Kimyəvi elementlər.

Nailiyyətlər və perspektivlər

D.İ.Mendeleyevin kimya elminə verdiyi tərif hələ də düzgün və dəqiq olaraq qalır: “Kimya elementləri və kimyəvi birləşmələri öyrənir”. Kimyəvi elementlər bütün kimyanın əsasını təşkil edir, çünki bu gün məlum olanların hamısı onlardan ibarətdir. kimyəvi birləşmələr(hazırda 14 milyondan çox var), eləcə də bir gün alınacaqların hamısı.

Çoxları düzgün olaraq dövri cədvəlin əsas hissəsini ətraf aləmdəki obyektlərin tikildiyi elementar “kərpiclərin” siyahısı kimi qəbul edirlər. Bununla belə, kimyəvi elementlər yalnız molekulların qurulması üçün "tikinti materialları" kimi qəbul edilməməlidir, çünki onlar təmiz formada onlardan əldə edilən milyonlarla birləşmədən az olmayan xüsusiyyətlərə malikdirlər və çox geniş istifadə olunurlar. müasir dünya(bu barədə ətraflı bax: Gündəlik həyatda kimyəvi elementlər. “Kimya”, 1998, No 42).

Ciddi terminologiyaya hörmət edərək qeyd edirik ki, kimyəvi element dövri cədvəldə və ya müəyyən bir atomda Latın simvoludur, lakin sonrakı tədqiqatlar kimyəvi elementlə deyil, yalnız atomlardan ibarət sadə bir maddə ilə əldə edilə və aparıla bilər. eyni tipli. İngilisdilli ədəbiyyatda daha sadədir: hər ikisi bir sözlə adlandırılır - element. Ona görə də biz bu sözün rusca analoqundan geniş mənada bundan sonra da istifadə edəcəyik.

Əsrin yekunlarına yekun vuraraq, ilk növbədə cari əsrdə dövri cədvəlin yeni elementlərlə necə dolduğunu nəzərdən keçirək. Əvvəlki əsrin sonunda D.I.Mendeleyevin cədvəlində 80-ə yaxın element var idi. 20-ci əsrin əvvəlləri mükafatı ilə qeyd olundu Nobel mükafatı W. Ramsey inert qazların kəşfinə görə (1904); lakin belə bir hadisə həmişə belə təntənə ilə qeyd olunmurdu. Yalnız daha iki elementin - radium və poloniumun istehsalı eyni şəkildə qeyd edildi (M. Sklodovska-Küri, Nobel mükafatı 1911).

1927-ci ildə renium əldə edildi. Bu, yeni elementlərin kəşfi tarixində unikal bir mərhələ idi, çünki renium təbiətdə tapılan sonuncu sabit kimyəvi element idi. Sonra hər şey daha da mürəkkəbləşdi, çünki bütün sonrakı elementləri yalnız nüvə reaksiyalarından istifadə etməklə əldə etmək olardı.

Cədvəlin ortasındakı dörd boş hücrəni uranla doldurmaq kifayət qədər çox vaxt apardı (bu haqda bax: Kimya tarixinin səhvləri və yanlış təsəvvürləri. «Kimya», 1999, № 8). Texnetium - element No 43 - 1937-ci ildə molibden lövhəsinin ağır hidrogen (deyterium) nüvələri ilə uzun müddət şüalanması nəticəsində əldə edilmişdir. 87 nömrəli element - fransium - 1939-cu ildə təbii aktiniumun radioaktiv parçalanma məhsullarında aşkar edilmişdir. 85 nömrəli element - astatin - 1940-cı ildə vismutun helium nüvələri ilə bombalanması nəticəsində əldə edilmişdir. 61 nömrəli element, prometium 1945-ci ildə uranın parçalanma məhsullarından təcrid edilmişdir. Sonra nüvə birləşmə reaksiyalarının köməyi ilə cədvəlin 7-ci dövrü uranın ardınca gedən elementlərlə tədricən dolmağa başladı. Ad alan sonuncu kimyəvi element №109 olmuşdur. 110-dan sonra elementlər yalnız atom nömrələri ilə təyin edilmişdir.

İndi artıq deyə bilərik ki, iyirminci əsr başladığından heç də az təntənə ilə başa çatır. 1998-ci ilin dekabrında Dubnada plutonium izotopunu sürətləndirilmiş kalsium ionları şüası ilə şüalandırmaq yolu ilə 114 nömrəli yeni element əldə edildi. Qarşılıqlı təsir göstərən iki nüvənin - plutonium və kalsiumun protonlarının sayını ümumiləşdirsək, 94 + 20 = 114 alırıq. Bu, 114 nömrəli elementə uyğundur. Lakin kütləsi 244 + 48 = 292 olan nəticədə nüvə belə çıxdı. qeyri-sabit olmaq. O, üç neytron buraxaraq izotop əmələ gətirir.İlkin hesablamalar göstərdi ki, 114 nömrəli element, eləcə də indiyədək əlçatmaz olan 126 və 164 nömrəli elementlər stabillik adaları deyilən yerə düşməlidir. 114 nömrəli elementə gəlincə, bu təsdiqləndi. Onun ömrü 0,5 dəqiqədən çoxdur ki, bu, belə superağır atom üçün çox böyük dəyərdir. 1999-cu ildə Berkli Laboratoriyasında (ABŞ) qurğuşunu kripton ionları ilə bombalamaqla 118 nömrəli element əldə edilmişdir. Onun ömrü millisaniyədir. O, çürüdükdə 116 nömrəli yeni qeyri-sabit element əmələ gətirir ki, bu da tez bir zamanda 114 nömrəli daha dayanıqlı elementə çevrilir.

Beləliklə, bu gün dövri cədvəl 118-ci elementlə bitir. Yeni elementlərin sintezi üzrə eksperimentlər son dərəcə əmək tutumlu və kifayət qədər uzun sürür. Fakt budur ki, atomların elektron qabıqlarından keçərək mərmi nüvələri yavaşlayır və enerji itirirlər. Bundan əlavə, birləşmə zamanı əmələ gələn nüvə ən çox iki yüngül nüvəyə parçalanır. Yalnız nadir hallarda bir neçə neytron buraxır (məsələn, 114 nömrəli elementi əldə edərkən) və istədiyiniz ağır nüvəni əmələ gətirir. Çətinliklərə baxmayaraq, yeni elementlərin sintezinə yönəlmiş təcrübələr davam edir.

Bu günə qədər yığılmış kimyəvi elementlərin bütün zənginliyini nəzərə alaraq, əsri yekunlaşdırmağa çalışaq. Bu gün məlum olan bütün kimyəvi elementlər arasında bir növ rəqabət aparaq və onlardan hansının 20-ci əsrdə sona çatdığını müəyyən etməyə çalışaq. ən əlamətdarı. Başqa sözlə, biz yalnız sivilizasiya səviyyəsinin yüksəlməsinə və tərəqqinin inkişafına ən çox töhfə verən elementləri qeyd edəcəyik.

Yalnız iki açıq lider var. Birincisi Uran, kim tamamilə yeni yaratmışdır elmi intizam- nüvə fizikası və bəşəriyyəti böyük enerji ehtiyatları ilə təmin etdi. Çox güman ki, bu cür liderlik mübahisəli olacaq. Uran bəşəriyyətə nüvə silahından istifadənin acı nəticələrini, atom elektrik stansiyalarının (AES) qəzasını və nüvə tullantılarının utilizasiyası problemini gözləyirdi.

Bütün bu qorxular əsaslıdır, lakin gəlin məsələyə daha ətraflı baxaq.

Nüvə silahından istifadə təhlükəsinə gəlincə, bəşəriyyət bu problemi daim öz baxış sahəsində saxlayır. Bu cür silahların istehsalına və istifadəsinə tam qadağa qoyulması ilə bağlı bütün məsələlər istər-istəməz gələcəkdə öz həllini tapmalı olacaq. Daha mürəkkəb və mübahisəli olan nüvə enerjisindən dinc məqsədlər üçün istifadə məsələsidir. 26 aprel 1986-cı ildə Çernobıl faciəsi ona gətirib çıxardı ki, bütün insanların qəlbləri "radiasiya" və "əsasən məruz qalma" sözlərindən narahatlıqla sıxılır. Bütün dünyada nüvə enerjisinə inam sarsılıb.

Atom elektrik stansiyalarından ümumiyyətlə imtina etmək olmazmı? Əvvəlcə belə göründü. Bir çox ölkələr yeni stansiyaların tikintisinin zəruriliyini yenidən nəzərdən keçirməyə başlayıblar. Keçirilmiş referendumlar göstərdi ki, insanların əksəriyyəti nüvə enerjisindən istifadədən imtinanın zəruriliyinə inanır. Ancaq baş verən hər şeyin sakit, ayıq təhlili tədricən fərqli nəticələrə gətirib çıxardı. Qəza dərəcələri baxımından atom elektrik stansiyaları böyük miqdarda elektrik enerjisi istehsal edən bütün müasir mənbələr arasında praktiki olaraq sonuncu yerdədir. Üstəlik, atom elektrik stansiyalarının istismarı zamanı ölənlərin sayı hətta yeyinti və toxuculuq sənayesində olduğundan bir qədər aşağıdır.

