Синтетический элемент
Синтетический элемент — один из 24 известных химических элементов , которые не встречаются на Земле в природе : они были созданы в результате человеческих манипуляций с фундаментальными частицами в ядерном реакторе , ускорителе частиц или в результате взрыва атомной бомбы ; таким образом, их называют «синтетическим», «искусственным» или «искусственным». Синтетические элементы имеют атомные номера 95–118, как показано фиолетовым цветом в прилагаемой таблице Менделеева : [1] эти 24 элемента были впервые созданы между 1944 и 2010 годами. Механизм создания синтетического элемента заключается в принудительном введении дополнительных протонов в ядро элемента с атомным номером ниже 95. Все известные (см.: Остров стабильности ) синтетические элементы нестабильны, но распадаются с очень разной скоростью: период полураспада их самых долгоживущих изотопов колеблется от микросекунд до миллионов лет.
Еще пять элементов, впервые созданных искусственно, строго говоря, не являются синтетическими , поскольку впоследствии были обнаружены в природе в следовых количествах: 43 Tc , 61 Pm , 85 At , 93 Np и 94 Pu , хотя иногда их относят к синтетическим наряду с исключительно искусственными элементами. . [2] Первый, технеций, был создан в 1937 году. [3] Еще одним таким элементом является плутоний (Pu, атомный номер 94), впервые синтезированный в 1940 году. Это элемент с самым большим числом протонов (атомным номером), встречающимся в природе, но в таких крошечных количествах, что его гораздо практичнее синтезировать. Плутоний известен главным образом тем, что его используют в атомных бомбах и ядерных реакторах. [4]
Никакие элементы с атомными номерами больше 99 не имеют никакого применения за пределами научных исследований, поскольку они имеют чрезвычайно короткий период полураспада и, следовательно, никогда не производились в больших количествах.
Свойства [ править ]
Все элементы с атомным номером более 94 достаточно быстро распадаются на более легкие элементы, так что любые их атомы , которые могли существовать во время образования Земли (около 4,6 миллиардов лет назад), уже давно распались. [5] [6] Синтетические элементы, присутствующие сейчас на Земле, являются продуктом атомных бомб или экспериментов, в которых используются ядерные реакторы или ускорители частиц , посредством ядерного синтеза или поглощения нейтронов . [7]
Атомная масса природных элементов основана на средневзвешенном содержании изотопов в земной коре и природных атмосфере . Для синтетических элементов не существует «естественного изотопного изотопа». Поэтому для синтетических элементов общее количество нуклонов ( протонов плюс нейтронов ) наиболее стабильного изотопа , то есть изотопа с самым длинным периодом полураспада , указано в скобках как атомная масса.
История [ править ]
Технеций [ править ]
Первым элементом, который был синтезирован, а не открыт в природе, был технеций в 1937 году. [8] Это открытие заполнило пробел в таблице Менделеева , а тот факт, что технеций не имеет стабильных изотопов, объясняет его естественное отсутствие на Земле (и пробел). [9] Самый долгоживущий изотоп технеция. 97 Tc, имеющий 4,21 миллиона лет , период полураспада [10] от образования Земли не осталось технеция. [11] [12] коре в природе встречаются лишь незначительные следы технеция — как продукта спонтанного деления В земной 238 U или в результате захвата нейтронов в молибдене , но технеций естественным образом присутствует в красных гигантов . звездах [13] [14] [15] [16]
Суд [ править ]
Первым полностью синтетическим элементом был кюрий , синтезированный в 1944 году Гленном Т. Сиборгом , Ральфом А. Джеймсом и Альбертом Гиорсо путем бомбардировки плутония частицами альфа- . [17] [18]
Восемь других [ править ]
Вскоре последовал синтез америция , берклия и калифорния . Эйнштейний и фермий были открыты группой учёных под руководством Альберта Гиорсо в 1952 году при изучении состава радиоактивных обломков взрыва первой водородной бомбы. [19] Синтезированные изотопы: эйнштейний-253 с периодом полураспада 20,5 дней и фермий-255 с периодом полураспада около 20 часов. Затем последовало создание менделевия , нобелия и лоуренция .
