Kā tiek atklāti jauni elementi?

Jauni elementi un periodiskā tabula

Var tikt atrasti jauni elementi, lai aizpildītu nepilnības un papildinātu periodisko tabulu. Jāps Hārts, Getty Images

Dmitrijs Mendeļejevs tiek uzskatīts par pirmās periodiskās tabulas izveidi, kas atgādina mūsdienu periodiskā tabula . Viņa tabula sakārtoja elementus, palielinot atomu svars (mēs izmantojam atomskaitlis šodien ). Viņš varēja redzēt atkārtotas tendences vai periodiskums elementu īpašībās. Viņa tabulu varēja izmantot, lai prognozētu neatklātu elementu esamību un īpašības.

Kad paskatās uz mūsdienu periodiskā tabula , jūs neredzēsit atstarpes un atstarpes elementu secībā. Jauni elementi vairs nav precīzi atklāti. Tomēr tos var izgatavot, izmantojot daļiņu paātrinātājus un kodolreakcijas. A jauns elements ir izgatavots pievienojot protonu (vai vairāk nekā vienu) vai neitronu uz jau esošu elementu. To var izdarīt, sagraujot protonus vai neitronus atomos vai saduroties atomiem viens ar otru. Dažiem pēdējiem tabulas elementiem būs cipari vai nosaukumi atkarībā no izmantotās tabulas. Visi no jauni elementi ir ļoti radioaktīvi. Ir grūti pierādīt, ka esat izveidojis jaunu elementu, jo tas tik ātri sabojājas.

Galvenie ieteikumi: kā tiek atklāti jauni elementi

• Lai gan pētnieki ir atraduši vai sintezējuši elementus ar atomu skaitu no 1 līdz 118 un periodiskā tabula šķiet pilna, visticamāk, tiks izveidoti papildu elementi.
• Supersmagie elementi tiek izgatavoti, satriecot jau esošus elementus ar protoniem, neitroniem vai citiem atomu kodoliem. Tiek izmantoti transmutācijas un saplūšanas procesi.
• Daži smagāki elementi, iespējams, rodas zvaigznēs, taču, tā kā tiem ir tik īss pussabrukšanas periods, tie nav izdzīvojuši, lai tos atrastu uz Zemes.
• Šobrīd problēma ir mazāka par jaunu elementu izveidi, nevis to atklāšanu. Radītie atomi bieži sadalās pārāk ātri, lai tos atrastu. Dažos gadījumos verifikāciju var iegūt, novērojot meitas kodolus, kas ir sabrukuši, bet nevarēja rasties nevienas citas reakcijas rezultātā, izņemot vēlamā elementa izmantošanu kā vecāku kodolu.

Procesi, kas rada jaunus elementus

Mūsdienās uz Zemes sastopamie elementi ir dzimuši zvaigznēs nukleosintēzes ceļā vai arī tie veidojās kā sabrukšanas produkti. Visi elementi no 1 (ūdeņradis) līdz 92 (urāns) sastopami dabā, lai gan elementi 43, 61, 85 un 87 rodas torija un urāna radioaktīvās sabrukšanas rezultātā. Neptūnijs un plutonijs tika atklāti arī dabā, ar urānu bagātajos ieži. Šie divi elementi radās neitronu uztveršanas rezultātā ar urānu:

²³⁸U + n →²³⁹In →²³⁹Piemēram →²³⁹Varētu

Galvenais šeit ir tas, ka elementa bombardēšana ar neitroniem var radīt jaunus elementus, jo neitroni var pārvērsties protonos procesā, ko sauc par neitronu beta sabrukšanu. Neitrons sadalās par protonu un atbrīvo elektronu un antineitrīnu. Protona pievienošana atoma kodolam maina tā elementa identitāti.

Kodolreaktori un daļiņu paātrinātāji var bombardēt mērķus ar neitroniem, protoniem vai atomu kodoliem. Lai izveidotu elementus, kuru atomu skaits ir lielāks par 118, nepietiek tikai ar protonu vai neitronu pievienošanu jau esošam elementam. Iemesls ir tāds, ka supersmagie kodoli, kas atrodas tālu periodiskajā tabulā, vienkārši nav pieejami nevienā daudzumā un nav pietiekami ilgi, lai tos izmantotu elementu sintēzē. Tātad pētnieki cenšas apvienot vieglākus kodolus, kuriem ir protoni, kas kopā veido vēlamo atomu skaitu, vai arī viņi cenšas padarīt kodolus, kas sadalās par jaunu elementu. Diemžēl īsā pussabrukšanas perioda un nelielā atomu skaita dēļ ir ļoti grūti noteikt jaunu elementu, vēl jo mazāk pārbaudīt rezultātu. Visticamākie jauno elementu kandidāti būs atomu skaits 120 un 126, jo tiek uzskatīts, ka tajos ir izotopi, kas varētu ilgt pietiekami ilgi, lai tos atklātu.

Supersmagie elementi zvaigznēs

Ja zinātnieki izmanto kodolsintēzi, lai radītu supersmagus elementus, vai zvaigznes arī tos veido? Neviens nezina konkrētu atbildi, taču, visticamāk, zvaigznes ražo arī transurāna elementus. Tomēr, tā kā izotopi ir tik īslaicīgi, tikai vieglāki sabrukšanas produkti izdzīvo pietiekami ilgi, lai tos varētu atklāt.

Avoti

• Faulers, Viljams Alfrēds; Burbidžs, Mārgareta; Bērbidžs, Džefrijs; Hoils, Freds (1957). 'Elementu sintēze zvaigznēs.' Mūsdienu fizikas apskati . Vol. 29, 4. izdevums, 547.–650. lpp.
• Grīnvuds, Normans N. (1997). 'Jaunākie notikumi attiecībā uz 100.–111. elementu atklāšanu.' Tīra un lietišķā ķīmija. 69 (1): 179–184. doi:10.1351/pac199769010179
• Hēnens, Pols Henrijs; Nazarewicz, Vitolds (2002). 'Meklējumi pēc supersmagajiem kodoliem.' Eirofizikas ziņas . 33 (1): 5–9. doi:10.1051/epn:2002102
• Lougheed, R. W.; un citi. (1985). 'Meklējiet īpaši smagus elementus, izmantojot⁴⁸Kā +²⁵⁴Esg reakcija.' Fiziskais apskats C . 32 (5): 1760–1763. doi:10.1103/PhysRevC.32.1760
• Silva, Roberts J. (2006). 'Fermijs, Mendelevija, Nobēlija un Lorencija.' In Morss, Lester R.; Ēdelšteins, Normans M.; Fuger, Jean (red.). Aktinīdu un transaktinīdu elementu ķīmija (3. izdevums). Dordrehta, Nīderlande: Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5.