Atom energetikasının inkişafı tarixində ən böyük hadisə olan Çernobıl qəzasının nəticələrini nəzərə alanda belə bu mənzərə dəyişməyib. Bu, ilk növbədə istismar qaydalarının kobud şəkildə pozulması səbəbindən baş verdi: reaktorda reaksiyaya mane olan qəbuledilməz dərəcədə az sayda kadmium çubuqları var idi. Bundan əlavə, stansiyada radioaktiv maddələrin atmosferə atılmasının qarşısını almaq üçün qoruyucu qapaq yox idi. Nəticədə ən pis variantlardan biri həyata keçirildi. Buna baxmayaraq, radioaktiv maddələrin atmosferə buraxılması onların reaktorda toplanmış ümumi miqdarının 3,5%-dən çox olmamışdır. Təbii ki, heç kim bununla barışa biləcəyini düşünmür. Nüvə elektrik stansiyasının təhlükəsizliyinə nəzarət sistemləri sonradan əhəmiyyətli dərəcədə yenidən işlənmişdir. Əsas tədqiqat və inkişaf səyləri hazırda onların qəzasız işləməsini artırmaq məqsədi daşıyır. Reaktorun nəzarəti həm cinayətkar səhlənkarlıqdan, həm də terrorçuların mümkün zərərli planlarından etibarlı şəkildə bloklanmalıdır. Bundan əlavə, bütün yeni tikilmiş stansiyalar radioaktiv maddələrin ətraf mühitə daxil olması ehtimalını istisna etmək üçün qoruyucu qapaqlarla təchiz ediləcəkdir. mühit.

Heç kim nüvə reaktorlarının təhlükələrini azaltmaq niyyətində deyil. Ancaq istəsək də, istəməsək də sivilizasiyanın inkişafı ilə bağlı toplanmış bütün təcrübə istər-istəməz müəyyən nəticəyə gətirib çıxarır.

Bəşəriyyət tarixində elə bir hal olmayıb ki, o, tərəqqinin nailiyyətlərindən yalnız müəyyən təhlükə yaratdığına görə imtina etsin. Buxar qazanlarının partlaması, dəmir yolu və təyyarə qəzaları, avtomobil qəzaları, elektrik cərəyanı vurması bəşəriyyətin bu texniki vasitələrdən istifadəni qadağan etməsinə səbəb olmayıb. Nəticədə, onların təhlükəsizliyinin artırılmasına yönəlmiş işlərin intensivliyi yalnız artdı. Qadağalar yalnız müxtəlif növ silahlar üçün baş verdi. Nüvə enerjisi ilə də eyni vəziyyətdir.

Həqiqətən yeni atom elektrik stansiyaları tikiləcəkmi? Bəli, bu qaçılmazdır, çünki artıq böyük şəhərlərin (Moskva, Sankt-Peterburq) istehlak etdiyi elektrik enerjisinin dörddə birindən çoxu atom elektrik stansiyaları tərəfindən istehsal olunur. Qərb ölkələri bu rəqəm daha yüksəkdir). Bəşəriyyət artıq bu yeni enerji növündən imtina edə bilməyəcək. Etibarlı şəkildə təşkil edilmiş istismarı ilə, atom elektrik stansiyaları, şübhəsiz ki, qatarları karbohidrogen yanacağı ilə istehlak edən və atmosferi kömür və neftin yanma məhsulları ilə çirkləndirən istilik stansiyaları ilə müqayisədə fayda gətirir.
Su elektrik stansiyaları meşələri və əkin sahələrini bataqlıqlara çevirir və geniş ərazidə bütün canlıların təbii bioritmini pozur. Atom elektrik stansiyaları işləmək üçün müqayisə olunmayacaq dərəcədə rahatdır. Onlar kömür yataqlarından uzaqda və su elektrik enerjisi mənbələri olmayan yerlərdə yerləşdirilə bilər. Nüvə yanacağı altı ayda bir dəfədən çox olmayaraq dəyişdirilir. Yanacaq sərfiyyatı aşağıdakı göstərici ilə qiymətləndirilə bilər. 1 q uran izotopunun parçalanması 2800 kq karbohidrogen yanacağının yanması ilə eyni miqdarda enerji buraxır. Başqa sözlə, 1 kq nüvə yanacağı bir kömür qatarını əvəz edir.

Eyni zamanda, dünyanın uran ehtiyatlarında mövcud qaz, neft və kömür ehtiyatlarının enerji ehtiyatlarından milyonlarla dəfə çox yığılmış enerji var. Enerji mənbələrinə artan tələbatı nəzərə alsaq, nüvə yanacağı on minlərlə il davam edəcək. Eyni zamanda, karbohidrogen xammalından müxtəlif üzvi məhsulların sintezi üçün daha səmərəli istifadə oluna bilər.

İşlənmiş nüvə yanacağı tullantıları ilə nə etmək lazım olduğu dərhal sual yaranır. Çoxları yəqin ki, belə tullantıların basdırılması ilə bağlı problemlər haqqında eşitmişdir. İntensiv elmi əsərlər bu problemi həll etmək üçün (bəşəriyyət adətən bunu müəyyən gecikmə ilə dərk edir). Perspektivli yollardan biri yanacaq istehsal edən nüvə reaktorlarının tikintisidir. Adi nüvə reaktorlarında uran izotopu 238 U bir növ ballastdır; əsas reaksiya təbii uranda çox kiçik (1%-dən az) olan 235 U izotopunun iştirakı ilə baş verir. Bununla birlikdə, nüvə reaktorunda müəyyən miqdarda olan aşağı aktiv 238 U, sərbəst buraxılan neytronların bir hissəsini tuta bilər və nəticədə plutonium 239 Pu əmələ gətirir, özü də nüvə yanacağıdır, 235 U-dan az deyil.

Bir çox nüvə çevrilmələrinin sxemləri sadə və aydındır. Kimyəvi elementin simvolundan əvvəl iki indeks qoyulur. Yuxarı olan nüvənin kütləsini, yəni proton və neytronların cəmini, aşağısı isə protonların sayını, yəni nüvənin müsbət yükünü göstərir. Reaksiya tənliyini yazarkən sadə bir qaydaya əməl etməlisiniz - tənliyin hər iki tərəfindəki proton və elektronların yüklərinin ümumi məbləğləri bərabər olmalıdır. Bundan əlavə, nüvə kimyasının sadə tənliklərindən birini bilməlisiniz - neytron proton və elektrona parçalana bilər: n 0 = səh + + e – .

238 U-nun 239 Pu-ya çevrilməsi sxemi belə görünür, bunun sayəsində gələcəkdə təbii uranın bütün ehtiyatlarını yanacaq kimi tamamilə istifadə etmək mümkün olacaq:

Birinci tənlik neytronun uran nüvəsi tərəfindən tutulduğunu və son dərəcə qeyri-sabit uran izotopunun əmələ gəldiyini göstərir. Aralıq mərhələ neptunun qeyri-sabit izotopunun əmələ gəlməsi və parçalanmasıdır. İkinci və üçüncü tənliklərdə neytron protona (nüvədə qalan) və formada buraxılan elektrona çevrilir. b - radiasiya. Bu radioaktiv maddənin yaydığı elektron axınının ənənəvi adıdır. Nəticədə, eyni reaktorlarda nüvə yanacağı kimi istifadə oluna bilən, yarımparçalanma müddəti 24 min il olan çox sabit plutonium izotopu əmələ gəlir.

Beləliklə, tullantıların məhv edilməsi problemi bir müddət təxirə salınır, lakin tamamilə aradan qaldırılmır, lakin, prinsipcə, həll edilə bilər.

Reaktor işləyərkən uran nüvəsi parçalanır və daha az kütləli müxtəlif elementlərin radioaktiv izotoplarını əmələ gətirir. Əsas izotoplar kobalt 60 Co, stronsium 90 Sr və sezium 137 Cs, prometium 147 Pm, texnetium 99 Tc-dir. Onlardan bəziləri, məsələn, şişlərin müalicəsində (kobalt silahları), toxumların əkindən əvvəl stimullaşdırılmasında və hətta məhkəmə tibbdə tətbiq tapmışdır. Digər bir tətbiq sahəsi qida və tibbi məhsulların sterilizasiyasıdır, çünki bunlar tərəfindən buraxılan izotoplar b - və g - şüalanma şüalanan maddədə radioaktivliyin yaranmasına səbəb olmur.

Belələrinə əsaslanaraq yarada bilmək çox cəlbedicidir b -emitentlər elektrik enerjisi mənbəyidir. Təsiri altında b -şüaları (yəni elektronların axını) silisium və ya germanium kimi yarımkeçirici maddələrdə potensial fərq yaranır. Bu, məsələn, 147 Pm izotopuna əsaslanaraq, uzun illər enerji doldurmadan işləyən uzunmüddətli elektrik cərəyanı mənbələrini yaratmağa imkan verir.

