Трансурановый элемент
Элементы трансараниума (также известные как трансранские элементы ) представляют собой химические элементы с атомными числами , превышающими 92, что является атомным числом урана . Все они радиоактивно нестабильны и распадаются на другие элементы. За исключением Нептуния и Плутония , которые были обнаружены в следовых количествах в природе, ни один из них не происходит естественным образом на земле, и они синтетические .
Обзор
[ редактировать ]
Из элементов с атомными числами от 1 до 92, большинство из которых можно найти в природе, имеющие стабильные изотопы (такие как кислород ) или очень долгоживущие радиоизотопы (такие как уран ), или существующие как обычные продукты распада урана и тория (например, радон ). Исключениями являются элементы Technetium , Promethium , Astatine и Francium ; Все четыре встречаются в природе, но только в очень незначительных ветвях цепочек урана и ториевого распада, и, таким образом, все спасение Франциум были впервые обнаружены синтезом в лаборатории, а не в природе.
Все элементы с более высоким атомным числом были впервые обнаружены в лаборатории, при этом Neptunium и Plutonium были обнаружены в природе. Все они радиоактивны , с полураспадами, намного короче, чем эпоха земли , поэтому любые изначальные атомы этих элементов, если они когда-либо присутствовали на формировании Земли, давно не распадаются. Следные количества нептун и плутония в некоторых богатых ураном породы, и небольшие количества производятся во время атмосферных испытаний ядерного оружия . Эти два элемента генерируются из захвата нейтронов в урановой руде с последующими бета -распадами (например, 238 U + N → 239 U → 239 Например 239 Мог ).
Все элементы тяжелее плутония являются полностью синтетическими ; Они создаются в ядерных реакторах или акселераторах частиц . Жилерадцать этих элементов показывают общую тенденцию уменьшения по мере увеличения атомных чисел. Однако есть исключения, в том числе несколько изотопов Curium и Dubnium . Считается, что некоторые более тяжелые элементы в этой серии, вокруг атомных чисел 110–114, нарушают тенденцию и демонстрируют повышенную ядерную стабильность, включающую теоретический остров стабильности . [ 1 ]
Тяжелые трансуранические элементы сложны и дороги в производстве, и их цены быстро увеличиваются с атомным числом. По состоянию на 2008 год стоимость плутония со стороны оружия составила около 4000 долларов США/грамм, [ 2 ] и Калифорния превысила 60 000 000 долл. США/грамм. [ 3 ] Einsteinium является самым тяжелым элементом, который был произведен в макроскопических количествах. [ 4 ]
Трансуранские элементы, которые не были обнаружены или были обнаружены, но еще не названы официально, используют IUPAC элементов систематические имена . Наименование трансранских элементов может быть источником противоречий .
Открытия
[ редактировать ]До сих пор в четырех лабораториях были обнаружены все элементы трансураниума: Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (LBNL) в Соединенных Штатах (элементы 93–101, 106 и совместный кредит на 103–105), Объединенный институт ядерных исследований ( Jinr) в России (элементы 102 и 114–118, и совместный кредит на 103–105), Центр тяжелых ионов GSI Helmholtz в Германии (элементы 107–112) и Рикен в Японии (элемент 113).
- Радиационная лаборатория (ныне LBNL) в Калифорнийском университете в Беркли , возглавляемая главным образом Эдвином Макмиллан , Гленн Сиборг и Альберт Гирсо , в 1945-1974 годах:
- 93. Neptunium , NP, названный в честь планеты Нептун , поскольку она следует за Ураном и Нептуном, следует за Ураном в планетарной последовательности (1940).
- 94. Плутоний , Пу, названный в честь Плутона , [ А ] Следуя тому же правилу именования, что и Neptunium и Pluto, следует за Neptune в Солнечной системе (1940).
- 95. Americium , AM, названный, потому что он аналог с Европия , и поэтому был назван в честь континента, где он был впервые произведен (1944).
- 96. Curium , CM, названный в честь Пьера и Мари Кюри , ученых, которые отделили первые радиоактивные элементы (1944), поскольку его более легкий аналоговый гадолиний был назван в честь Йохана Гадолина .
- 97. Беркелия , BK, названный в честь Беркли , где находится Калифорнийский университет, Беркли (1949).
- 98. Калифорния , CF, назван в честь Калифорнии , где находится университет (1950).
- 99. Einsteinium , ES, названный в честь теоретического физика Альберта Эйнштейна (1952).
- 100. Фермий , FM, названный в честь Энрико Ферми , физика, который произвел первую контролируемую цепную реакцию (1952).
- 101. Mendelevium , MD, названный в честь российского химика Дмитрия Менделев , приписывается за то, что он является основным создателем периодической таблицы химических элементов (1955).
