Açılış elemanları 113, 115, 117 ve 118: Ne veriyor?

Açılış elemanları 113, 115, 117 ve 118: Ne veriyor?

Boris Zhuikov
"Trinity Seçeneği" №13 (207), 28 Haziran 2016

Yazar hakkında

Boris Zhuikov – Radyokimyacı, Dr. Chem. Bilimler, Baş. Daha önce JINR'nin (Dubna) Nükleer Reaksiyon Laboratuvarı'nda uzun yıllar çalışmış olan Rus Bilimler Akademisi Nükleer Araştırma Enstitüsü'nün radyoizotop kompleksinin laboratuvarı yeni elemanların özelliklerini inceliyor.

Periyodik Tablonun Periyodik Tablosunun yeni unsurlarının keşfi, halkın çıkarlarını her zaman uyandırmıştır. Bu keşiflerin bilimsel önemi o kadar fazla değil, herkesin okuldaki Periyodik Yasadan geçtiği ve hatta bazılarının elemanlara işaret eden sembolleri hatırladığı da bir gerçektir. Bu anlaşılabilir, tanıdık. Fakat şimdi bu keşiflerin ardında, nükleer fizik ve radyokimyada, pek çoğunun hiç bilmediği karmaşık çalışmalar var.

Şu anda, yeni elementler sadece ağır iyon hızlandırıcılarında elde edilmektedir. (Daha önce karasal mineraller, nükleer reaktör ürünleri ve nükleer patlamalarda bulundular.) Siklotronlarda veya lineer hızlandırıcılarda ağır elementler ağır elementlerden bombalanmaya uğradı ve bir veya birkaç nötronun emisyonu ile füzyon reaksiyonunun bir sonucu olarak, sıra numarası olan yeni bir element sentezlendi ( nükleer yük) – olay iyonunun çekirdeğinin ve hedef çekirdeğin yükünün toplamı.Sonra oluşan çekirdekler radyoaktif bozunmaya uğrar. En kararlı izotopların sentezi için, mümkün olduğunca çok nötron içeren ve bileşik çekirdeğin düşük bir uyarma enerjisine sahip olduğu, bu tür nükleus kombinasyonları seçilir. Ortaya çıkan ağır elementlerin verimi son derece küçüktür – bireysel atomlar veya onlarca atom, bazen hızlandırıcıda aylar süren ışınlama. Yarı ömür saniyeler ve bazen milisaniye kesirleridir. Nükleer reaksiyonların ortaya çıkan ürünlerinin tüm karışımından yeni elementlerin çekirdeklerini ayırmak ve elde edilen ürünleri doğru bir şekilde tanımlamak oldukça zordur. Bu amaçla, sonuç tescilinde alfa parçacıklarının salınımı ve daha hafif elemanların izotoplarının oluşumu, bazen zincir uçları kendiliğinden nükleer fisyon ile bir bozunma zinciri oluşturulur.

Ülkemizde, 1950'lerden başlayarak, ağır iyon hızlandırıcılarında yeni elementlerin sentezi üzerine çalışmalar Akademisyen rehberliğinde Dubna'da gerçekleştirilmiştir. G. N. Flerov (1913-1990) – bu yönün kurucusu. Şimdi bu çalışmalar Acad'ın gözetimi altında gerçekleştiriliyor. Yu Ts Oganesyan. Transactinoid elementlerin elde edilebileceği dünyada sadece birkaç hızlandırıcı ve tesis vardır (örn.Nükleer yükü olan elementler daha fazla 103).

IUPAC'ın (Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği [1]), dört unsuru bir kez – 113, 115, 117 ve 118 – keşfettiğini kabul etmesi, Rus halkının da dikkatini çekti çünkü üçünün önceliği – 115, 117 ve 118 – Nükleer Reaksiyonlar Laboratuvarı dahil olmak üzere Rus-Amerikan işbirliği için kabul edildi. G. Nükleer Araştırmalar Enstitüsü (FLNA) (FLINR JINR), Livermore Ulusal Laboratuvarı G. N. Florov. E. Lawrence (LLNL), Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı (ORNL) ve Vanderbilt Üniversitesi. Öğenin 113 keşfindeki öncelik, Japon hızlandırıcı araştırma merkezi RIKEN'den bir grup tarafından tanınır.