Nüvə reaktoru, kortəbii parçalanma zamanı əmələ gələnlərə əlavə olaraq, müxtəlif elementlərin izotoplarının yönəldilmiş sintezi üçün bir növ reaksiya qabı kimi istifadə edilə bilər. Müxtəlif maddələr nüvə reaktorunda xüsusi kapsullara yerləşdirilir, orada neytronlarla intensiv şəkildə şüalanır və nəticədə müvafiq izotoplar əmələ gəlir. Bu şəkildə əldə edilir g -həcmli rentgen aparatlarını əvəz edən kompakt mobil qurğular yaratmaq üçün tulium və iterbiumun aktiv izotoplarından, həmçinin reaktorlarda əmələ gələn texnesium izotoplarından istifadə olunur. Onlar yalnız tibbi məqsədlər üçün diaqnostika üçün deyil, həm də müxtəlif strukturların və avadanlıqların qüsurlarının aşkarlanması məqsədi ilə texnologiyanın ehtiyacları üçün istifadə edilə bilər.

Beləliklə, radioaktiv tullantıların tərkibində kifayət qədər nəzərə çarpan xərclənməmiş enerji ehtiyatları var və onun çıxarılması üsulları daha da təkmilləşdiriləcəkdir.

Ümumiləşdirin. Uran bütün digər elementlər arasında görkəmli yer tutur. Onun sayəsində 20-ci əsrdə yeni elmi istiqamət - nüvə fizikası yaradıldı və praktiki olaraq tükənməz enerji mənbəyi kəşf edildi.

XX əsrdə müstəsna rola malik olduğunu iddia edən ikinci elementdir silikon. Onun əhəmiyyətini sübut etmək çətin olmayacaq, çünki uranda olduğu kimi müxtəlif qaranlıq qorxularla əlaqəli deyil. Əsrin ikinci yarısında həcmli vakuum borulu elektron kompüterlər kompakt kompüterlərlə əvəz olundu. Kompüterin beyni - prosessor ultra saf silisium kristalından hazırlanmışdır. Silikonun yarımkeçirici xüsusiyyətləri onun əsasında bütün müasir kompüterlərin əsasını təşkil edən miniatür ultrasürətli hesablama qurğuları yaratmağa imkan verdi. Əlbəttə ki, kompüter istehsalında çoxlu müasir texnologiyalardan istifadə edilir və müxtəlif maddələr, lakin biz yalnız kimyəvi elementlərdən bəhs etdiyimiz üçün silisiumun müstəsna rolu göz qabağındadır.

Aydındır ki, biz indi güclü inkişaf edən prosesin - insan fəaliyyətinin sözün əsl mənasında bütün sahələrində kompüterlərin qasırğalı yayılmasının ilkin mərhələsindəyik. Bu, təkcə texnoloji tərəqqi mərhələsi deyil. Müşahidə olunan nəticə uranla müqayisədə daha təsir edicidir, çünki burada təkcə yeni texniki vasitələrin inkişafı deyil, həm də bəşəriyyətin həyat tərzi və düşüncə tərzində dəyişiklik baş verir.

Kompüterlər evlərə əzm və enerji ilə daxil olur, hər bir ailə üzvünü, xüsusən də gənc nəsli valeh edir. Gözümüzün qabağında müəyyən dərəcədə insan psixologiyasının yenidən qurulması prosesi gedir. Kompüterlər tədricən televizorları və videomagnitofonları əvəz edir, çünki insanların çoxu boş vaxtlarının çoxunu onlara həsr edir. Onlar yaradıcılıq və istirahət üçün gözəl imkanlar açır.

Kompüterlərin imkanları qeyri-adi dərəcədə böyükdür və buna görə də onlar alimlərin, yazıçıların, şairlərin, musiqiçilərin, dizaynerlərin, şahmatçıların və fotoqrafların işində əvəzolunmaz olur. Onlar tapmacalar və strategiya oyunlarının pərəstişkarlarını, eləcə də xarici dilləri öyrənmək istəyənləri və evdə yemək bişirməyi sevənləri tamamilə ovsunladılar. Ümumdünya İnformasiya Şəbəkəsi İnternet kompüterlərin imkanlarını sözün əsl mənasında iki dəfə artırdı. İstənilən məlumat və istinad mənbələri, ədəbi və ensiklopedik nəşrlər mövcud olmuşdur; lakin ümumi maraqlarla bağlı insanlar arasında ünsiyyət üçün müstəsna imkan yarandı. Nəticə etibarı ilə insanların çoxu ev heyvanlarına olan məhəbbətlə müqayisə oluna biləcək şəkildə kompüterlərinə olan sevgi hissini hiss edirlər.

Yarımkeçirici xüsusiyyətlərinə görə silisiumun əlavə üstünlüklərini qeyd etməmək mümkün deyil. Onlardan birini bir az əvvəl qeyd etdik. Bu çevrilmək üçün bir fürsətdir b - elektrik enerjisinə radiasiya. İkinci çox qiymətli xüsusiyyət günəş panellərində həyata keçirilir - gündüz işığını elektrik enerjisinə çevirmək imkanı. Hal-hazırda kalkulyatorlar və kosmik gəmiləri gücləndirmək üçün aşağı güclü cihazlarda istifadə olunur. Yaxın gələcəkdə daha güclü günəş panelləri gündəlik həyatda geniş istifadəni tapacaq.

Beləliklə, silikon hətta uranın lider olduğu enerji sektorunu qismən işğal edir. Beləliklə, müsabiqəmizin ikinci qalibi yarımkeçiricilər və kompüter texnologiyaları dövrünü açan silikondur.

Kimyəvi elementlər arasında rəqabət digər parametrlərə görə təşkil edilə bilər. Gəlin sualı başqa cür verək. Hansı biri kimyəvi elementlər(xatırlatmaq istərdim ki, biz kimyəvi birləşmələri nəzərə almırıq) bəşəriyyətin ən çox istehlak etdiyi şey nədir? Aydındır ki, ən çox istehsal edən. Rəqabətin ədalətli olması üçün fərq effektini aradan qaldıraq atom kütlələri elementlər üçün biz onları ayrı-ayrılıqda sayacağıq, yəni mol ilə ifadə olunan istehsal həcmlərini nəzərdən keçirəcəyik.

Aşağıda, artan qaydada, ən çox istehlak edilən bəzi elementlərin orta illik istehsalı (molla) verilmişdir (1980-ci illərin səviyyələri):

W – 1,4 10 7 ; U – 2 10 8 ; Si – 2,8 10 8 ; Mo – 6 10 8 ; Ti – 6,3 10 8 ;
Mg – 8 10 9 ; Cu – 1,2 10 11 ; Al – 4,4 10 11 ; O – 1 10 12 ; Cl – 1,2 10 12 ;
S – 1,7 10 12 ; N – 5,1 10 12 ; Fe – 1,2 10 13 ; H – 3 10 13 ; C – 3,3 10 13 ,

Əsasən metallurgiya tərəfindən istehlak edilən kömür və neft koksu sayəsində karbon dominant yer tutdu. Almazlar və qrafit istehsal olunan və hasil edilən bütün karbonun yalnız kiçik bir hissəsini təşkil edir. Hidrogen tamamilə təbii olaraq ikinci yeri tutdu, çünki onun tətbiq sahələri son dərəcə müxtəlifdir: metallurgiya, neft emalı, kimya və şüşə istehsalı, həmçinin raket istehsalı. Dəmir kifayət qədər yüksək atom kütləsinə baxmayaraq, müsabiqəmizdə şərəfli üçüncü yeri tutdu.

Nəzərinizə çatdırım ki, biz mollarla ifadə olunan elementlərin istehsalını müqayisə edirik. Kütləvi mənada müqayisə aparılıbsa, onda dəmirşəksiz lider olduğunu sübut edəcəkdi. O, bəşəriyyətə qədim zamanlardan məlum olub və tərəqqinin inkişafında onun rolu durmadan artıb. Obrazlı desək, yuxarıda qeyd etdiyimiz uran və silikonu iyirminci əsrin səmasında alovlanan yeni ulduzlarla müqayisə etmək olar, dəmir isə uzun əsrlər boyu sivilizasiyanın bütün yolunu işıqlandıran etibarlı işıq mənbəyidir. Dəmir bütün müasir sənayenin əsasını təşkil edir və biz bu rolun 21-ci əsrdə davam edəcəyini güman edə bilərik.

Yuxarıda əldə edilən seriyaları elementlərin yayılması ilə müqayisə etmək maraqlıdır qlobus. Budur ən çox yayılmış səkkiz element (molar bolluğu artırmaq üçün): Na, Fe,H, Mg, Ca,Al, Si, O. Aydındır ki, model fərqlidir. Təbiət öz oyun qaydalarını bəşəriyyətə tətbiq edə bilmədi. Biz hər şeydən çox maksimum miqdarda mövcud olanı deyil, tərəqqi ehtiyaclarının diktə etdiyi şeyi istehlak edirik.

