Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с элементом Transactinide .
Трансурановые элементы
в периодической таблице
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийВестиВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумNihoniumФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
Z  > 92 (U)

Эти трансурановые элементы (также известные как трансурановые элементы ) являются химическими элементами с атомным номером больше , чем 92, который является атомным номером урана . Все эти элементы нестабильны и радиоактивно распадаются на другие элементы.

Обзор [ править ]

Периодическая таблица с элементами, окрашенными в соответствии с периодом полураспада их наиболее стабильного изотопа.
  Элементы, содержащие хотя бы один стабильный изотоп.
  Слаборадиоактивные элементы: самый стабильный изотоп очень долгоживущий, с периодом полураспада более двух миллионов лет.
  Значительно радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада от 800 до 34 000 лет.
  Радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада от одного дня до 130 лет.
  Высокорадиоактивные элементы: наиболее стабильный изотоп имеет период полураспада от нескольких минут до одного дня.
  Чрезвычайно радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада менее нескольких минут.

Из элементов с атомными номерами от 1 до 92 большинство можно найти в природе, имея стабильные изотопы (например, водород ) или очень долгоживущие радиоизотопы (например, уран ), или существующие как обычные продукты распада урана и тория. (например, радон ). Исключение составляют элементы 43 , 61 , 85 и 87 ; все четыре встречаются в природе, но только в очень незначительных ветвях цепочек распада урана и тория, и, таким образом, все, за исключением элемента 87, были впервые обнаружены путем синтеза в лаборатории, а не в природе (и даже элемент 87 был обнаружен из очищенных образцов его родитель, а не напрямую от природы).

Все элементы с более высокими атомными номерами были впервые обнаружены в лаборатории, а нептуний и плутоний позже также были обнаружены в природе. Все они радиоактивны , их период полураспада намного короче возраста Земли , поэтому любые первичные атомы этих элементов, если они когда-либо присутствовали при формировании Земли, давно распались. Незначительные количества нептуния и плутония образуются в некоторых богатых ураном породах, и небольшие количества образуются во время атмосферных испытаний ядерного оружия . Эти два элемента образуются в результате захвата нейтронов в урановой руде с последующими бета-распадами (например, 238 U+ n → 239 U → 239 Np → 239 Pu ).

Все элементы тяжелее плутония полностью синтетические ; они создаются в ядерных реакторах или ускорителях частиц . Периоды полураспада этих элементов имеют общую тенденцию к уменьшению с увеличением атомных номеров. Однако есть исключения, в том числе несколько изотопов кюрия и дубния . Некоторые более тяжелые элементы в этой серии с атомными номерами 110–114, как полагают, нарушают эту тенденцию и демонстрируют повышенную ядерную стабильность, составляя теоретический остров стабильности . [1]

Тяжелые трансурановые элементы сложно и дорого производить, и их цены быстро растут с ростом атомного номера. По состоянию на 2008 год стоимость оружейного плутония составляла около 4000 долларов за грамм [2], а калифорний превышал 60 000 000 долларов за грамм. [3] Эйнштейний - самый тяжелый элемент, который был произведен в макроскопических количествах. [4]

Трансурановые элементы, которые не были обнаружены, или были обнаружены , но пока официально не названы, использование IUPAC «s систематические имена элементов . Название трансурановых элементов может быть источником разногласий .

Открытие и название трансурановых элементов [ править ]

Смотрите также: Хронология открытий химических элементов

На данный момент практически все трансурановые элементы были обнаружены в четырех лабораториях: в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в США (элементы 93–101, 106 и совместный кредит 103–105), Объединенном институте ядерных исследований в России (элементы 102 и 114–118, а также совместное использование 103–105), GSI Центр исследований тяжелых ионов Гельмгольца в Германии (элементы 107–112) и RIKEN в Японии (элемент 113).