Öncelik oluşturmak kolay bir iş değildir, çünkü ilk keşif raporlarındaki yanlışlıklar bir dereceye kadar kaçınılmazdır. Soru şu ki – yanlışlıklar ne kadar önemlidir ve hangileri kabul edilebilir ve yazarların sonuçlarının ne ölçüde haklı olduğu. IUPAC kararı, Ortak Çalışma Ortak Çalışma Grubu (Ortak Çalışma Partisi, JWP) [2, 3] ve daha önce geliştirilmiş açılış kriterleri raporlarına dayanıyordu. Mevcut uygulamaya göre, yazarlara yeni unsurların isimlerini teklif etme hakkı verilir.

Şek. 2. Transactinoid elementlerin radyonüklidlerinin haritası, bunları elde etmek için bazı nükleer reaksiyonlar dahil olmak üzere ([4] 'den alınmıştır)

Öğe 113 nihonium (nihonium, Nh) olarak adlandırılması önerilmektedir. Nihon, "Yükselen Güneşin Ülkesi" anlamına gelen Japonca iki Japon isminden biridir. Asya'da açılan ilk madde bu. Dubna grubu bu şampiyonaya itiraz etti.

Öncelikli çalışmalar JINR FLAR ve RIKEN tarafından neredeyse aynı anda 2004 yılında yayınlanmıştı, Dubna grubu bu işi biraz daha önce de yayınladı. Japonya'daki yeni çekirdeklerin sentezi için, “soğuk” bir füzyon reaksiyonu kullanıldı, bizmuttan bir çinko hedefi bombardıman edildi 70Zn + 209Bi, izotop oluşumu ile 278113 (ömür boyu – milisaniye ve milisaniyelerin onda biri).

Dubna'da ağır kalsiyum izotopu ve americum iyonlarının daha olumlu (verim ve yarı ömür) nükleer reaksiyonu kullanılmıştır. 48Ca + 243Am, izotopların oluşumuna yol açar. 288115 ve 287115. Bu radyonüklidler, yayılan alfa parçacıkları, sırasıyla, ilk çürüme, 284113 ve 283113 (ömür boyu yüzlerce milisaniyedir) ve daha sonra zincir boyunca element 105'in uzun ömürlü izotoplarına (dubnium, Db). 268Db kimyasal olarak izole edildi ve daha sonra spontan fisyon kaydedildi.

Ancak bu çürüme zincirlerindeki ara nüklitler o zaman bilinmemekte ve bağımsız fiziksel tanımlamaları gerçekleştirilmemiştir. Ama JINR FLAR'de gerçekleştirilen iyon değişimi temelinde Db'nin kimyasal izolasyonu ve tanımlanması, ortak çalışma grubunun seçici olmayan ve sonuçsuz olduğu düşünülmüştür. Ayrıca, bu yöntem daha önce başka transactinoid elementlerin kimyasını incelemek için başarılı bir şekilde kullanılmış olmasına rağmen, elemanın 113 kimyasal özelliklerini gaz kromatografisi ile araştırmayı denemiştir. Sonuç olarak, bu durumda Dubna'nın başvurusunun açılış kalemleri için kriterleri karşılamadığı sonucuna varmışlardır.

Aynı zamanda, Japonya'da sentezlenen izotopun tüm ara bozunma ürünleri 278Çin'de ağır iyonlar Lanjo için yeni araştırma merkezinde özel deneyler de dahil olmak üzere 113 (toplam 8 yıllık çalışma için 3 olay) onaylandı. Böylece, elemanın (113) keşfindeki öncelik, Japon grubu tarafından kabul edildi.