Kimyəvi elementlərin imkanları tamamilə tükənməkdən uzaqdır. Maraqlıdır, bunlardan hansı 21-ci əsrdə ən əlamətdar olacaq? Bunu proqnozlaşdırmaq çətin ki. Bu məsələni 2101-ci ili qeyd edəcəklərin həllinə və yekunlaşdırmağa buraxaq.

Yenidən dövri cədvələ - kimyəvi elementlərin gözəl kataloquna qayıdaq. Son zamanlarda daha tez-tez genişləndirilmiş cədvəl şəklində təsvir olunur. Bu konfiqurasiya müqayisə edilməz dərəcədə daha vizual və rahatdır. Dövrlər adlanan üfüqi sıralar daha uzun oldu. Bu versiyada artıq əvvəlki kimi səkkiz element qrupu yox, on səkkiz element var. "Alt qruplar" termini yox olur, yalnız qruplar qalır. Eyni tipli bütün elementlər (onlar fərdi fon rəngi ilə qeyd olunur) yığcam şəkildə yerləşdirilir. Lantanidlər və aktinidlər, əvvəlki kimi, ayrı-ayrı sətirlərə yerləşdirilir.

İndi gələcəyə baxmağa çalışaq. Dövri cədvəl daha sonra necə doldurulacaq? Yuxarıda göstərilən cədvəl aktinid lawrencium ilə başa çatır - № 103. Son illərdə kəşf edilmiş elementləri təqdim edərək cədvəlin aşağı hissəsini daha ətraflı nəzərdən keçirək.

1998-ci ildə alınmış 114 nömrəli elementin kimyəvi xassələrini onun dövri cədvəldəki mövqeyinə görə təxmini proqnozlaşdırmaq olar. Bu, karbon qrupunda yerləşən keçid elementidir və onun xüsusiyyətləri yuxarıda yerləşən qurğuşuna bənzəməlidir. Bununla belə, yeni elementin kimyəvi xassələri birbaşa tədqiq üçün mümkün deyil - element bir neçə atom miqdarında sabitləşir və qısamüddətlidir.

Bu gün alınan sonuncu element - № 118 - bütün yeddi elektron səviyyə tam doldurulmuşdur. Buna görə də onun inert qazlar qrupunda olması tamamilə təbiidir - radon onun üstündə yerləşir. Beləliklə, dövri cədvəlin 7-ci dövrü tamamlanır. Əsrin möhtəşəm finalı!

Bütün iyirminci əsr boyu. Bəşəriyyət bu yeddinci dövrü böyük ölçüdə doldurdu və o, indi 87-ci elementdən - Fransadan - yeni sintez edilmiş 118-ci elementə qədər uzanır (bu dövrdə bəzi elementlər, məsələn, № 113, 115 və 117) hələ alınmayıb.

Müəyyən mənada təntənəli məqam gəlir. Dövri sistemdəki 119 nömrəli elementdən yeni, 8-ci dövr başlayacaq. Bu hadisə yəqin ki, növbəti əsrin əvvəlini işıqlandıracaq. Elektron qabıqların tədricən tamamlanması sxemi ümumi mənada aydındır. Hər şey artıq məlum olan sistemə uyğun oynanacaq: müəyyən bir anda, f-lantanidlərə uyğun olan elementlər, sonra isə - analoqlar d-keçid adlanan elementlər. Ən maraqlısı odur ki, 8-ci dövrün elementləri də bu gün alınan bütün elementlər üçün mövcud olmayan yenisini doldurmağa başlayacaq. g-səviyyə. Beləliklə, onlar görünəcəklər g-bu gün bizə məlum olan dövri sistemdə analoqu olmayan elementlər. Onların qabaqlayacağına inanmağa əsas var f-elementlər.

Dövri cədvəlin diqqətlə araşdırılması onda dərhal nəzərə çarpmayan müəyyən bir harmoniya aşkar edir. Məhz bu harmoniya sayəsində sistem bəzi proqnozlaşdırıcı gücə malikdir. Bunu bir neçə misalla təsdiq edək.

Gəlin sual verək: nə qədər gözlənilir g-8-ci dövrdə elementlər? Sadə bir hesablama tapmaq üçün imkan verir. Birincisi, elektronların müəyyən səviyyələrdə yerləşdiyini unutmayın. Hər bir element üçün mümkün səviyyələrin sayı dövr nömrəsinə uyğundur. Elektron səviyyələr orbital adlanan və Latın əlifbasının hərfləri ilə təyin olunan alt səviyyələrə bölünür s, p, d, f. Hər bir yeni alt səviyyə yalnız atom nömrəsi müəyyən bir dəyərə çatdıqda müəyyən bir anda görünə bilər. Hər bir alt səviyyə (və ya başqa sözlə, hər bir orbital) ikidən çox olmayan elektronu yerləşdirə bilər. s- Hər bir elementin yalnız bir orbitalı ola bilər; onun bir və ya iki elektronu var. R-Üç orbital ola bilər, ona görə də onlarda elektronların maksimum mümkün sayı altıdır. Niyə R-yalnız üç orbital ola bilərmi? Bu, kvant mexanikasının qanunları ilə müəyyən edilir. Söhbətimizdə bunun üzərində dayanmayacağıq. d-Yalnız beş orbital ola bilər, bu da 10 elektron deməkdir.

Elementlərin qrup adları orbitalların adlarına uyğun olaraq verilir. Elektronlarla dolu olan elementlər s- orbitallar deyilir s-elementlər, əgər doludursa R-orbitallar, sonra bu R-elementlər və s. Bütün bunlar hər bir element növü üçün müvafiq fon rənginin verildiyi cədvəldə aydın görünür. Beləliklə, cədvəlin hər dövründə iki var s-elementlər, hər biri altı p- elementlər və on d-elementlər. Cədvəldə bu sadə nümunəni yoxlayın ( d-elementlər ilk dəfə yalnız 4-cü dövrdə meydana çıxır).

Yəqin ki, gedərkən mümkün orbitalların sayına diqqət yetirdiniz s- Kimə p- Və d- orbitalların sadə bir nümunəsi var. Bu tək ədədlər silsiləsi: 1, 3, 5. Sizcə, neçə mümkün ədəd var? f-orbitallar? Məntiq yeddi diktə edir. Bu doğrudur və onlar maksimum 14 elektronu yerləşdirə bilirlər. O deməkdir ki, f-bir dövrdə elementlər yalnız 14 ola bilər. Bu, cədvəldəki lantanidlərin tam sayıdır. Aktinoidlər də f-elementlər və onların da 14-ü var.İndi əsas sual: neçə ola bilər g-orbitallar? Rəqəmlər seriyasını əqli olaraq genişləndirək: 1, 3, 5, 7. Buna görə də, g-orbitallar doqquzdur və mümkün sayı g-elementlər - 18.

Beləliklə, yuxarıda verilən suala cavab verdik. Bütün bunları yalnız uzaq gələcəkdə eksperimental olaraq təsdiqləmək olar. Birincinin sayı neçə olacaq? g- element? Hələ birmənalı cavab vermək mümkün deyil, çünki elektron səviyyələrin doldurulma ardıcıllığı cədvəlin yuxarı hissəsindəki kimi olmaya bilər. Onların göründüyü an ilə bənzətmə ilə f-elementlər, bunun 122 nömrəli element olacağını güman edə bilərik.

Başqa bir məsələni həll etməyə çalışaq. 8-ci dövrdə neçə element olacaq? Hər bir elektronun əlavə edilməsi yeni elementin görünüşünə uyğun gəldiyi üçün sadəcə olaraq bütün orbitallarda elektronların maksimum sayını toplamaq lazımdır. səvvəl g: 2 + 6 + 10 + 14 + 18 = 50. Uzun müddətdir bu fərz edilirdi, lakin kompüter hesablamaları 8-ci dövrdə 50 deyil, 46 element olacağını göstərir.

Deməli, inandığımız kimi 21-ci əsrdə dolmağa başlayacaq 8-ci dövr 119-cu elementdən 164-cü elementə qədər uzanacaq.Lakin yeni elementin kəşfi gözlənilən, lakin həmişə proqnozlaşdırıla bilən bir şey deyil. , və buna görə də 119-cu elementin hələ bu məqalə oxucunun əlinə keçməmişdən əvvəl alınacağına hazır olmaq lazımdır ki, bu da yeni əsrin gəlişi anına daha böyük təntənə qatacaq.

Dövri cədvəlin diqqətlə araşdırılması başqa bir sadə nümunəni qeyd etməyə imkan verir. R-Elementlər ilk dəfə 2-ci dövrdə görünür, d-elementlər - 4-cü, f-elementlər - 6-da. Nəticə cüt ədədlər seriyasıdır: 2, 4, 6. Bu nümunə elektron qabıqların doldurulması qaydaları ilə müəyyən edilir. İndi bunun səbəbini başa düşməlisiniz g- elementlər yuxarıda qeyd edildiyi kimi 8-ci dövrdə meydana çıxacaq. Cüt ədədlər seriyasının sadə davamı! Daha uzunmüddətli proqnozlar var, lakin onlar kifayət qədər mürəkkəb hesablamalara əsaslanır. Məsələn, 9-cu dövrdə 2-ci və 3-cü dövrlərdə olduğu kimi cəmi 8 elementin olacağı göstərilir ki, bu da bir qədər gözlənilməzdir.