  • Радиационная лаборатория (ныне Национальная лаборатория Лоуренса Беркли ) в Калифорнийском университете в Беркли , возглавляемая Эдвином Макмилланом , Гленном Сиборгом и Альбертом Гиорсо в 1945-1974 годах:
    • 93. Нептуний , Np, названный в честь планеты Нептун , поскольку она следует за ураном, а Нептун следует за Ураном в планетарной последовательности (1940).
    • 94. плутоний , Pu, названный в честь карликовой планеты Плутон , следуя тому же правилу именования, поскольку он следует за нептунием, а Плутон следует за Нептуном в планетарной последовательности до 2006 г. (1940).
    • 95. Америций , Am, назван так, потому что он является аналогом европия , и был назван в честь континента, на котором он был впервые произведен (1944).
    • 96. curium , Cm, названный в честь Пьера и Марии Кюри , известных ученых, выделивших первые радиоактивные элементы (1944 г.), поскольку его более легкий аналог гадолиний был назван в честь Йохана Гадолина .
    • 97. berkelium , Bk, названный в честь города Беркли , где расположен Калифорнийский университет в Беркли (1949).
    • 98. californium , Cf, назван в честь штата Калифорния , где расположен университет (1950).
    • 99. einsteinium , Es, названный в честь физика-теоретика Альберта Эйнштейна (1952).
    • 100. fermium , Fm, названный в честь Энрико Ферми , физика, который произвел первую управляемую цепную реакцию (1952).
    • 101. менделеевий , штат Мэриленд, названные в честь русского химика Дмитрия Менделеева , кредитуются за то , что основным создателем периодической таблицы из химических элементов (1955).
    • 102. nobelium , №, названный в честь Альфреда Нобеля (1958). Об этом открытии заявил и ОИЯИ, назвавший его joliotium (Jl) в честь Фредерика Жолио-Кюри . ИЮПАК пришел к выводу, что ОИЯИ был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент, но сохранил название нобелий, глубоко укоренившееся в литературе.
    • 103. лоуренсий , Lr, названный в честь Эрнеста О. Лоуренса , физика известного по развитию циклотрона , и человек , для которого Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора и Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли (который принимал создание этих трансурановых элементов) является назван (1961). Об этом открытии заявил и ОИЯИ, предложивший название резерфордий (Rf) в честь Эрнеста Резерфорда . ИЮПАК пришел к выводу, что следует разделять заслуги, сохранив название лоуренсиум, закрепившееся в литературе.
    • 104. rutherfordium , Rf, названный в честь Эрнеста Резерфорда , ответственного за концепцию атомного ядра (1968). Об этом открытии также заявил Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне , Россия (тогда Советский Союз ), возглавляемый главным образом Георгием Флеровым : они назвали элемент курчатовий (Ку) в честь Игоря Курчатова . ИЮПАК пришел к выводу, что кредит следует разделить.
    • 105. dubnium , Db, элемент, названный в честь города Дубна , где расположен ОИЯИ. Первоначально названный «ханиум» (Ха) в честь Отто Хана группой Беркли (1970), но переименованный Международным союзом чистой и прикладной химии (1997). Об этом открытии заявил и ОИЯИ, назвавший его в честь Нильса Бора nielsbohrium (Ns) . ИЮПАК пришел к выводу, что кредит следует разделить.
    • 106. seaborgium , Sg, названный в честь Гленна Т. Сиборга . Это название вызвало споры, потому что Сиборг был еще жив, но в конечном итоге был принят химиками со всего мира (1974). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что команда Беркли была первой, кто убедительно синтезировал этот элемент.
  • Gesellschaft für Schwerionenforschung (Общество по исследованию тяжелых ионов) в Дармштадте , Гессен, Германия, во главе главным образом Готфрида Мюнценберга , Питер Армбрустера и Сигурд Хофманн , в период 1980-2000 годов:
    • 107. bohrium , Bh, названный в честь датского физика Нильса Бора , важен для выяснения структуры атома (1981). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент. Команда GSI первоначально предложила nielsbohrium (Ns) для разрешения спора об именах элемента 105, но это было изменено IUPAC, поскольку не было прецедента для использования имени ученого в имени элемента.
    • 108. ганий , Hs, названный в честь латинской формы имени Гессенского , немецкие федеральной земли, где была выполнена эта работа (1984). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент, признав при этом новаторскую работу в ОИЯИ.
    • 109. meitnerium , Mt, назван в честь Лизы Мейтнер , австрийского физика, которая была одним из первых ученых, изучавших ядерное деление (1982).
    • 110. darmstadtium , Ds, названный в честь Дармштадта , Германия, город, в котором выполнялась эта работа (1994). На это открытие заявили также ОИЯИ, предложивший название беккерелиум в честь Анри Беккереля , и LBNL, предложивший название ханиум для разрешения спора по элементу 105 (несмотря на протесты против повторного использования установленных названий для различных элементов). ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент.
    • 111. roentgenium , Rg, названный в честь Вильгельма Конрада Рентгена , первооткрывателя рентгеновских лучей (1994).
    • 112. copernicium , Cn, названный в честь астронома Николая Коперника (1996).
  • Рикагаку Кенкюсо (RIKEN) в Вако, Сайтама , Япония, возглавляемый Косуке Моритой :
    • 113. nihonium , Nh, назван в честь Японии ( Nihon по- японски ), где этот элемент был открыт (2004 г.). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. IUPAC пришел к выводу, что RIKEN был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент.
  • Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, Россия, во главе главным образом Юрия Оганесяна в сотрудничестве с рядом других лабораторий , включая Ливерморской национальной лаборатории (LLNL), начиная с 2000 года:
    • 114. flerovium , Fl, названа в честь основателя ОИЯИ советского физика Георгия Флёрова (1999).
    • 115. moscovium , Mc, назван в честь Московской области , Россия, где был открыт элемент (2004 г.).
    • 116. livermorium , Lv, назван в честь Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса , сотрудника ОИЯИ в открытии (2000 г.).
    • 117. tennessine , Ts, названный в честь региона Теннесси , где была произведена мишень из берклия, необходимая для синтеза элемента (2010).
    • 118. oganesson , Og, им. Юрия Оганесяна , возглавлявшего группу ОИЯИ по открытию элементов 114–118 (2002 г.).