Öğe 115 Dubna'da sentezlendi ve bu uluslararası merkezin bulunduğu bölgenin onuruna, yazarlar Muscovy (moscovium, Mc) adını önerdi. Element tekrar nükleer reaksiyonda elde edildi 48Ca + 243Eğitim ile 287115 ve 288115 (sırasıyla ömür – onlarca ve yüzlerce milisaniye). Daha sonra alındı 289Bu elemanın 115 ve diğer izotopları. Dubninsk grubunun bağımsız olarak yürüttüğü kimyasal deneylerin ilk döngüsünden farklı olarak, 2007'de, çürüme ürününün kimyasal izolasyonu – 268Db, Amerikan uzmanlarının Livermore'dan katılımıyla gerçekleştirildi ve bu elementin – 115. elemanın bozunma ürünü – Periyodik Sistemin V grubuna ait olduğu konusunda ikna edici bir şekilde kanıtlandı.

Ayrıca, 2013 yılında Darmstadt (GSI) 'daki Ağır İyon Çalışmaları Merkezi'nden yapılan ortak çalışmalar, Dubnin sonuçlarını nükleer reaksiyonda 115 no'lu elemanın izotoplarının üretilmesi üzerine tekrarlayabilmiştir. 48Ca + 243Am. Böylece, 115 elementinin keşfindeki öncelik, Rus-Amerikan grubu için kabul edildi.

Öğe 117 Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nın bulunduğu ABD'nin Tennessee eyaletinin onuruna tennesine adını vermesi önerilmektedir. Başlıktaki son nokta, astatin ve halojen grubunun diğer unsurlarına benzer (İngilizce). Bu element ayrıca bir nükleer reaksiyonda Dubna'da sentezlendi. 48Ca + 249Bk. Amerikalı meslektaşların Oak Ridge'den aldığı rol, esasen ORNL'de yüksek akımlı bir reaktörde elde edilen Berkeley-249'un eşsiz bir hedefinin yapımında yer aldı.2010-2013 döneminde sadece 13 bozulma zinciri kaydedildi. 293117 ve 294117, bozunma ürününün özellikleri (ömür boyu ve alfa bozulma enerjisi) ile 289115, başka bir nükleer reaksiyonda bu radyonüklid için daha önce elde edilen verilere karşılık geldi 48Ca + 243Am. Bu sebeple, bu unsurun keşfi için başvurunun belirlenen kriterleri karşıladığı bulunmuştur.

Öğe 118 Yazarlar oganeson adını (oganesson, Og) önerdi. Radon ve diğer inert gazlara benzemeli ve keşfi periyodik tablonun yedinci periyodunu tamamlar. Bu unsuru, Yuri Tsolakovich Oganesyan'ın şerefine, transactinoid elementlerin çalışmasına ve süper nükleer çekirdeklerin keşfindeki önemli nükleer ve fiziksel başarılara ve "nükleer stabilite adası" nın araştırılmasına yaptığı öncül katkılar nedeniyle sunması önerilmektedir. Tarihte, elementin adı mevcut bilim insanına atandığında sadece bir örnek daha vardı. Element 106, 1997 yılında Glenn Seaborg (1912-1999), Nobel ödüllü, plütonyumun keşfinin yazarı ve bir dizi transplutonyum unsuru adına Siborg (Sg) olarak adlandırılmıştır.

2002-2012'de, hedefe ışınlandığında Dubna'da 249Cf iyonları 48Ca çeşitli eğitim olayları bulundu 294118 (ömür boyu – yaklaşık 1 milisaniye), ardından tutarlı bir bozulma 290Lv (Livermoria), 286Fl (flerovia) ve 282Cn (coperination). Bu Fl ve Cn izotoplarının yaşam boyu ve alfa parçacık enerjileri, Berkeley siklotrondaki Amerikan işbirliğiyle doğrulandı, bu nedenle ortak çalışma grubu keşfi tanımayı önerdi.