Çox maraqlıdır, nəzəri olaraq dövri cədvəlin sonuncu elementi varmı? Müasir hesablamalar hələ bu suala cavab verə bilmir, ona görə də elm tərəfindən hələ həll olunmayıb.

Biz proqnozlarımızda kifayət qədər uzağa getmişik, bəlkə də 22-ci əsrə qədər, lakin bu, tamamilə başa düşüləndir. Uzaq gələcəyə nəzər salmağa çalışmaq hər bir insan üçün tamamilə təbii istəkdir, xüsusən də təkcə əsrin deyil, minilliyin də dəyişdiyi bir vaxtda.

M.M.Levitski

Dövri cədvələ ən son əlavələr hələ öz adlarına malik olmayan 113 və 115 elementləridir.

Fövqəladə ağır elementlərin hazırlanması 113 və 115 1. Kalsium-48 ionlarının şüası (biri göstərilmişdir) siklotronda yüksək sürətlə sürətləndirilir və amerisium-243 hədəfinə yönəldilir.

2. Hədəf atom amerisium-243-dür. Proton və neytronlardan ibarət nüvə və onu əhatə edən qeyri-səlis elektron buludu

3. Toqquşmadan dərhal əvvəl sürətlənmiş kalsium-48 ionu və hədəf atomu (amerikium-243)

4. Toqquşma anında seriya nömrəsi 115 olan yeni superağır element doğulur və cəmi 0,09 saniyə yaşayır.

5. 115-ci element artıq 1,2 saniyə yaşayan 113-cü elementə, sonra isə təxminən 20 saniyə davam edən dörd alfa parçalanma zənciri boyunca parçalanır.

6. Alfa parçalanma zəncirinin son halqasının - 105-ci elementin (dubnium) digər iki atoma kortəbii parçalanması

Rusiya və Amerikanın iki aparıcı nüvə tədqiqat mərkəzinin alimləri silahlanma yarışından imtina etdilər və nəhayət, işə başlayaraq iki yeni element yaratdılar. Hər hansı müstəqil tədqiqatçı öz nəticələrini təsdiqləsə, yeni elementlər "ununtrium" və "ununpentium" adlandırılacaq. Bütün dünya kimyaçıları və fizikləri çirkin adlara əhəmiyyət verməyərək, bu nailiyyətdən məmnun olduqlarını bildirirlər. Ken Moody, Livermorda yerləşən Amerika komandasının rəhbəri milli laboratoriya Lourens deyir: “Beləliklə, dövri cədvəl üçün yeni perspektivlər açılır.”

Moody-nin istinad etdiyi dövri cədvəl iki kimyaçının eyni vaxtda görüşə biləcəyi istənilən otağın divarlarını bəzəyən tanış posterdir. Hamımız bunu orta məktəbdə və ya universitetin aşağı kurslarında kimya dərslərində öyrənmişik. Bu cədvəl müxtəlif elementlərin niyə başqa cür deyil, bir şəkildə birləşməsini izah etmək üçün yaradılmışdır. Kimyəvi elementlər atom çəkisinə və ciddi şəkildə ona yerləşdirilir kimyəvi xassələri. Elementin nisbi mövqeyi onun digər elementlərlə daxil olacağı əlaqələri proqnozlaşdırmağa kömək edir. 113-cü və 115-ci yaradıldıqdan sonra ümumi sayı elmə məlumdur elementlər 116-ya çatdı (117, seriya nömrəsi 118 olan elementi hesablasaq, sintezi 2002-ci ildə Dubnada artıq müşahidə edilmişdi, lakin bu kəşf hələ rəsmi olaraq təsdiqlənməmişdir. - PM redaktorları).

Dövri cədvəlin yaradılması tarixi 1863-cü ildən başlayır (lakin bundan əvvəl də ürkək cəhdlər edilirdi: 1817-ci ildə İ.V.Döbereyner elementləri üçlüyə birləşdirməyə, 1843-cü ildə isə L.Qmelin bu təsnifatı tetradlar və pentadlarla genişləndirməyə çalışırdı. - Redaksiya "PM"), gənc fransız geoloqu Aleksandr-Émile Beguyer de Chancourtois o dövrdə məlum olan bütün elementləri atom çəkilərinə uyğun olaraq bir zəncirdə düzəndə. Sonra silindrin ətrafına bu siyahı ilə lent bağladı və məlum oldu ki, kimyəvi cəhətdən oxşar elementlər sütunlarda düzülüb. Sınaq və səhv üsulu ilə müqayisədə - yeganə tədqiqat yanaşması, o dövrün kimyaçılarının istifadə etdiyi - lentlə olan bu hiylə ciddi praktik nəticələr verməsə də, irəliyə doğru radikal bir addım kimi görünürdü.

Təxminən eyni vaxtda gənc ingilis kimyaçısı Con A.R. Newlands ilə eyni şəkildə təcrübə apardılar nisbi mövqe elementləri. O qeyd edib ki, kimyəvi qruplar hər səkkiz elementdən bir təkrarlanır (qeydlər kimi, buna görə də müəllif öz kəşfini “oktavalar qanunu” adlandırıb. - PM redaktorları). Qarşıda böyük bir kəşfin olduğuna inanaraq, qürurla Britaniya Kimya Cəmiyyətinə mesaj verdi. vay! Bu cəmiyyətin daha yaşlı, daha mühafizəkar üzvləri bu ideyanı absurd elan edərək öldürdülər və uzun illər unudulub getdilər. (Mühafizəkar alimləri çox da günahlandırmamalısınız - “oktavalar qanunu” yalnız ilk on yeddi elementin xassələrini düzgün proqnozlaşdırırdı. - PM redaktorları).

Rusiyanın dirçəlişi

19-cu əsrdə elmi məlumat mübadiləsi indiki qədər aktiv deyildi. Ona görə də unudulmuş ideyanın dirçəlişindən daha beş il keçməsi təəccüblü deyil. Bu dəfə fikir rus kimyaçısı Dmitri İvanoviç Mendeleyev və onun alman həmkarı Julius Lotar Meyerə gəldi. Onlar bir-birindən müstəqil işləyərək kimyəvi elementləri yeddi sütunda yerləşdirmək fikrini ortaya atdılar. Hər bir elementin mövqeyi onun kimyəvi və fiziki xassələri. Və burada, de Chancourtois və Newlands əvvəllər qeyd etdiyi kimi, elementlər kortəbii olaraq "kimyəvi ailələr" adlandırıla bilən qruplara birləşdi.

Mendeleyev baş verənlərin mənasına daha dərindən baxmağı bacardı. Nəticə, hələ kəşf edilməmiş elementləri harada axtarmaq lazım olduğunu göstərən boş xanaları olan bir cədvəl oldu. O dövrdə alimlərin atomların quruluşu haqqında heç bir təsəvvürlərinin olmadığını xatırlasaq, bu fikir daha da fantastik görünür.

Növbəti əsrdə dövri cədvəl getdikcə daha çox məlumatlı oldu. Burada göstərilən sadə diaqramdan o, xüsusi çəkisi, maqnit xüsusiyyətləri, ərimə və qaynama nöqtələri daxil olmaqla nəhəng bir təbəqəyə çevrildi. Bina haqqında məlumatı da buraya əlavə edə bilərsiniz. elektron qabığı atom, həmçinin izotopların atom çəkilərinin siyahısı, yəni bir çox elementdə olan daha ağır və ya daha yüngül əkizlər.

Süni elementlər

Dövri cədvəlin ilk versiyalarının kimyaçılara gətirdiyi bəlkə də ən əhəmiyyətli xəbər hələ kəşf edilməmiş elementlərin harada yerləşdiyinin göstəricisi idi.

20-ci əsrin əvvəllərində fiziklər arasında atomların ümumiyyətlə düşünüldüyü kimi qurulmadığına dair şübhələr artmağa başladı. Başlayaq ki, bunlar ümumiyyətlə monolit toplar deyil, boş yerə uzanan həcmli strukturlardır. Mikro dünya haqqında təsəvvürlər nə qədər aydın olarsa, boş hüceyrələr bir o qədər tez doldurulurdu.

Cədvəldəki boşluqların birbaşa göstəriciləri hələ kəşf edilməmiş, lakin əslində təbiətdə mövcud olan elementlərin axtarışını kökündən sürətləndirdi. Ancaq atom nüvəsinin quruluşunu lazımi şəkildə izah edən dəqiq bir nəzəriyyə yarandıqda, yeni yanaşma dövri cədvəli "tamamlamaq" üçün. Mövcud metalları yüksək enerjili elementar hissəciklərin axınları ilə şüalandırmaq yolu ilə “süni” və ya “sintetik” elementlər yaratmaq üçün texnika yaradılmış və sınaqdan keçirilmişdir.