- 102. Нобелия , нет, назван в честь Альфреда Нобель (1958). Первоначально элемент был заявлен командой в Нобелевском институте в Швеции (1957) - хотя позже стало очевидно, что шведская команда не обнаружила элемента, команда LBNL решила принять свое имя Нобелия . Это открытие также было заявлено JINR, которое сомневалось в заявлении LBNL, и назвал элемент Joliotium (JL) после Frédéric Joliot-Curie (1965). IUPAC пришел к выводу, что JINR был первым, кто убедительно синтезировал элемент (1965), но сохранил имя Нобелия так же глубоко укоренившееся в литературе.
- 103. Lawrencium , LR, названный в честь Эрнеста О. Лоуренса , физика, наиболее известного развитием циклотрона , и человека, для которого Национальная лаборатория Лоуренса Ливермор названы (1961) Полем Это открытие также было заявлено Jinr (1965), которое сомневалось в претензии LBNL и предложил имя Резерфорд (RF) после Эрнеста Резерфорда . IUPAC пришел к выводу, что кредит должен быть разделен, сохраняя название Lawrencium как укоренившееся в литературе.
- 104. Резерфорд , RF, назван в честь Эрнеста Резерфорда , который отвечал за концепцию атомного ядра (1969). Это открытие также было заявлено Джинром, возглавляемым главным образом Георги Флоров : они назвали элемент Кучатовиума (KU) после Игоря Курчатов . IUPAC пришел к выводу, что кредит должен быть разделен, и принял имя LBNL Rutherfordium .
- 105. Dubnium , DB, элемент, который назван в честь Дубны , где находится Jinr. Первоначально назван Ханиум (HA) в честь Отто Хана Беркли Группой (1970). Это открытие также было заявлено Jinr, который назвал его Nielsbohrium (NS) после Нильса Бора . IUPAC пришел к выводу, что кредит должен быть разделен, и переименован в элемент Dubnium в честь команды JINR.
- 106. Seaborgium , SG, названный в честь Гленна Т. Сиборга . Это имя вызвало противоречие, потому что Сиборг был еще жив, но в конечном итоге оно было принято международными химиками (1974). Это открытие также было заявлено Jinr. Иупак пришел к выводу, что команда Беркли была первой, кто убедительно синтезировал элемент.
- Общество тяжелых исследований (Общество тяжелых исследований ионов) в Дармштадте , Гессе, Германии, руководили главным образом Готфридом Мюнценбергом , Питером Армбрустером и Сигурдом Хофманном , в 1980-2000 гг.
- 107. Бохриум , BH, названный в честь датского физика Нильса Бора , важно в выяснении структуры атома ( 1981). Это открытие также было заявлено Jinr. IUPAC пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал элемент. Команда GSI изначально предложила Nielsbohrium (NS) разрешить спор о наименованиях по элементу 105, но IUPAC изменился, поскольку не было прецедента для использования имени ученого во имя элемента.
- 108. Hassium , HS, названный в честь латинской формы названия Гессена , немецкого Бундесленда , где была выполнена эта работа (1984). Это открытие также было заявлено Jinr. IUPAC пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал элемент, признавая новаторскую работу в JINR.
- 109. Meitnerium , MT, названный в честь Лиз Мейтнера , австрийского физика, который был одним из первых ученых, изучающих ядерную деление (1982).
- 110. Дармштадтия , DS, названный в честь Дармштадта , Германия, город, в котором была выполнена эта работа (1994). Это открытие также было заявлено Jinr, которое предложило имя Becquerum после Анри Бекереля , и LBNL, который предложил имя Ганейум разрешить спор по элементу 105 (несмотря на то, что он протестовал за повторное использование установленных имен для различных элементов). IUPAC пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал элемент.
- 111. Roentgenium , RG, названный в честь Вильгельма Конрада Рондена , обнаружения рентгеновских лучей (1994).
- 112. Коперник , CN, названный в честь астронома Николауса Коперника (1996).
- Рикен в Вако, Сайтама , Япония, руководил главным образом Кусуке Морита :
- 113. Nihonium , NH, названный в честь Японии ( Nihon на японском языке ), где был обнаружен элемент (2004). Это открытие также было заявлено Jinr. IUPAC пришел к выводу, что Рикен был первым, кто убедительно синтезировал элемент.
- Джинр в Дубне, Россия, возглавляемый главным образом Юрием Оганессианом , в сотрудничестве с несколькими другими лабораториями, включая Национальную лабораторию Лоуренса Ливермор (LLNL), с 2000 года:
- 114. Флеровий , Флорида, названный в честь советского физика Георги Флоров , основателя Jinr (1999).
- 115. Московий , MC, названный в честь Moscow Ollast , где был обнаружен элемент (2004).
- 116. Livermorium , LV, названный в честь Национальной лаборатории Лоуренса Ливермор, сотрудничающего с Jinr в Discovery (2000).
- 117. Теннесин , Т.С., названный в честь Теннесси , где была изготовлена цель Беркелия, необходимая для синтеза элемента (2010).
- 118. Oganesson , OG, названный в честь Юрия Оганессиана , который руководил командой JINR в его открытии элементов с 114 по 118 (2002).
