Дмитрий Менделеев се кредитира за направата на първата периодична таблица, която прилича на модерна периодична таблица. Таблицата му подреждаше елементите, като увеличаваше атомно тегло (ние използваме атомен номер днес). Той можеше да види повтарящи се тенденцииили периодичност в свойствата на елементите. Таблицата му може да се използва за прогнозиране на съществуването и характеристиките на елементи, които не са били открити.
Когато погледнете модерна периодична таблица, няма да видите пропуски и интервали в реда на елементите. Новите елементи вече не са точно открити. Те обаче могат да бъдат направени, като се използват ускорители на частици и ядрени реакции. А нов елемент е направен чрез добавяне на протон (или повече от един) или неутрон към съществуващ елемент. Това може да стане чрез разбиване на протони или неутрони в атоми или чрез сблъскване на атоми един с друг. Последните няколко елемента в таблицата ще имат числа или имена, в зависимост от това коя таблица използвате. Всички от
нови елементи са силно радиоактивни. Трудно е да се докаже, че сте направили нов елемент, защото той се разпада толкова бързо.Ключови заведения: Как се откриват нови елементи
- Докато изследователите са открили или синтезирали елементи с атомно число от 1 до 118 и периодичната таблица изглежда пълна, вероятно ще бъдат направени допълнителни елементи.
- Свръхтежките елементи се получават чрез удряне на съществуващи елементи с протони, неутрони или други атомни ядра. Използват се процесите на трансмутация и сливане.
- Някои по-тежки елементи вероятно са направени в рамките на звезди, но тъй като имат толкова кратък полуживот, те не са оцелели, за да бъдат открити на Земята днес.
- В този момент проблемът е по-малко в създаването на нови елементи, отколкото в откриването им. Атомите, които се получават, често гниет твърде бързо, за да бъдат открити. В някои случаи верификацията може да дойде от наблюдение на дъщерни ядра, които са се разпаднали, но не биха могли да са резултат от друга реакция, освен използването на желания елемент като родителско ядро.
Процесите, които създават нови елементи
Елементите, открити днес на Земята, са родени в звезди чрез нуклеосинтеза или в противен случай се образуват като продукти на разпад. Всички елементи от 1 (водород) до 92 (уран) се срещат в природата, въпреки че елементи 43, 61, 85 и 87 са резултат от радиоактивно разпадане на торий и уран. Нептуний и плутоний също са открити в природата, в богата на уран скала. Тези два елемента са резултат от улавяне на неутрон с уран:
238U + n → 239U → 239Np → 239Пу
Ключовият процес тук е, че бомбардирането на елемент с неутрони може да произведе нови елементи, тъй като неутроните могат да се превърнат в протони чрез процес, наречен беттронен разпад на неутрон. Неутронът се разпада в протона и освобождава електрон и антинейтрино. Добавянето на протона към атомното ядро променя неговата идентичност на елемента.
Ядрените реактори и ускорителите на частици могат да бомбардират цели с неутрони, протони или атомни ядра. За да се образуват елементи с атомни числа по-големи от 118, не е достатъчно да добавите протон или неутрон към предварително съществуващ елемент. Причината е, че свръхтежките ядра, които са далеч в периодичната таблица, просто не са налични в никакво количество и не издържат достатъчно дълго, за да бъдат използвани в синтеза на елементи. И така, изследователите се стремят да комбинират по-леки ядра, които имат протони, които се добавят към желаното атомно число, или се стремят да превърнат ядра, които се разпадат в нов елемент. За съжаление, поради краткия полуживот и малкия брой атоми е много трудно да се открие нов елемент, още по-малко да се провери резултатът. Най-вероятните кандидати за нови елементи ще бъдат атомно число 120 и 126, тъй като се смята, че имат изотопи, които могат да продължат достатъчно дълго, за да бъдат открити.
Свръхтежки елементи в звезди
Ако учените използват синтез за създаване на свръхтежки елементи, звездите също ли ги правят? Никой не знае отговора със сигурност, но вероятно звездите също правят трансуранови елементи. Тъй като изотопите са толкова краткотрайни, само по-леките продукти на разпад оцеляват достатъчно дълго, за да бъдат открити.
Източници
- Фаулър, Уилям Алфред; Бърбидж, Маргарет; Бърбидж, Джефри; Хойл, Фред (1957). "Синтез на елементите в звезди." Отзиви за съвременната физика. Vol. 29, брой 4, стр. 547–650.
- Greenwood, Norman N. (1997). „Последни разработки във връзка с откриването на елементи 100–111.“ Чиста и приложна химия. 69 (1): 179–184. doi: 10.1351 / pac199769010179
- Хенен, Пол-Анри; Nazarewicz, Witold (2002). „Търсене на свръхтежки ядра.“ Europhysics News. 33 (1): 5–9. doi: 10.1051 / epn: 2002102
- Lougheed, R. W.; и др. (1985). „Търсене на свръхтежки елементи чрез 48Ca + 254Esg реакция. " Физически преглед C. 32 (5): 1760–1763. doi: 10.1103 / PhysRevC.32.1760
- Силва, Робърт Дж. (2006). "Фермий, Менделевий, Нобелиум и Лоуренциум." В Morss, Lester R.; Еделщайн, Норман М.; Фугер, Жан (ред.). Химията на елементите на актинидите и трансактинидите (3-то изд.). Дордрехт, Холандия: Springer Science + Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5.