Nüvəyə elektrik yükü olmayan neytronları əlavə etsəniz, element ağırlaşır, lakin kimyəvi davranışı dəyişmir. Lakin atom çəkisi artdıqca elementlər getdikcə qeyri-sabit olur və kortəbii parçalanma qabiliyyəti əldə edir. Bu baş verdikdə, bəzi sərbəst neytronlar və digər hissəciklər ətrafdakı kosmosa səpələnir, lakin protonların, neytronların və elektronların əksəriyyəti yerində qalır və daha yüngül elementlər şəklində yenidən təşkil edilir.

Masaya yeni gələnlər

Bu fevral ayında LLNL (Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası) və Rusiya Birgə Nüvə Tədqiqatları İnstitutunun (JINR) tədqiqatçıları yuxarıda təsvir edilən atom bombardmanı texnikasından istifadə edərək iki tamamilə yeni element əldə etdilər.

Bunlardan birincisi, 115-ci element, amerisiumun kalsiumun radioaktiv izotopu ilə bombalanmasından sonra əldə edilmişdir. (İstinad üçün, gündəlik həyatda tez-tez rast gəlinməyən bir metal olan amerisium adi yanğın siqnallarının tüstü detektorlarında istifadə olunur.) Bombardman 115-ci elementin dörd atomunu meydana gətirdi, lakin 90 millisaniyədən sonra onlar parçalandı və başqa bir yeni doğulmuş element - 113-cü element yaratdılar. Bunlar dörd atom demək olar ki, bir yarım saniyə yaşadı, onlardan elmə məlum olan daha yüngül elementlər əmələ gəldi. Süni elementlər nadir hallarda uzunömürlü olurlar - onların xas qeyri-sabitliyi nüvələrindəki proton və neytronların həddindən artıq çox olmasının nəticəsidir.

İndi isə - onların yöndəmsiz adları ilə bağlı. Bir neçə il əvvəl baş ofisi Tədqiqat Üçbucağı Parkında, N.C.-də yerləşən Beynəlxalq Saf və Tətbiqi Kimya İttifaqı (IUPAC) yeni kimyəvi elementlərə mədəniyyət baxımından neytral adlar verilməsi haqqında qərar qəbul etdi. Bu elementin seriya nömrəsinin Latın tələffüzündən istifadə etsəniz, belə neytrallığa nail olmaq olar Dövri Cədvəl. Beləliklə, 1, 1, 5 rəqəmləri “un, un, pent” oxunacaq və linqvistik uyğunluq səbəbindən “ium” sonluğu əlavə olunur. (Beynəlxalq Təmiz və Tətbiqi Kimya İttifaqı onun son adını təsdiq edənə qədər elementə neytral Latın adı və müvafiq üç hərfdən ibarət simvol müvəqqəti olaraq verilir. Təşkilatın 2002-ci ildə dərc edilmiş təlimatlarına əsasən kəşf edənlər bir ad təklif etməkdə üstünlük təşkil edirlər. yeni element , ənənəyə görə elementlər mifoloji hadisələrin və ya personajların (o cümlədən göy cisimləri), minerallar, coğrafi bölgələr, elementin xassələri, məşhur alimlər. - “PM” redaksiya heyəti).

Bu yeni elementlər çox uzun yaşamasa və laboratoriyaların divarlarından kənarda tapılmasa belə, onların yaradılması hələ də boş hüceyrələri doldurmaq və elmə məlum olan elementlərin ümumi sayını artırmaqdan daha çox şey deməkdir. "Bu kəşf bizə kimyanın fundamental prinsiplərinin tətbiq imkanlarını genişləndirməyə imkan verir" deyən Livermorun rəhbəri Mudi, "kimyada yeni nailiyyətlər yeni materialların yaradılmasına və yeni texnologiyaların inkişafına gətirib çıxarır".

Neytronları bir neçə MeV olan nüvə reaktorunda reaksiyalar baş verə bilər (n,p) və(n,a) . Bu şəkildə dörd ən əhəmiyyətli radioaktiv izotop 14 C, 32 P, 35 S və 3 H reaksiyalar nəticəsində əmələ gəlir:

14 N(n,p) 14 C; 32 S(n,p) 32 P; 35 Cl(n,a) 35 S; 6 Li(n,a) 3 H

Bütün bu hallarda hədəf elementdən başqa kimyəvi elementin radioaktiv izotopu əmələ gəlir və beləliklə, bu izotopları təcrid etmək mümkün olur. daşıyıcısı olmayan və ya müəyyən edilmiş radioaktivliyi ilə.

Radionuklidləri əldə etmək üçün nüvə reaktorlarından əlavə, əməliyyatı müxtəlif nüvə reaksiyalarının baş verməsinə əsaslanan bombardman edən hissəciklərin və qamma kvantlarının digər mənbələrindən geniş istifadə olunur. istifadə edərək yüklü hissəciklərin güclü axınları əldə edilir sürətləndiricilər(elektrostatik, xətti və siklotronlar və s.), burada yüklü hissəciklər sabit və ya dəyişən sahələrin təsiri altında sürətlənir. Elektrostatik və xətti sürətləndiricilərdə hissəciklər tək bir elektrik sahəsi ilə sürətlənir; siklotronlarda maqnit sahəsi də elektriklə eyni vaxtda fəaliyyət göstərir.

düyü. Sinxropazotron

Yüksək enerjili neytronları istehsal etmək üçün yüklü hissəciklərin, əksər hallarda deytronların təsiri altında nüvə reaksiyalarından istifadə edən neytron generatorları istifadə olunur. (d, n) və ya protonlar (p, n).

Əsasən sürətləndiricilərdən istifadə müxtəlif Z ilə radionuklidləri qəbul edir.

Gücləndiricilərlə irəliləyişlə bağlıdır Son illərdə yeni kimyəvi elementlərin sintezində. Beləliklə, enerjisi 41 MeV və şüa sıxlığı 6 × 10 12 hissəcik/s olan alfa hissəcikləri olan siklotronda şüalanma yolu ilə Eynşteyniya ilk 17 atom əldə edildi mendeleviya:

Sonradan bu, çoxalmış yüklü ionların sürətləndirilməsi metodunun intensiv inkişafına təkan verdi. Uran-238-i bir siklotronda karbon ionları ilə bombalamaqla kalifornium əldə edildi:

U(C6+,6n)Cf

Bununla belə, yüngül mərmilər - karbon və ya oksigen ionları yalnız 104-10 elementlərinə irəliləməyə imkan verdi. Vaxt keçdikcə daha ağır nüvələri sintez etmək üçün qurğuşun və vismutun sabit izotoplarını xrom ionları ilə şüalandırmaq yolu ilə seriya nömrələri 106 və 107 olan izotoplar əldə edildi:

Pb(Cr,3n)Sg

209 83 B(Cr,2n)Bh

1985-ci ildə Dubnada alfa-aktiv element 108-hasium (Hs) alınmışdır. Cf neon-22 ilə şüalanma:

Cf(Ne+4n)Hs

Elə həmin il Q.Seborqun laboratoriyasında sintez etdilər 109 və 110 elementləri uran-235-in arqon nüvələri ilə şüalanması ilə 40.

Sonrakı elementlərin sintezi U, kurium-248, Es-i Ca nüvələri ilə bombardman etməklə həyata keçirilmişdir.

114-cü elementin sintezi 1999-cu ildə Dubnada kalsium-48 və plutonium-244 nüvələrinin birləşməsi yolu ilə həyata keçirilmişdir. Yeni, super ağır nüvə soyuyur, 3-4 neytron buraxır və sonra alfa hissəciklərini 110-cu elementə buraxaraq parçalanır.

116-cı elementi sintez etmək üçün kurium-248 və kalsium-48 arasında birləşmə reaksiyası aparıldı. 2000-ci ildə 116-cı elementin əmələ gəlməsi və çürüməsi üç dəfə qeydə alınıb. Sonra, təxminən 0,05 saniyədən sonra 116-cı elementin nüvəsi 114-cü elementə parçalanır, ardınca alfa zənciri öz-özünə parçalanan 110-cu elementə çevrilir.

Sintez edilmiş özbaşına parçalanan yeni elementlərin yarı ömrü bir neçə mikrosaniyə idi. Belə görünür ki, daha ağır elementlərin sintezini davam etdirmək mənasız olur, çünki onların ömrü və məhsuldarlığı çox qısadır. Eyni zamanda, bu elementlərin aşkar edilmiş yarı ömrünün gözləniləndən xeyli uzun olduğu ortaya çıxdı. Buna görə də güman etmək olar ki, proton və neytronların müəyyən birləşməsi ilə minlərlə il yarım ömrü olan sabit nüvələr əldə edilməlidir.

Beləliklə, təbiətdə tapılmayan izotopların əldə edilməsi sırf texniki məsələdir, çünki nəzəri cəhətdən sual aydındır. Bir hədəf götürməlisiniz, onu müvafiq enerji ilə bombardman edən hissəciklər axını ilə şüalandırın və istədiyiniz izotopu tez bir zamanda təcrid edin. Ancaq uyğun hədəf seçmək və hissəcikləri bombalamaq o qədər də asan deyil.

