Kaip atrandami nauji elementai?

Nauji elementai ir periodinė lentelė

Gali būti rasta naujų elementų, kurie užpildys spragas ir papildys periodinę lentelę. Jaapas Hartas, Getty Images

Dmitrijus Mendelejevas priskiriama prie pirmosios periodinės lentelės, panašios į Šiuolaikinė periodinė lentelė . Jo lentelė sutvarkė elementus didinant atominis svoris (mes naudojame atominis skaičius šiandien ). Jis galėjo matyti pasikartojančias tendencijas , arba periodiškumas, elementų savybėse. Jo lentelė gali būti naudojama nuspėti elementų, kurie nebuvo atrasti, egzistavimą ir savybes.

Kai žiūrite į Šiuolaikinė periodinė lentelė , nematysite tarpų ir tarpų elementų tvarka. Nauji elementai nebėra tiksliai aptikti. Tačiau jie gali būti pagaminti naudojant dalelių greitintuvus ir branduolines reakcijas. A naujas elementas yra pagamintas pridedant protoną (arba daugiau nei vieną) arba neutroną į jau egzistuojantį elementą. Tai galima padaryti sudaužant protonus ar neutronus į atomus arba susidūrus atomams vienas su kitu. Keli paskutiniai lentelės elementai turės skaičius arba pavadinimus, priklausomai nuo to, kurią lentelę naudojate. Visi iš naujų elementų yra labai radioaktyvūs. Sunku įrodyti, kad sukūrėte naują elementą, nes jis taip greitai suyra.

Pagrindiniai pasiūlymai: kaip atrandami nauji elementai

• Nors mokslininkai rado arba susintetino elementus, kurių atominis skaičius yra nuo 1 iki 118, o periodinė lentelė atrodo pilna, tikėtina, kad bus sukurta papildomų elementų.
• Itin sunkūs elementai gaminami sumušant jau egzistuojančius elementus protonais, neutronais ar kitais atominiais branduoliais. Naudojami transmutacijos ir sintezės procesai.
• Kai kurie sunkesni elementai greičiausiai susidaro žvaigždėse, tačiau kadangi jų pusinės eliminacijos laikas yra toks trumpas, jie šiandien neišliko Žemėje.
• Šiuo metu problema yra ne tik naujų elementų kūrimas, o jų aptikimas. Gaminami atomai dažnai suyra per greitai, kad juos būtų galima rasti. Kai kuriais atvejais patikrinimas gali būti atliktas stebint dukterinius branduolius, kurie suiro, bet negalėjo atsirasti dėl jokios kitos reakcijos, išskyrus norimo elemento naudojimą kaip pagrindinį branduolį.

Procesai, kurie sukuria naujus elementus

Šiandien Žemėje randami elementai gimė žvaigždėse nukleosintezės būdu arba susidarė kaip skilimo produktai. Visi elementai nuo 1 (vandenilis) iki 92 (uranas) randami gamtoje, nors elementai 43, 61, 85 ir 87 atsiranda dėl radioaktyvaus torio ir urano skilimo. Neptūnas ir plutonis taip pat buvo aptikti gamtoje, urano turtingose ​​uolienose. Šie du elementai atsirado dėl urano gaudymo neutronų:

²³⁸U + n →²³⁹Į →²³⁹Pavyzdžiui →²³⁹Galėtų

Svarbiausias dalykas yra tai, kad bombarduojant elementą neutronais gali atsirasti naujų elementų, nes neutronai gali virsti protonais per procesą, vadinamą neutronų beta skilimu. Neutronas skyla į protoną ir išskiria elektroną ir antineutriną. Pridėjus protoną prie atomo branduolio, pasikeičia jo elemento tapatybė.

Branduoliniai reaktoriai ir dalelių greitintuvai gali bombarduoti taikinius neutronais, protonais ar atomų branduoliais. Norint suformuoti elementus, kurių atominis skaičius yra didesnis nei 118, neužtenka pridėti protoną ar neutroną prie jau egzistuojančio elemento. Priežastis ta, kad supersunkių branduolių, patekusių į periodinę lentelę, tiesiog nėra jokio kiekio ir jie nėra pakankamai ilgai naudojami elementų sintezei. Taigi, mokslininkai siekia sujungti lengvesnius branduolius, kurių protonų suma sudaro norimą atominį skaičių, arba jie siekia paversti branduolius, kurie skyla į naują elementą. Deja, dėl trumpo pusinės eliminacijos periodo ir mažo atomų skaičiaus labai sunku aptikti naują elementą, juo labiau – patikrinti rezultatą. Labiausiai tikėtini naujų elementų kandidatai bus 120 ir 126 atominiai numeriai, nes manoma, kad juose yra izotopų, kurie gali išlikti pakankamai ilgai, kad būtų aptikti.

Itin sunkūs žvaigždės elementai

Jei mokslininkai sintezę naudoja kurdami itin sunkius elementus, ar juos gamina ir žvaigždės? Niekas tiksliai nežino atsakymo, bet greičiausiai žvaigždės taip pat gamina transurano elementus. Tačiau, kadangi izotopai yra tokie trumpalaikiai, tik lengvesni skilimo produktai išgyvena pakankamai ilgai, kad juos būtų galima aptikti.

Šaltiniai

• Fowleris, Williamas Alfredas; Burbidge, Margaret; Burbidge'as, Džofris; Hoyle'as, Fredas (1957). „Žvaigždžių elementų sintezė“. Šiuolaikinės fizikos apžvalgos . t. 29, 4 laida, 547–650 p.
• Greenwood, Norman N. (1997). „Naujausi įvykiai, susiję su 100–111 elementų atradimu“. Gryna ir taikomoji chemija. 69 (1): 179–184. doi: 10.1351/pac199769010179
• Heenen, Paul-Henri; Nazarewicz, Witold (2002). „Supersunkių branduolių paieška“. Eurofizikos naujienos . 33 (1): 5–9. doi:10.1051/epn:2002102
• Lougheed, R. W.; ir kt. (1985). „Ieškokite itin sunkių elementų naudodami⁴⁸Kaip +²⁵⁴Esg reakcija. Fizinė apžvalga C . 32 (5): 1760–1763. doi: 10.1103 / PhysRevC.32.1760
• Silva, Robertas J. (2006). „Fermis, Mendeleviumas, Nobelijus ir Lorencijus“. In Morss, Lesteris R.; Edelsteinas, Normanas M.; Fuger, Jean (red.). Aktinidų ir transaktinidų elementų chemija (3 leidimas). Dordrechtas, Nyderlandai: Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5.