Сверхтяжелые элементы [ править ]

Положение трансактинидных элементов в периодической таблице.
Основная статья: сверхтяжелый элемент

Сверхтяжелые элементы (также известные как сверхтяжелые атомы , обычно сокращенно SHE ) обычно относятся к трансактинидным элементам, начинающимся с резерфордия (атомный номер 104). Они были созданы только искусственно и в настоящее время не служат практической цели, потому что их короткий период полураспада заставляет их распадаться за очень короткое время, от нескольких минут до нескольких миллисекунд (за исключением дубния , период полураспада которого составляет в течение дня), что также делает их чрезвычайно трудными для изучения. [5] [6]

Все сверхтяжелые атомы были созданы со второй половины 20-го века и постоянно создаются в течение 21-го века по мере развития технологий. Они создаются за счет бомбардировки элементами в ускорителе частиц . Например, ядерный синтез из калифорния -249 и углерода -12 создает резерфордия -261. Эти элементы создаются в количествах в атомном масштабе, и никакого способа массового создания не найдено. [5]

Приложения [ править ]

Трансурановые элементы могут быть использованы для синтеза других сверхтяжелых элементов. [7] Элементы острова стабильности имеют потенциально важное военное применение, включая создание компактного ядерного оружия. [8] Возможности повседневного применения огромны; элемент америций используется в таких устройствах, как детекторы дыма и спектрометры . [9] [10]

См. Также [ править ]

  • Конденсат Бозе – Эйнштейна (также известный как Суператом )
  • Остров стабильности
  • Незначительный актинид
  • Глубокое геологическое хранилище , место для захоронения трансурановых отходов

Ссылки [ править ]

  1. ^ Консидайн, Гленн, изд. (2002). Научная энциклопедия Ван Ностранда (9-е изд.). Нью-Йорк: Wiley Interscience. п. 738. ISBN 978-0-471-33230-5.
  2. Перейти ↑ Morel, Andrew (2008). Элерт, Гленн (ред.). «Цена плутония» . Сборник фактов по физике. Архивировано 20 октября 2018 года.
  3. ^ Мартин, Роджер С .; Кос, Стив Э. (2001). Применение и доступность источников нейтронов калифорний-252 для определения характеристик отходов (отчет). CiteSeerX 10.1.1.499.1273 . 
  4. ^ Сильва, Роберт Дж. (2006). «Фермий, менделевий, нобелий и лоуренсий». In Morss, Lester R .; Эдельштейн, Норман М .; Фугер, Жан (ред.). Химия элементов актинида и трансактинида (Третье изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science + Business Media . ISBN 978-1-4020-3555-5.
  5. ^ a b Heenen, Поль-Анри; Назаревич, Витольд (2002). «Поиски сверхтяжелых ядер» (PDF) . Новости Еврофизики . 33 (1): 5–9. Bibcode : 2002ENews..33 .... 5H . DOI : 10,1051 / EPN: 2002102 . Архивировано (PDF) из оригинала 20 июля 2018 года.
  6. ^ Гринвуд, Норман Н. (1997). «Последние события, касающиеся открытия элементов 100–111» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 69 (1): 179–184. DOI : 10,1351 / pac199769010179 . Архивировано 21 июля 2018 года (PDF) .
  7. ^ Lougheed, RW; и другие. (1985). «Поиск сверхтяжелых элементов с помощью реакции 48 Ca + 254 Es g ». Physical Review C . 32 (5): 1760–1763. Bibcode : 1985PhRvC..32.1760L . DOI : 10.1103 / PhysRevC.32.1760 . PMID 9953034 . 
  8. ^ Gsponer, Андре; Хурни, Жан-Пьер (1997). Физические принципы термоядерных взрывчатых веществ, термоядерного синтеза и поиски ядерного оружия четвертого поколения (PDF) . Международная сеть инженеров и ученых против распространения. С. 110–115. ISBN  978-3-933071-02-6. Архивировано 6 июня 2018 года (PDF) .
  9. ↑ «Детекторы дыма и америций» , Информационный документ по ядерным вопросам , 35 , май 2002 г., заархивировано из оригинала 11 сентября 2002 г. , извлечено 26 августа 2015 г.
  10. ^ Средство просмотра ядерных данных 2.4 , NNDC

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Эрик Шерри, Очень краткое введение в периодическую таблицу, Oxford University Press, Оксфорд, 2011.
  • Сверхтяжелые элементы
  • Аннотированная библиография трансурановых элементов из цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсоса.
  • Трансурановые элементы
  • Официальный сайт сети Super Heavy Elements (сеть Европейской инициативы интегрированной инфраструктуры EURONS)
  • Дармштадтиум и не только
  • Кристиан Шнир, Иоахим Фейерборн, Бонг-Джун Ли: Следы трансурановых элементов в земных минералах? ( Онлайн , PDF-Datei, 493 кБ)
  • Кристиан Шнир, Иоахим Фойерборн, Бонг-Джун Ли: поиск сверхтяжелых элементов (SHE) в земных минералах с использованием XRF с высокоэнергетическим синхротронным излучением. ( Онлайн , PDF-Datei, 446 кБ)