ABŞ-dakı Livermor Milli Laboratoriyasının fizikləri 2016-cı ilin yanvarında inertial idarə olunan termonüvə birləşməsində irəliləyişlər olduğunu bildirdilər. Yeni texnologiyadan istifadə edərək alimlər bu cür qurğuların səmərəliliyini dörd dəfə artıra bildilər. Tədqiqatın nəticələri Nature Physics jurnalında dərc edilib və qısa müddət ərzində Livermore Milli Laboratoriyası və San Dieqodakı Kaliforniya Universiteti tərəfindən məlumat verilib. Lenta.ru yeni nailiyyətlərdən danışır.

İnsanlar uzun müddətdir ki, karbohidrogen enerji mənbələrinə (kömür, neft və qaz) alternativ tapmağa çalışırlar. Yanacağın yanması ətraf mühiti çirkləndirir. Onun ehtiyatları sürətlə azalır. Vəziyyətdən - su ehtiyatlarından, eləcə də iqlim və hava şəraitindən asılılıqdan çıxış yolu termonüvə elektrik stansiyalarının yaradılmasıdır. Bunun üçün insanlar üçün lazım olan enerjini buraxan termonüvə birləşmə reaksiyalarının idarəolunmasına nail olmaq lazımdır.

Termonüvə reaktorlarında yüngül elementlərdən ağır elementlər sintez olunur (deyterium və tritiumun birləşməsi nəticəsində heliumun əmələ gəlməsi). Adi (nüvə) reaktorlar, əksinə, ağır nüvələrin daha yüngül olanlara parçalanması üzərində işləyirlər. Lakin füzyon üçün hidrogen plazmasını termonüvə temperaturlarına qədər qızdırmaq lazımdır (təxminən Günəşin nüvəsindəki kimi - yüz milyon dərəcə Selsi və ya daha çox) və özünü təmin edən reaksiya baş verənə qədər onu tarazlıq vəziyyətində saxlamaq lazımdır.

İki perspektivli istiqamətdə işlər aparılır. Birincisi, qızdırılan plazmanın istifadəsini məhdudlaşdırmaq imkanı ilə bağlıdır maqnit sahəsi. Bu tip reaktorlara tokamak (maqnit sarğıları olan toroidal kamera) və stellarator daxildir. Tokamakda elektrik cərəyanı plazmadan toroidal şnur şəklində keçir, stellaratorda isə maqnit sahəsi xarici qıvrımlar tərəfindən induksiya olunur.

Fransada tikilməkdə olan ITER (Beynəlxalq Thermonuclear Experimental Reactor) bir tokamak, 2015-ci ilin dekabrında Almaniyada buraxılan Wendelstein 7-X isə stellaratordur.

İdarə olunan termonüvə birləşməsinin ikinci perspektivli istiqaməti lazerlərlə bağlıdır. Fiziklər, maddəni lazımi temperatur və sıxlıqlara qədər tez qızdırmaq və sıxmaq üçün lazer şüalanmasından istifadə etməyi təklif edirlər ki, inertial olaraq məhdud plazma vəziyyətində olmaqla termonüvə reaksiyasının baş verməsini təmin etsin.

İnertial idarə olunan termonüvə birləşməsi əvvəlcədən sıxılmış hədəfi alovlandırmağın iki əsas metodunun istifadəsini nəzərdə tutur: zərbə - fokuslanmış şok dalğasından istifadə və sürətli - hədəf daxilində sferik hidrogen təbəqəsinin partlaması (içəriyə doğru partlama). Onların hər biri (nəzəri olaraq) lazer enerjisinin impuls enerjisinə optimal çevrilməsini və sonradan sıxılmış sferik termonüvə hədəfinə ötürülməsini təmin etməlidir.

ABŞ-da Milli Lazer Fusion Facility-də quraşdırma sıxılma və qızdırma mərhələlərinin ayrılmasını nəzərdə tutan ikinci yanaşmadan istifadə edir. Bu, alimlərin fikrincə, yanacağın (və ya onun kütləsinin) sıxlığını azaltmağa və daha yüksək qazanc amillərini təmin etməyə imkan verir. İstilik petawatt lazerinin qısa impulsu ilə yaranır: sıx bir elektron şüası öz enerjisini hədəfə ötürür. Son araşdırmada bildirilən təcrübələr Nyu-Yorkda, Roçester Universitetinin Lazer Enerji Laboratoriyasının OMEGA-60 obyektində aparılıb və bu laboratoriyaya ümumi enerjisi 18 kilojoul olan 54 lazer daxildir.

Alimlərin tədqiq etdiyi sistem aşağıdakı kimi qurulmuşdur. Hədəf daxili divara nazik deyterium-tritium təbəqəsi qoyulmuş plastik kapsuldur. Kapsul lazerlərlə şüalandıqda genişlənir və onun daxilində yerləşən hidrogeni büzülməyə məcbur edir (birinci fazada), o isə plazmaya qızdırılır (ikinci fazada). Deuterium və tritiumdan plazma verir rentgen şüalanması və kapsula basır. Bu sxem lazerlə şüalandıqdan sonra sistemin buxarlanmamasına imkan verir və plazmanın daha vahid istiləşməsini təmin edir.

Alimlər öz təcrübələrində misi plastik qabığa daxil etdilər. Lazer şüası kapsula yönəldildikdə o, sürətli elektronları buraxır, bu da mis göstəriciləri vurur və onların buraxılmasına səbəb olur. rentgen şüaları. Alimlər ilk dəfə olaraq, kapsulun daxilində elektronlar vasitəsilə enerjinin ötürülməsini izləməyə və nəticədə sistemin parametrlərini daha dəqiq hesablamağa imkan verən K-qabıq elektronlarının vizuallaşdırılması texnikasını təqdim edə bildilər. Bu işin əhəmiyyəti aşağıdakı kimidir.

Nailiyyət yüksək dərəcə Sıxılma enerjisi hədəf tərəfindən udulmuş radiasiyanın böyük bir hissəsinə çevrilən sürətli elektronlar tərəfindən maneə törədir. Belə hissəciklərin sərbəst yolu hədəfin diametri ilə üst-üstə düşür, nəticədə o, vaxtından əvvəl qızdırır və lazımi sıxlıqlara sıxışdırmağa vaxt tapmır. Tədqiqat hədəfin içərisinə baxmaq və orada baş verən prosesləri izləmək imkanı yaradıb, hədəfin optimal şüalanması üçün lazım olan lazer parametrləri haqqında yeni məlumatlar əldə edib.

ABŞ-dan başqa, Yaponiya, Fransa və Rusiyada inertial termonüvə sintezi ilə bağlı işlər aparılır. Nijni Novqorod vilayətinin Sarov şəhərində Ümumrusiya Elmi Tədqiqat Eksperimental Fizika İnstitutunun bazasında 2020-ci ildə UFL-2M ikili təyinatlı lazer qurğusunun istifadəyə verilməsi planlaşdırılır ki, bu da digər vəzifələrlə yanaşı, termonüvə yanacağının alışma və yanma şəraitini öyrənmək üçün istifadə edilməlidir.

Bir termonüvə reaksiyasının səmərəliliyi birləşmə reaksiyasında ayrılan enerjinin nisbəti kimi müəyyən edilir ümumi enerji sistemin lazımi temperaturlara qədər qızdırılmasına sərf olunur. Bu dəyər birdən (yüz faiz) böyükdürsə, lazer birləşmə reaktoru uğurlu hesab edilə bilər. Təcrübələrdə fiziklər lazer şüalarının enerjisinin yeddi faizinə qədərini yanacağa ötürə biliblər. Bu, əvvəllər əldə edilmiş sürətli alışma sistemlərinin səmərəliliyindən dörd dəfə çoxdur. Kompüter modelləşdirmə səmərəliliyin 15 faizədək artacağını proqnozlaşdırmağa imkan verir.

Nəşr edilən nəticələr ABŞ Konqresinin Livermordakı Milli Lazer Füzyon Mexanizmi kimi meqajoul obyektlərinin maliyyələşdirilməsini genişləndirməsi ehtimalını artırır ki, bu da tikintisi və saxlanması 4 milyard dollardan çox başa gəlir. Füzyon tədqiqatını müşayiət edən skeptisizmə baxmayaraq, yavaş-yavaş, lakin əminliklə irəliləyir. Bu sahədə alimlər fundamental deyil, beynəlxalq əməkdaşlıq və adekvat maliyyə tələb edən texnoloji çətinliklərlə üzləşirlər.

Beynəlxalq Təmiz və Tətbiqi Kimya Birliyi (IUPAC) dövri cədvəlin dörd yeni elementi üçün hansı adları daha uyğun hesab etdiyini açıqlayıb. Onlardan birinin rus fiziki, akademik Yuri Oqanesyanın şərəfinə adlandırılması tövsiyə olunur. Bundan bir qədər əvvəl KSh müxbiri Yuri Tsolakoviçlə görüşdü və ondan uzun müsahibə aldı. Lakin IUPAC alimlərdən yeni adların rəsmi olaraq açıqlanacağı 8 noyabra qədər şərh verməmələrini xahiş edir. Dövri cədvəldə kimin adının görünməsindən asılı olmayaraq, deyə bilərik: Rusiya yarım əsrdən çox davam edən transuran yarışında liderlərdən birinə çevrildi.

