Kako so odkriti novi elementi?

Novi elementi in periodni sistem

Lahko se najdejo novi elementi, ki bodo zapolnili vrzeli in dodali periodični sistem. Jaap Hart, Getty Images

Dmitrij Mendelejev je zaslužen za izdelavo prvega periodnega sistema, ki spominja na sodobni periodni sistem . Njegova tabela je elemente razvrstila po povečevanju atomska teža (uporabljamo atomsko število danes ). Lahko je videl ponavljajoči se trendi , ali periodičnost, v lastnostih elementov. Njegovo tabelo bi lahko uporabili za napovedovanje obstoja in značilnosti elementov, ki še niso bili odkriti.

Ko pogledate na sodobni periodni sistem , v vrstnem redu elementov ne boste videli vrzeli in presledkov. Novi elementi niso več natančno odkriti. Vendar pa jih je mogoče izdelati z uporabo pospeševalnikov delcev in jedrskih reakcij. A nov element je narejen z dodatkom protona (ali več kot enega) ali nevtrona na že obstoječi element. To lahko storimo tako, da protone ali nevtrone razbijemo v atome oz s trkom atomov drug z drugim. Zadnjih nekaj elementov v tabeli bo imelo številke ali imena, odvisno od tabele, ki jo uporabljate. Vsi novih elementov so zelo radioaktivni. Težko je dokazati, da ste naredili nov element, ker tako hitro propade.

Ključni zaključki: Kako so odkriti novi elementi

• Medtem ko so raziskovalci našli ali sintetizirali elemente z atomskim številom od 1 do 118 in je periodni sistem videti poln, bodo verjetno narejeni dodatni elementi.
• Super težki elementi nastanejo z udarjanjem že obstoječih elementov s protoni, nevtroni ali drugimi atomskimi jedri. Uporabljata se procesa transmutacije in fuzije.
• Nekateri težji elementi verjetno nastanejo v zvezdah, a ker imajo tako kratke razpolovne dobe, niso preživeli, da bi jih danes našli na Zemlji.
• Na tej točki je težava manj v ustvarjanju novih elementov kot v njihovem odkrivanju. Atomi, ki nastanejo, pogosto razpadejo prehitro, da bi jih našli. V nekaterih primerih lahko preverjanje izhaja iz opazovanja hčerinskih jeder, ki so razpadla, vendar niso mogla nastati zaradi nobene druge reakcije, razen uporabe želenega elementa kot matičnega jedra.

Procesi, ki tvorijo nove elemente

Elementi, ki jih danes najdemo na Zemlji, so se rodili v zvezdah z nukleosintezo ali pa so nastali kot produkti razpada. Vsi elementi od 1 (vodik) do 92 (uran) se pojavljajo v naravi, čeprav elementi 43, 61, 85 in 87 nastanejo zaradi radioaktivnega razpada torija in urana. Neptunij in plutonij sta bila odkrita tudi v naravi, v z uranom bogati kamnini. Ta dva elementa sta nastala kot posledica zajetja nevtronov z uranom:

²³⁸U + n →²³⁹V →²³⁹Na primer →²³⁹Lahko

Ključni zaključek pri tem je, da lahko obstreljevanje elementa z nevtroni proizvede nove elemente, ker se lahko nevtroni spremenijo v protone s postopkom, imenovanim beta razpad nevtronov. Nevtron razpade v proton in sprosti elektron in antinevtrino. Dodajanje protona atomskemu jedru spremeni identiteto njegovega elementa.

Jedrski reaktorji in pospeševalniki delcev lahko bombardirajo tarče z nevtroni, protoni ali atomskimi jedri. Za tvorbo elementov z atomskim številom, večjim od 118, ni dovolj dodati proton ali nevtron že obstoječemu elementu. Razlog je v tem, da supertežka jedra tako daleč v periodnem sistemu preprosto niso na voljo v nobeni količini in ne zdržijo dovolj dolgo, da bi jih lahko uporabili v sintezi elementov. Zato si raziskovalci prizadevajo združiti lažja jedra, ki imajo protone, ki seštejejo do želenega atomskega števila, ali pa želijo narediti jedra, ki razpadejo v nov element. Na žalost je zaradi kratke razpolovne dobe in majhnega števila atomov zelo težko odkriti nov element, še manj pa preveriti rezultat. Najverjetnejša kandidata za nova elementa bosta atomski številki 120 in 126, ker naj bi imela izotope, ki bi lahko trajali dovolj dolgo, da bi jih lahko zaznali.

Supertežki elementi v zvezdah

Če znanstveniki uporabljajo fuzijo za ustvarjanje supertežkih elementov, jih delajo tudi zvezde? Nihče ne ve zagotovo odgovora, vendar je verjetno, da tudi zvezde tvorijo transuranove elemente. Ker pa so izotopi tako kratkotrajni, le lažji produkti razpada preživijo dovolj dolgo, da jih lahko zaznamo.

Viri

• Fowler, William Alfred; Burbidge, Margaret; Burbidge, Geoffrey; Hoyle, Fred (1957). 'Sinteza elementov v zvezdah.' Pregledi sodobne fizike . vol. 29, številka 4, str. 547–650.
• Greenwood, Norman N. (1997). 'Nedavni razvoj dogodkov v zvezi z odkritjem elementov 100–111.' Čista in uporabna kemija. 69 (1): 179–184. doi:10.1351/pac199769010179
• Heenen, Paul-Henri; Nazarewicz, Witold (2002). 'Iskanje supertežkih jeder.' Evrofizične novice . 33 (1): 5–9. doi:10.1051/epn:2002102
• Lougheed, R. W.; et al. (1985). 'Iskanje super težkih elementov z uporabo⁴⁸Kot +²⁵⁴Esg reakcija.' Fizični pregled C . 32 (5): 1760–1763. doi:10.1103/PhysRevC.32.1760
• Silva, Robert J. (2006). 'Fermij, Mendelevij, Nobelij in Lawrencium.' V Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (ur.). Kemija aktinidnih in transaktinidnih elementov (3. izdaja). Dordrecht, Nizozemska: Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5.