Резерфордий и дубний [ править ]
В разгар Холодной войны команды из Советского Союза и США независимо друг от друга создали резерфордий и дубний . Название и заслуга синтеза этих элементов оставались нерешенными в течение многих лет , но в конечном итоге общая заслуга была признана ИЮПАК / ИЮПАП в 1992 году. В 1997 году ИЮПАК решил дать дубнию свое нынешнее название в честь города Дубны , где работала российская команда. поскольку названия, выбранные американцами, уже использовались для многих существующих синтетических элементов, а название «рутерфордий» (выбранное американской командой) было принято для элемента 104.
Последние тринадцать [ править ]
Тем временем американская команда создала сиборгий , а следующие шесть элементов были созданы немецкой командой: борий , хассий , мейтнерий , дармштадтий , рентгений и коперниций . Элемент 113, нихоний , был создан японской командой; последние пять известных элементов, флеровий , московий , ливерморий , теннессин и оганессон , были созданы в результате российско-американского сотрудничества и завершают седьмой ряд таблицы Менделеева.
Список синтетических элементов [ править ]
Следующие элементы не встречаются на Земле в природе. Все они являются трансурановыми элементами и имеют атомные номера 95 и выше.
| Имя элемента | Химическая Символ | Атомный Число | Первый определенный синтез |
|---|---|---|---|
| Америций | Являюсь | 95 | 1944 |
| Курий | См | 96 | 1944 |
| Берклий | Бк | 97 | 1949 |
| Калифорния | См. | 98 | 1950 |
| Эйнштейний | Является | 99 | 1952 |
| Фермий | Фм | 100 | 1952 |
| Менделеев | Мэриленд | 101 | 1955 |
| Благородный | Нет | 102 | 1965 |
| Лоуренсий | лр | 103 | 1961 |
| Резерфордий | РФ | 104 | 1969 (СССР и США)* |
| Дубниум | ДБ | 105 | 1970 (СССР и США)* |
| Сиборгий | Сг | 106 | 1974 |
| борий | Бх | 107 | 1981 |
| Хассий | Хс | 108 | 1984 |
| Мейтнерий | гора | 109 | 1982 |
| Дармштадтий | Дс | 110 | 1994 |
| Рентгений | Рг | 111 | 1994 |
| Коперник | Сп | 112 | 1996 |
| нихоний | Нх | 113 | 2003–04 |
| Флеровий | В | 114 | 1999 |
| Московий | Мак | 115 | 2003 |
| Ливерморий | Лев | 116 | 2000 |
| Теннессин | Ц | 117 | 2009 |
| Оганессон | И | 118 | 2002 |
| * Общий кредит на открытие. | |||
обычно получаемые путем синтеза , Другие элементы
Все элементы с атомными номерами от 1 до 94 встречаются в природе, по крайней мере, в следовых количествах, но следующие элементы часто производятся путем синтеза.
| Имя элемента | Химическая Символ | Атомный Число | Первый определенный открытие | Открытие в природе |
|---|---|---|---|---|
| Технеций | Тс | 43 | 1937 | 1962 |
| Прометий | вечера | 61 | 1945 | 1965 [20] |
| Полоний | Po | 84 | 1898 | |
| Астат | В | 85 | 1940 | 1943 |
| Франций | Пт | 87 | 1939 | |
| Радий | Солнце | 88 | 1898 | |
| актиний | И | 89 | 1902 | |
| Протактиний | Хорошо | 91 | 1913 | |
| Нептун | Например | 93 | 1940 | 1952 |
| Плутоний | Мог | 94 | 1940 | 1941–42 [21] |
Технеций, прометий, астат, нептуний и плутоний были открыты путем синтеза до того, как были обнаружены в природе.
Ссылки [ править ]
- ^ Кулкарни, Маюри (15 июня 2009 г.). «Полный список искусственных синтетических элементов» . Наука застряла . Проверено 15 мая 2019 г.