Yuri Oqanesyan. Nüvə fizikası sahəsində mütəxəssis, Rusiya Elmlər Akademiyasının akademiki, JINR-də Nüvə Reaksiyaları Laboratoriyasının elmi direktoru, Dubna Universitetinin Nüvə fizikası kafedrasının müdiri. Georgi Flerovun tələbəsi kimi o, ruterfordium, dubnium, seaborgium, bohrium və s. sintezində iştirak etmişdir. Dünya səviyyəli kəşflər arasında qondarma soyuq birləşmə yeni elementlər yaratmaq üçün son dərəcə faydalı bir vasitə olduğu ortaya çıxdı.

Dövri cədvəlin aşağı sətirlərində uranı asanlıqla tapmaq olar, onun atom nömrəsi 92-dir. Bütün sonrakı elementlər indi təbiətdə yoxdur və çox mürəkkəb təcrübələr nəticəsində aşkar edilmişdir.
Amerika fizikləri Glenn Seaborg və Edwin MacMillan ilk dəfə yeni element yaratdılar. Plutonium 1940-cı ildə belə yarandı. Sonralar Seaborg digər alimlərlə birlikdə amerisium, kurium, berkelium sintez etdi... Dövri cədvəlin insan tərəfindən genişlənməsi faktının özü müəyyən mənada kosmosa uçuşla müqayisə edilə bilər.

Dünyanın qabaqcıl ölkələri super ağır nüvələr yaratmaq yarışına çıxıblar (arzu edilsə, Ay yarışı ilə bənzətmə aparıla bilərdi, amma burada ölkəmizin qalib gəlmə ehtimalı daha yüksəkdir). SSRİ-də ilk transuran elementi 1964-cü ildə Moskva vilayətinin Dubna şəhərindəki Birgə Nüvə Tədqiqatları İnstitutunun (JINR) alimləri tərəfindən sintez edilmişdir. Bu, ruterfordium adlanan 104-cü element idi. Layihəyə JINR-in təsisçilərindən biri Georgiy Flerov rəhbərlik edirdi. Onun adı da cədvələ daxildir: flerovium, 114. 105-ci element isə dubnium adlanırdı.

Yuri Oqanesyan Flerovun tələbəsi olub, ruterfordiumun, sonra isə dubniumun, seborjinin, borinin sintezində iştirak edib... Fiziklərimizin uğurları Rusiyanı transuran yarışında ABŞ, Almaniya, Yaponiya (və bəlkə də bərabərlər arasında birinci).

Sözügedən yeni elementlər - 113, 115, 117, 118 - 2002-2009-cu illərdə JINR-də U-400 siklotronunda sintez edilmişdir. Bu tip sürətləndiricilərdə ağır yüklü hissəciklərin şüaları - protonlar və ionlar yüksək tezliklərdən istifadə edərək sürətləndirilir. elektrik sahəsi, sonra onları bir-biri ilə və ya bir hədəflə toqquşdurmaq və onların çürümə məhsullarını öyrənmək üçün.

Bütün təcrübələr demək olar ki, eyni vaxtda beynəlxalq əməkdaşlıqlar tərəfindən həyata keçirilmişdir müxtəlif ölkələr. Məsələn, Yaponiyanın RIKEN İnstitutunun alimləri 113-cü elementi digərlərindən asılı olmayaraq sintez ediblər. Nəticədə açılış prioriteti onlara verildi.

Yeni kimyəvi elementə əvvəlcə Latın rəqəmindən götürülmüş müvəqqəti ad verilir. Məsələn, ununoktium "yüz on səkkizinci" dir. Sonra elmi qrup - kəşfin müəllifi öz təkliflərini IUPAC-a göndərir. Komissiya lehinə və əleyhinə olan arqumentləri nəzərdən keçirir. Xüsusilə, o, aşağıdakı qaydalara riayət etməyi tövsiyə edir: “Yeni kəşf edilmiş elementlər aşağıdakı adlandırıla bilər: (a) mifoloji xarakterə və ya konsepsiyaya (astronomik obyekt daxil olmaqla); (b) mineral və ya oxşar maddənin adı ilə; (c) yaşayış məntəqəsinin və ya coğrafi ərazinin adı ilə; (ç) elementin xassələrinə uyğun olaraq və ya (e) alimin adı ilə...”

Adlar əksər dillərdə asan tələffüz edilməlidir. məlum dillər və elementi birmənalı şəkildə təsnif etməyə imkan verən məlumatları ehtiva edir. Məsələn, bütün transuranların iki hərfdən ibarət simvolları var və onlar metaldırsa, “-iy” ilə bitir: ruterfordium, dubnium, seaborgium, bohrium...

İki yeni elementin (115 və 118) “rus” adlarını alıb-almayacağına noyabrda aydınlıq gələcək. Ancaq qarşıda hələ çoxlu eksperimentlər var, çünki sabitlik adaları fərziyyəsinə görə, nisbətən uzun müddət mövcud ola biləcək daha ağır elementlər var. Onlar hətta təbiətdə belə elementləri tapmağa çalışırlar, lakin Oqanesyan onları sürətləndiricidə sintez etsə, daha doğru olar.

Yeni elementlər haqqında dosye

Seriya nömrəsi: 113

Necə və kim tərəfindən aşkar edilmişdir: americium-243-ün hədəfi kalsium-48 ionları ilə bombardman edildi və ununpentium izotopları əldə edildi, bunlar 113-cü elementin izotoplarına parçalandı. 2003-cü ildə sintez edilmişdir.

Açılış prioriteti: Fiziki və Kimyəvi Tədqiqatlar İnstitutu (RIKEN), Yaponiya.

Hazırkı adı: untry.

Nəzərdə tutulan xüsusiyyətlər: ağır əriyən metal.

Təklif olunan ad: nihonium (Nh). Bu element ümumən Asiyada və xüsusilə Yaponiyada ilk dəfə kəşf edilmişdir. “Nihonii” ölkənin adının iki variantından biridir. "Nihon" tərcümədə "doğan günəş ölkəsi" deməkdir.

Seriya nömrəsi: 115

Necə və kim tərəfindən aşkar edilmişdir: americium-243 hədəfi kalsium-48 ionları ilə bombardman edildi. 2003-cü ildə sintez edilmişdir. Kəşfdə prioritet: JINR (Rusiya), Livermore Milli Laboratoriyası (ABŞ) və Oak Ridge Milli Laboratoriyasından (ABŞ) ibarət əməkdaşlıq.

Hazırkı adı: ununpentium.

Nəzərdə tutulan xüsusiyyətlər: vismuta bənzər metal.

Təklif olunan ad: moskovium (Moscovium, Mc). IUPAC, Dubna və JINR-nin yerləşdiyi Moskva vilayətinin şərəfinə "Moskva" adını təsdiqlədi. Beləliklə, Rusiyanın bu şəhəri ikinci dəfə dövri cədvəldə öz izini qoya bilər: dubnium çoxdan rəsmi olaraq 105-ci element adlanır.

Seriya nömrəsi: 117

Necə və kim tərəfindən aşkar edilmişdir: berkelium-249 hədəfi kalsium-48 ionları ilə bombalandı. 2009-cu ildə sintez edilmişdir. Kəşf üçün prioritet: JINR, Livermore, Oak Ridge.

Hazırkı adı: ununseptium.

Nəzərdə tutulan xüsusiyyətlər: formal olaraq yod kimi halogenlərə aiddir. Həqiqi xüsusiyyətlər hələ müəyyən edilməyib. Çox güman ki, bir metalın və qeyri-metalın xüsusiyyətlərini birləşdirir.

Təklif olunan ad: Tennessin (Ts). ABŞ-ın Tennessi ştatının, o cümlədən Oak Ridge Milli Laboratoriyası, Vanderbilt Universiteti və Tennessi Universitetinin transuranların sintezinə verdiyi töhfələrə görə.

Seriya nömrəsi: 118

Necə və kim tərəfindən aşkar edilmişdir: kalifornium-249 hədəfi kalsium-48 ilə bombardman edildi. 2002-ci ildə sintez edilmişdir. Kəşfdə prioritet: JINR, Livermore.

Hazırkı adı: ununoktium.

Nəzərdə tutulan xüsusiyyətlər: By kimyəvi xüsusiyyətləri inert qazlara aiddir.

Təklif olunan ad: oganesson (Oganesson, Og). şərəfinə elmi rəhbər Fövqəladə ağır elementlərin tədqiqinə böyük töhfə vermiş JINR Yuri Oqanesyanın Nüvə Reaksiyaları Laboratoriyası. Mümkün adların ictimai müzakirəsi noyabrın 8-dək davam edəcək və bundan sonra komissiya yekun qərar verəcək.

"Schrodinger's Cat" filmində