaaika.

Alkuaineen 113 kolmen atomin löytäminen Japanista kesti 10 vuottajälkeenkokeelliset laitteet oli kehitetty.

Näiden uusien elementtien löytämisestä saatava hyöty tulee parantamaan atomiytimen malleja (joissa on sovelluksia ydinlääketieteessä ja elementtien muodostumisessa maailmankaikkeudessa) ja testaamassa ymmärrystämme atomien relativistisista vaikutuksista (yhä tärkeämpiä raskaiden kemiallisten ominaisuuksien kannalta) elementtejä). Se auttaa myös parantamaan ymmärrystämme kvanttijärjestelmien monimutkaisista ja peruuttamattomista vuorovaikutuksista yleensä.

Kilpailu lisää elementtejä

Kilpailu on nyt käynnissä elementtien 119 ja 120 tuottamiseksi. Kalsium-48 (Ca-48) ammuksen ytimessä-jota on käytetty menestyksekkäästi uusien hyväksyttyjen alkuaineiden muodostamiseen-on liian vähän protoneja, eikä tällä hetkellä ole kohdeytimiä, joissa olisi enemmän protoneja. Kysymys kuuluu, mikä raskaampi ammuksen ydin on paras käyttää.

Tämän tutkimiseksi Darmstadtissa ja Mainzissa sijaitsevan saksalaisen superraskaiden elementtien tutkimusryhmän johtaja ja tiimin jäsenet matkustivat äskettäin Australian kansalliseen yliopistoon.

He käyttivät ainutlaatuista ANU: takokeellisia kykyjä, jota Australian hallitus tukeeNCRIS -ohjelma, fissioominaisuuksien mittaamiseksi useille ydinreaktioita muodostavalle elementille 120. Tulokset ohjaavat tulevia kokeitaSaksauusien superraskaiden elementtien muodostamiseksi.

Näyttää varmalta, että käyttämällä samanlaisia ​​ydinfuusioreaktioita elementin 118 ylittäminen on vaikeampaa kuin sen saavuttaminen. Mutta tämä oli tunne elementin 112 löytämisen jälkeen, joka havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1996. Ja kuitenkin uusi lähestymistapa, joka käytti Ca-48-ammuksia, mahdollisti vielä kuuden elementin löytämisen.

Ydinfyysikot tutkivat jo erityyppisiä ydinreaktioita tuottaakseen superheavies, ja joitakin lupaavia tuloksia on jo saavutettu. Siitä huolimatta se tarvitsisi valtavan läpimurron nähdäkseen neljä uutta ydintä lisättäväksi jaksottaiseen taulukkoon kerralla, kuten olemme juuri nähneet.

Nautitko ForVM: stä? Tilaa ilmainen päivittäinen uutiskirjeemme tänään!

Keskustelu

David estää, Johtaja, raskaan ionin kiihdytin,Australian kansallinen yliopisto

Tämä artikkeli julkaistiin alun perinKeskustelu. Luealkuperäinen artikkeli.