Yeni önerilen tüm isimlerin ve sembollerin IUPAC tarafından henüz onaylanmadığı belirtilmelidir.

* * *

Bu yeni unsurların keşfinin önemi nedir?

“Bu ne kadar ekmek ve kömür sağlayabilir?” Sorusu. kesinlikle yanlış. Belirli bir temel bilim dalının geliştirilmesinin yararlarının tahmin edilmesi genellikle imkansızdır ve bu tür argümanlar gelişimini engellememelidir. Bilimsel keşiflerin gelir ve siyasi faydalarının ön listeleme girişimleri gülünçtür. Prestij unsurları da bir yönün gelişimini kısıtlamamalıdır, çünkü gerçek anlamı çok daha sonra açığa çıkarılabilir. Tersine, yaygın olarak yayınlanan başarılar önemli bir sürekliliğe sahip olmayabilir. Genel olarak, bilim, kendi mantığıyla yönlendirilmeli ve ondan uzaktaki insanların mantığıyla değil.Toplum bilim insanlarına güvenmeli ve “insanın kendi harcamalarına karşı kendi merakını tatmin etmelidir” bu insan faaliyeti alanında normal bir durumdur. Ve bilim insanları, ne para harcayacaklarını ve neyin bekleyip neyin ümitsiz kalacağını belirleyen nitelikli uzmanlar.

Bir başka soru da, bu sonucun yeni unsurların keşfi ile ilgili ne gibi bilimsel bir önem taşıdığıdır. Çekirdeğin yapısını ve genel olarak elementlerin kimyasal özelliklerini anlamamızda ne değişiyor?

Fiziksel bir bakış açısıyla, bu sonuçlar nükleer yapı ve nükleer etkileşimin daha iyi anlaşılması için önemli olabilir. 1960'lardan beri, çekirdek bölgelerinin kabuk yapısının bir tezahürü olarak nükleer bölgede Z = 114 ve 126 nükleer bölgelerdeki dengesizlik adalarının varlığı kuvvetle tartışılmıştır. Bu nedenle, çekirdeğin yapısının eski “damlası” modeli tarafından tahmin edilenden çok daha uzun bir yarı ömre sahip olan ilk transactinoid elementlerin elde edilmesi gerçekten çok önemliydi. Şimdi kabuk modelinde hiç kimse şüphe duymuyor. Yeni elemanlar ve yeni izotoplar için elde edilen sonuçlar, çekirdeğin ve nükleer reaksiyonların mevcut modellerini iyileştirmeyi mümkün kılmaktadır.Temel olarak yeni fenomenler beklenmese de, bir dizi yeni veri her zaman yararlıdır. Mevcut yöntemlerin mevcut yöntemlerle adanın tepesine ulaşamayacağı açıktır: Nükleer reaksiyonlarda böyle bir kombinasyon yoktur – sonuçta ortaya çıkan izotoplarda yeterli nötron yoktur. Daha eski yıllarda, Güneş Sistemi'nin oluşum zamanından bu yana kalabilecekleri çok uzun ömürlü SHE'leri bulmak için uzun yıllar girişimlerde bulunuldu. Ancak bu girişimler başarısız oldu. Daha önce belirtilen sonuçlar herhangi bir deneysel veya teorik doğrulama bulmamıştır.

Kimyasal açıdan bakıldığında, durum biraz farklıdır. Burada gerçekten yeni fenomenleri gerçekten bekleyebilirsiniz. Önemli olan sözde "göreceli etkiler" dir. Büyük bir nükleer yükü olan atomlarda, elektronlar relativistik hızlar kazanır ve atomları tanımlamak için kullanılan her zamanki Schrödinger denklemi artık işe yaramaz. Özellikle, VII periyodundaki herkesin “halter” e alışkın p elektronları değişime uğrar ve bunlardan biri bir top haline dönüşür. Sonuç olarak, atomların elektronik yapısı değişir. Yeni elementler, Periyodik Tablodan ekstrapole edilen ve olağandışı kimyasal özelliklerin ortaya çıktığı kimyasal özelliklerde önemli bir sapma gösterebilir.