- ^ таблицу Менделеева здесь . См., например,
- ^ «Таблица Менделеева WebElements » Технеций » историческая информация» . www.webelements.com . Веб-элементы . Проверено 7 ноября 2019 г.
- ^ Брэдфорд, Алина (8 декабря 2016 г.). «Факты о плутонии» . ЖиваяНаука . Проверено 16 мая 2019 г.
- ^ Редд, Нола (ноябрь 2016 г.). «Как образовалась Земля?» . Space.com . Проверено 16 мая 2019 г.
- ^ «Синтетические элементы» . Инфо, пожалуйста . Проверено 16 мая 2019 г.
- ^ Кулкарни, Маюри (15 июня 2009 г.). «Полный список искусственных синтетических элементов» . Наука застряла . Проверено 16 мая 2019 г.
- ^ Хельменстин, Энн Мари. «Факты о технеции или мазурии» . МысльКо . Проверено 15 мая 2019 г.
- ^ «Распад технеция и его применение в сердцах» . Ханская академия . Проверено 15 мая 2019 г.
- ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ^ Стюарт, Дуг. «Факты об элементе технеция» . Химикул . Проверено 15 мая 2019 г.
- ^ Бентор, Йинон. «Таблица Менделеева: Технеций» . Химические элементы . Проверено 15 мая 2019 г.
- ^ Хаммонд, ЧР (2004). «Элементы». Справочник по химии и физике (81-е изд.). ЦРК Пресс. ISBN 978-0-8493-0485-9 .
- ^ Мур, CE (1951). «Технеций на Солнце». Наука . 114 (2951): 59–61. Бибкод : 1951Sci...114...59M . дои : 10.1126/science.114.2951.59 . ПМИД 17782983 .
- ^ Диксон, П.; Кертис, Дэвид Б.; Масгрейв, Джон; Ренш, Фред; Роуч, Джефф; Рокоп, Дон (1997). «Анализ естественно произведенного технеция и плутония в геологических материалах». Аналитическая химия . 69 (9): 1692–9. дои : 10.1021/ac961159q . ПМИД 21639292 .
- ^ Кертис, Д.; Фабрика-Мартин, июнь; Диксон, Пол; Крамер, Ян (1999). «Необычные элементы природы: плутоний и технеций» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 63 (2): 275. Бибкод : 1999GeCoA..63..275C . дои : 10.1016/S0016-7037(98)00282-8 .
- ^ Кребс, Роберт Э. История и использование химических элементов на нашей Земле: справочное руководство , Greenwood Publishing Group, 2006, ISBN 0-313-33438-2 стр. 322
- ^ Холл, Нина (2000). Новая химия: демонстрация современной химии и ее приложений . Издательство Кембриджского университета. стр. 8–9 . ISBN 978-0-521-45224-3 .
- ^ Гиорсо, Альберт (2003). «Эйнштейний и фермий». Архив новостей химической и инженерной промышленности . 81 (36): 174–175. doi : 10.1021/cen-v081n036.p174 .
- ^ МакГилл, Ян. «Редкоземельные элементы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Том. 31. Вайнхайм: Wiley-VCH. п. 188. дои : 10.1002/14356007.a22_607 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Сиборг, Гленн Т.; Перлман, Моррис Л. (1948). «Поиск элементов 94 и 93 в природе. Присутствие 94». 239 в Питчбленде 1 ". Журнал Американского химического общества . 70 (4). Американское химическое общество (ACS): 1571–1573. doi : 10.1021/ja01184a083 . ISSN 0002-7863 .
Внешние ссылки [ править ]
- «Эйнштейний (Es) – химический элемент» . Britannica.com . Проверено 23 мая 2017 г.
- «менделевий (Мд) — химический элемент» . Britannica.com . Проверено 23 мая 2017 г.
- «синтетические элементы» . Энциклопедия2.thefreedictionary.com . Проверено 23 мая 2017 г.
- «Это элементаль — элемент фермий» . Education.jlab.org . Проверено 23 мая 2017 г.
- Кулкарни, Маюри (15 июня 2009 г.). «Полный список искусственных синтетических элементов» . Наука застряла . Проверено 15 мая 2019 г.