Сверхтяничные элементы
[ редактировать ]Сверхтяничные элементы (также известные как сверхтяничные атомы , обычно сокращенные ) обычно относятся к трансактинидным элементам, начиная с Резерфорда (атомного числа 104). (Lawrencium, первый 6D-элемент, иногда, но не всегда также включен.) Они были сделаны искусственно и в настоящее время не служат практической цели, потому что их короткие полураспады заставляют их распадаться после очень короткого времени, начиная с нескольких Часы до нескольких миллисекунд, что также затрудняет их изучение. [ 5 ] [ 6 ]
Все перевороты были созданы с последней половины 20 -го века и постоянно создаются в течение 21 -го века в качестве технологических достижений. Они создаются посредством бомбардировки элементов в ускорителе частиц, в количествах по атомной шкале, и не было обнаружено никакого метода создания массы. [ 5 ]
Приложения
[ редактировать ]Элементы Transuranium могут быть использованы для синтеза других сверхтяничных элементов. [ 7 ] Элементы острова стабильности имеют потенциально важные военные применения, включая развитие компактного ядерного оружия. [ 8 ] Потенциальные повседневные приложения огромны; Элемент Америки используется в таких устройствах, как детекторы дыма и спектрометры . [ 9 ] [ 10 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Бозе -Эйнштейн Конденсат (также известный как супертом )
- Незначительный актинид
- Глубокий геологический хранилище , место для отложения трансранских отходов
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Плутон был планетой во время названия, но с тех пор был реклассифицирован как карликовая планета .
- ^ Considine, Glenn, ed. (2002). Научная энциклопедия Ван Ностранда (9 -е изд.). Нью -Йорк: Wiley Interscience. п. 738. ISBN 978-0-471-33230-5 .
- ^ Морел, Эндрю (2008). Элерт, Гленн (ред.). «Цена на плутоний» . Физический факт. Архивировано из оригинала 20 октября 2018 года.
- ^ Мартин, Роджер С.; Кос, Стив Э. (2001). Применение и доступность нейтронных источников Калифорнии-252 для характеристики отходов (отчет). Citeseerx 10.1.1.499.1273 .
- ^ Сильва, Роберт Дж. (2006). «Фермий, Менделевий, Нобелия и Лоуренс». В Morss, Lester R.; Эдельштейн, Норман М.; Фугер, Джин (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов (третье изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science+Business Media . ISBN 978-1-4020-3555-5 .
- ^ Jump up to: а беременный Хинен, Пол-Генри; Nazarewicz, Witold (2002). «Поиск сверхтяничных ядер» (PDF) . Еврофизика новости . 33 (1): 5–9. Bibcode : 2002enews..33 .... 5h . doi : 10.1051/epn: 2002102 . Архивировано (PDF) из оригинала 20 июля 2018 года.
- ^ Гринвуд, Норман Н. (1997). «Недавние события, касающиеся открытия элементов 100–111» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 69 (1): 179–184. doi : 10.1351/pac199769010179 . S2CID 98322292 . Архивировано (PDF) из оригинала 21 июля 2018 года.
- ^ Lougheed, RW; и др. (1985). "Поиск сверхтяничных элементов, используя 48 Ca + 254 Является глин Реакция ». Физический обзор c . 32 (5): 1760–1763. Bibcode : 1985 Phrvc..32.1760L . DOI : 10.1103/physrevc.32.1760 . PMID 9953034 .
- ^ Gsponer, André; Hurni, Jean-Pierre (1997). Физические принципы термоядерных взрывчатых веществ, слияния межтегического заключения и поиска ядерного оружия четвертого поколения (PDF) . Международная сеть инженеров и ученых против распространения. С. 110–115. ISBN 978-3-933071-02-6 Полем Архивировано (PDF) из оригинала 6 июня 2018 года.
- ^ «Детекторы дыма и Америка» , Брифинг -бумага ядерных вопросов , вып. 35, май 2002 г., архивировав с оригинала 11 сентября 2002 года , получен 2015-08-26
- ^ Просмотрщик ядерных данных 2.4 , NNDC
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Эрик Сперри, очень короткое введение в периодическую таблицу, Oxford University Press, Oxford, 2011.
- Сверхтяничные элементы
- Аннотированная библиография для трансранских элементов из цифровой библиотеки ALSOS для ядерных проблем.
- Трансурановые элементы
- Официальный веб -сайт сети Super Heavy Elements (Сеть европейской интегрированной инфраструктурной инициативы Euroons)
- Дармштадтия и за его пределами
- Кристиан Шнье, Иоахим Феерборн, Бонг-Джун Ли: следы элементов трансараниума в наземных минералах? ( Онлайн , PDF-Datei, 493 КБ)
- Кристиан Шньер, Иоахим Феерборн, Бонг-Джун Ли: Поиск супер тяжелых элементов (она) в наземных минералах с использованием XRF с синхротронным радиацией с высокой энергией. ( Онлайн , PDF-Datei, 446 КБ)