“Göreceli etkiler” ile ilgili olarak, açık bir şekilde konuya ilgi duymayı amaçlayan birçok spekülasyon vardır. Örneğin, 104 rutherford'un (Rf) – resmi bir titanyum, zirkonyum ve hafniyum analojisinin-, kimyasal özelliklerde olduğu gibi, bir p-element olarak ortaya çıkabileceği önerilmiştir. Ya da, bir kurşun analoğu olan fleriumun (Fl) 114 elemanının inert bir gaz olabileceği iddia edildi. Aslında, dikkatli bir inceleme, Rf atomunun dış elektron kabuğunun (ds) olağandışı bir konfigürasyonuna sahip olduğunu ortaya koymaktadır.2p), kimyasal özelliklerinde, tipik bir elementtir, hafniyumun bir analogudur. Ve yüksek bir uçuculuğa sahip olan Fl (herhangi bir dışlamadan izlediği gibi), yoğunlaşmış halde tipik bir metaldir. Genel olarak, Periyodik Sistemdeki herhangi bir sapmayı “göreceli etkiler” e atfetmek kesinlikle yanlıştır: tamamen farklı nedenlerden dolayı olabilir, örneğin, birbiri ile etkileşimli etkileşim.

Her neyse, rölativistik etkilerin incelenmesi, iyi bilinen ve evrensel olarak kullanılan öğelerin kimyasal özelliklerinin daha iyi anlaşılmasını sağlar.Ayrıca, hesaplanabilen atomların ve moleküllerin elektronik yapılarının spesifik kimyasal özelliklerini nasıl belirlediğini daha iyi anlamamıza olanak sağlar. Bu hala tamamen çözülmüş bir sorudan uzak. Periyodik Tabloda daha fazla ilerleme, ilginç özelliklere sahip tamamen yeni bir eleman grubu (element 121'den başlayarak) oluşumuna yol açabilir. Bütün bu sorular hala detaylı bir çalışma için bekliyor.

Bununla birlikte, son keşiflerde, yeni elementlerin kimyasal özelliklerinin hiçbir şekilde gözükmediği belirtilmelidir (sadece element 115 – element 105'in bozunma ürünü, Db, bozunma zincirinin sonunu doğrulamak için kimyasal olarak ayrılmıştır). Ancak böyle bir çalışma elde edilen izotopların düşük verim ve kısa yarı ömürleri nedeniyle yapmak zordu. Bununla birlikte, bu kimyasal deneylerin formülasyonuna yeni bir yaklaşım gerektirmesine rağmen mümkündür.

Yeni unsurların keşfi, Amerika Birleşik Devletleri, Almanya ve diğer gelişmiş ülkelerden gelen bilim insanlarıyla yakın işbirliği içinde Rus bilim insanlarının önemli kazanımlarının mümkün olabileceğinin bir başka örneğini sunuyor. Bu çalışmalar bilimimizin saygınlığını arttırıyor.


[1] Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği.
[2] Karola P.J., Barber R.C., Sherrill B.M., Vardaci E., Yamazaki T.Atomik sayılar Z = 113, 115 ve 117 (IUPAC Teknik Rapor) // ile elemanların bulunması Pure Appl. Chem. 2016. 88. S. 139-153.
[3] Karola P.J., Barber R.C., Sherrill B.M., Vardaci E., Yamazaki T. Atom sayıları Z = 118 (IUPAC Teknik Rapor) // olan elementlerin bulunması Saf uygulama. 2016. 88. S. 155-160.
[4] Hamilton H., Hofman S., Oganessian Y.T. Superheavy Nuclei için arama yap Annu. Rev. Nucl. Bölüm. Sci., 2013. V. 63. S. 383-405.


Like this post? Please share to your friends:
Bir cevap yazın

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: