Hemijski elementi.

Dostignuća i izgledi

Definicija koju je D.I. Mendeljejev dao hemijskoj nauci i dalje je tačna i tačna: "Hemija je proučavanje elemenata i hemijskih jedinjenja." Hemijski elementi su temelj cijele hemije, budući da su svi poznati danas sastavljeni od njih. hemijska jedinjenja(trenutno ih ima više od 14 miliona), kao i svi oni koji će jednog dana biti primljeni.

Mnogi sasvim ispravno percipiraju glavni dio periodnog sistema kao popis elementarnih "cigli" od kojih se grade objekti u okolnom svijetu. Međutim, hemijske elemente ne treba posmatrati samo kao „građevinske materijale“ za konstruisanje molekula, budući da u svom čistom obliku imaju zasluge ne manje od miliona jedinjenja dobijenih iz njih, i izuzetno se široko koriste u savremeni svet(vidi više o tome: Hemijski elementi u svakodnevnom životu. „Hemija”, 1998, br. 42).

Poštujući strogu terminologiju, napominjemo da je kemijski element latinski simbol u periodnom sistemu ili određeni atom, ali naknadno istraživanje se može dobiti i provesti ne s kemijskim elementom, već samo s takozvanom jednostavnom tvari koja se sastoji od atoma. istog tipa. U literaturi na engleskom jeziku je jednostavnije: oba se zovu jednom riječju - element. Stoga ćemo dalje koristiti ruski analog ove riječi u širem smislu.

Sumirajući rezultate stoljeća, razmotrimo prije svega kako je periodni sistem bio ispunjen novim elementima u tekućem stoljeću. Do kraja prošlog stoljeća, tabela D.I. Mendeljejeva je sadržavala oko 80 elemenata. Početak 20. vijeka je obilježena nagradom nobelova nagrada W. Ramsay za otkriće inertnih plinova (1904); međutim, takav događaj se nije uvijek obilježavao tako svečano. Na isti način zabilježena je proizvodnja još samo dva elementa - radijuma i polonijuma (M. Sklodowska-Curie, Nobelova nagrada 1911).

Godine 1927. dobijen je renijum. Ovo je bila jedinstvena prekretnica u istoriji otkrića novih elemenata, budući da je renijum bio poslednji stabilni hemijski element pronađen u prirodi. Tada je sve postalo mnogo složenije, jer su se svi naredni elementi mogli dobiti isključivo nuklearnim reakcijama.

Bilo je potrebno dosta vremena da se četiri prazne ćelije u sredini tabele popune uranijumom (vidi o ovome: Greške i zablude u istoriji hemije. „Hemija“, 1999, br. 8). Tehnecijum - element br. 43 - dobijen je 1937. produženim zračenjem molibdenske ploče teškim jezgrima vodonika (deuterijuma). Element br. 87 - francij - otkriven je 1939. godine u produktima radioaktivnog raspada prirodnog aktinijuma. Element broj 85 - astatin - dobijen je 1940. bombardovanjem bizmuta jezgrima helijuma. Element br. 61, prometijum, izolovan je 1945. godine iz fisionih produkata uranijuma. Zatim je, uz pomoć reakcija nuklearne fuzije, 7. period tabele počeo postepeno da se popunjava elementima koji slede uranijum. Posljednji hemijski element koji je dobio ime bio je broj 109. Elementi od br. 110 nadalje su označeni samo atomskim brojevima.

Sada već možemo reći da se dvadeseti vijek završava ništa manje svečano nego što je počeo. U decembru 1998. godine, novi element, broj 114, dobijen je u Dubni zračenjem izotopa plutonijuma snopom ubrzanih jona kalcijuma. Ako zbrojimo broj protona dva interakciona jezgra - plutonijum i kalcijum, dobijamo 94 + 20 = 114. Ovo odgovara elementu broj 114. Međutim, rezultirajuće jezgro, čija je masa 244 + 48 = 292, ispalo je kao biti nestabilan. Emituje tri neutrona i formira izotop.Preliminarni proračuni su pokazali da bi element broj 114, kao i do sada nedostižni elementi broj 126 i broj 164, trebalo da spadaju u takozvana ostrva stabilnosti. Što se tiče elementa br. 114, ovo je potvrđeno. Njegov životni vijek je više od 0,5 minuta, što je vrlo velika vrijednost za tako superteški atom. 1999. godine, element br. 118 je dobijen u laboratoriji Berkeley (SAD) bombardiranjem olova jonima kriptona. Njegov životni vijek je milisekundi. Kada se raspadne, formira novi nestabilni element br. 116, koji se brzo pretvara u stabilniji element br. 114.

Dakle, danas periodni sistem završava sa 118. elementom. Eksperimenti na sintezi novih elemenata su izuzetno radno intenzivni i prilično dugotrajni. Činjenica je da se, prolazeći kroz elektronske ljuske atoma, jezgra projektila usporavaju i gube energiju. Osim toga, jezgro nastalo tokom fuzije najčešće se raspada na dva lakša jezgra. Samo u rijetkim slučajevima emituje nekoliko neutrona (kao, na primjer, kada se dobije element br. 114) i formira željeno teško jezgro. Uprkos poteškoćama, eksperimenti usmjereni na sintezu novih elemenata se nastavljaju.

Uzimajući u obzir svo bogatstvo hemijskih elemenata akumulirano do danas, pokušajmo da sumiramo vek. Hajde da sprovedemo svojevrsno takmičenje između svih danas poznatih hemijskih elemenata i pokušamo da utvrdimo koji je od njih završio u 20. veku. najznačajniji. Drugim riječima, istaći ćemo samo one elemente koji su najviše doprinijeli podizanju civilizacijskog nivoa i razvoju napretka.

Postoje samo dva očigledna lidera. Prvi je Uran, koji je stvorio potpuno novu naučna disciplina- nuklearna fizika i obezbijedila čovječanstvu ogromne rezerve energije. Mnogima će takvo vodstvo vjerovatno biti kontroverzno. Uran je čovječanstvu dao očekivanje strašnih posljedica upotrebe nuklearnog oružja, nesreće nuklearnih elektrana (NPP) i problema odlaganja nuklearnog otpada.

Svi ovi strahovi su osnovani, ali pogledajmo problem detaljnije.

Što se tiče opasnosti od upotrebe nuklearnog oružja, čovječanstvo ovaj problem stalno drži u vidnom polju. Sva pitanja koja se odnose na potpunu zabranu proizvodnje i upotrebe takvog oružja neminovno će se morati rješavati u budućnosti. Složenije i kontroverznije je pitanje korištenja nuklearne energije u miroljubive svrhe. Katastrofa u Černobilu 26. aprila 1986. dovela je do toga da se srca svih ljudi stisnu od tjeskobe na riječi "zračenje" i "izloženost". Povjerenje u nuklearnu energiju poljuljano je širom svijeta.

Zar ne bi trebalo potpuno napustiti nuklearne elektrane? U početku se činilo da će se to dogoditi. Mnoge zemlje su počele da preispituju potrebu za izgradnjom novih stanica. Održani referendumi su pokazali da većina ljudi smatra da je neophodno odustati od upotrebe nuklearne energije. Međutim, mirna, trezvena analiza svega što se dogodilo postepeno je dovela do drugačijih zaključaka. Po stopi akcidenta, nuklearne elektrane su praktično na posljednjem mjestu među svim modernim izvorima koji proizvode električnu energiju u velikim količinama. Štaviše, broj umrlih tokom rada nuklearnih elektrana je nešto manji nego čak iu prehrambenoj i tekstilnoj industriji.

Ova slika se nije promijenila ni kada se uzmu u obzir posljedice nesreće u Černobilu, najveće u historiji razvoja nuklearne energije. To se dogodilo prvenstveno zbog grubog kršenja pravila rada: reaktor je sadržavao neprihvatljivo mali broj kadmijskih štapića, koji su inhibirali reakciju. Osim toga, stanica nije imala zaštitnu kapu koja bi spriječila ispuštanje radioaktivnih tvari u atmosferu. Kao rezultat toga, realizovana je jedna od najgorih opcija. Ipak, ispuštanje radioaktivnih supstanci u atmosferu nije prelazilo 3,5% njihove ukupne količine akumulirane u reaktoru. Naravno, niko ne misli da se to može pomiriti. Sistemi kontrole sigurnosti nuklearnih elektrana su naknadno značajno revidirani. Glavni istraživački i razvojni napori trenutno su usmjereni na povećanje njihovog rada bez nezgoda. Kontrola reaktora mora biti pouzdano blokirana kako od kriminalnog nemara tako i od mogućih zlonamjernih planova terorista. Osim toga, sve novoizgrađene stanice biće opremljene zaštitnim kapama kako bi se isključila mogućnost ulaska radioaktivnih materija u okruženje.

Niko neće umanjiti opasnost od nuklearnih reaktora. Međutim, htjeli mi to ili ne, svo nagomilano iskustvo u razvoju civilizacije neminovno vodi do određenog zaključka.

Nikada u istoriji čovečanstva nije bilo slučaja da je ono odbilo dostignuća napretka samo zato što predstavljaju izvesnu opasnost. Eksplozije parnih kotlova, željezničke i avionske nesreće, saobraćajne nesreće i strujni udari nisu doveli do toga da čovječanstvo zabrani korištenje ovih tehničkih sredstava. Kao rezultat toga, intenzitet rada usmjerenog na povećanje njihove sigurnosti samo se povećao. Zabrane su bile samo za razne vrste oružja. Isti je slučaj i sa nuklearnom energijom.

Hoće li se zaista graditi nove nuklearne elektrane? Da, to je neizbježno, budući da već više od četvrtine električne energije koju troše veliki gradovi (Moskva, Sankt Peterburg) proizvode nuklearne elektrane (u zapadne zemlje ova brojka je veća). Čovječanstvo više neće moći odbiti ovu novu vrstu energije. Uz pouzdano organiziran rad, nuklearne elektrane nesumnjivo imaju koristi u odnosu na termostanice koje troše vlakove na ugljikovodična goriva i zagađuju atmosferu produktima izgaranja uglja i nafte.
Hidroelektrane pretvaraju šume i oranice u močvare i remete prirodni bioritam čitavog života na ogromnoj teritoriji. Nuklearne elektrane su neuporedivo pogodnije za rad. Mogu se nalaziti na mjestima udaljenim od ležišta uglja i bez izvora hidroelektrične energije. Nuklearno gorivo se mijenja najviše jednom u šest mjeseci. Potrošnja goriva može se procijeniti pomoću sljedećeg indikatora. Fisija 1 g izotopa uranijuma oslobađa istu količinu energije kao i sagorijevanje 2800 kg ugljikovodika. Drugim riječima, 1 kg nuklearnog goriva zamjenjuje vlak uglja.

Istovremeno, svjetske rezerve uranijuma sadrže milione puta više akumulirane energije od energetskih resursa postojećih rezervi plina, nafte i uglja. Nuklearno gorivo će trajati desetinama hiljada godina, s obzirom na sve veću potrebu za izvorima energije. Istovremeno, ugljikovodične sirovine mogu se mnogo efikasnije koristiti za sintezu različitih organskih proizvoda.

Odmah se postavlja pitanje šta učiniti s otpadom od istrošenog nuklearnog goriva. Mnogi ljudi su vjerovatno čuli za probleme zakopavanja takvog otpada. Intenzivno naučni radovi da riješi ovaj problem (čovječanstvo to obično shvati sa nekim zakašnjenjem). Jedan od načina koji obećava je izgradnja nuklearnih reaktora koji reproduciraju gorivo. U konvencionalnim nuklearnim reaktorima izotop urana 238 U je svojevrsni balast, glavna reakcija se odvija uz sudjelovanje izotopa 235 U, koji je, inače, vrlo mali u prirodnom uranu (manje od 1%). Međutim, niskoaktivni 238 U, koji se nalazi u određenoj količini u nuklearnom reaktoru, može uhvatiti dio oslobođenih neutrona, u konačnici formirajući plutonij 239 Pu, koji je sam po sebi nuklearno gorivo, ništa manje učinkovito od 235 U.

Šeme mnogih nuklearnih transformacija su jednostavne i jasne. Dva indeksa se nalaze ispred simbola hemijskog elementa. Gornja označava masu jezgra, odnosno zbir protona i neutrona, donja označava broj protona, odnosno pozitivni naboj jezgra. Prilikom pisanja jednadžbe reakcije morate slijediti jednostavno pravilo - ukupne količine naboja protona i elektrona na obje strane jednačine moraju biti jednake. Osim toga, trebali biste znati jednu od jednostavnih jednadžbi nuklearne kemije - neutron se može raspasti na proton i elektron: n 0 = str + + e – .

Ovako izgleda shema za pretvaranje 238 U u 239 Pu, zahvaljujući kojoj će u budućnosti biti moguće u potpunosti koristiti sve rezerve prirodnog uranijuma kao goriva:

Prva jednadžba pokazuje da jezgro uranijuma hvata neutron i da se formira izuzetno nestabilan izotop uranijuma. Međufaza je formiranje i raspadanje nestabilnog izotopa neptunija. U drugoj i trećoj jednadžbi, neutron se pretvara u proton (koji ostaje u jezgru) i elektron koji se oslobađa u obliku b - zračenje. Ovo je tradicionalni naziv za protok elektrona koje emituje radioaktivna supstanca. Kao rezultat toga, formira se vrlo stabilan izotop plutonijuma sa vremenom poluraspada od 24 hiljade godina, koji se može koristiti kao nuklearno gorivo u istim reaktorima.

Dakle, problem uništavanja otpada se odgađa za neko vrijeme, ali nije u potpunosti otklonjen, međutim, u principu je rješiv.

Kada reaktor radi, jezgro uranijuma se raspada i formira radioaktivne izotope različitih elemenata manje mase. Glavni izotopi su kobalt 60 Co, stroncijum 90 Sr i cezijum 137 Cs, prometijum 147 Pm, tehnecijum 99 Tc. Neki od njih su već našli primjenu, na primjer, u liječenju tumora (kobalt puške), za predsjetvenu stimulaciju sjemena, pa čak i u forenzici. Drugo područje primjene je sterilizacija hrane i medicinskih proizvoda, jer izotopi koje emituju ovi proizvodi b - i g - zračenje ne dovodi do pojave radioaktivnosti u ozračenoj materiji.

Vrlo je atraktivno moći kreirati na osnovu takvih b -emiteri su izvori električne energije. Pod uticajem b -zrake (tj. protok elektrona) u poluvodičkim supstancama kao što su silicijum ili germanijum, nastaje razlika potencijala. Ovo omogućava stvaranje, na primjer, na bazi izotopa 147 Pm, dugotrajnih izvora električne struje koji rade bez ponovnog punjenja dugi niz godina.

Nuklearni reaktor se može koristiti na isti način kao svojevrsna reakciona boca za usmjerenu sintezu izotopa različitih elemenata, osim onih koji nastaju spontanim raspadom. Različite tvari se stavljaju u posebne kapsule u nuklearni reaktor, gdje se intenzivno zrače neutronima, što rezultira stvaranjem odgovarajućih izotopa. Dobijeno na ovaj način g -aktivni izotopi tulija i iterbija, kao i izotopi tehnecija koji nastaju u reaktorima, koriste se za stvaranje kompaktnih mobilnih instalacija koje zamjenjuju glomazne rendgenske aparate. Mogu se koristiti ne samo za dijagnostiku u medicinske svrhe, već i za potrebe tehnologije u svrhu detekcije grešaka različitih konstrukcija i opreme.

Dakle, radioaktivni otpad sadrži prilično zapažene rezerve nepotrošene energije, a metode za njegovo izdvajanje će se dalje unapređivati.

Sažmite. Uranijum zauzima istaknuto mesto među svim ostalim elementima. Zahvaljujući njemu, u 20. stoljeću stvoren je novi naučni pravac - nuklearna fizika - i otkriven je praktički neiscrpan izvor energije.

Drugi element koji pretenduje na izuzetnu ulogu u dvadesetom veku je silicijum. Dokazati njegov značaj neće biti teško, jer nije povezan s raznim mračnim strahovima, kao što je slučaj s uranijumom. U drugoj polovini veka, glomazne elektronske računare sa vakumskim cevima zamenili su kompaktni računari. Mozak kompjutera – procesor – napravljen je od ultra čistog silicijumskog kristala. Poluprovodnička svojstva silicijuma omogućila su stvaranje minijaturnih ultra brzih računarskih uređaja zasnovanih na njemu, koji su činili osnovu svih modernih računara. Naravno, kompjuterska proizvodnja koristi mnogo savremenih tehnologija i razne supstance, ali pošto je riječ samo o hemijskim elementima, očigledna je isključiva uloga silicijuma.

Jasno je da smo sada u početnoj fazi procesa snažnog razvoja - orkanske proliferacije kompjutera u bukvalno svim oblastima ljudske aktivnosti. Ovo nije samo faza tehnološkog napretka. Uočeni rezultat je impresivniji nego u slučaju uranijuma, jer ne dolazi samo do razvoja novih tehničkih sredstava, već i do promjene načina života i načina razmišljanja čovječanstva.

Kompjuteri odlučno i energično ulaze u domove, očaravajući svakog člana porodice, posebno mlađu generaciju. Pred našim očima se donekle odvija proces restrukturiranja ljudske psihologije. Računari postupno zamjenjuju televizore i videorekordere, jer većina ljudi većinu svog slobodnog vremena posvećuje njima. Otvaraju neverovatne mogućnosti za kreativnost i razonodu.

Mogućnosti kompjutera su neuobičajeno velike, pa stoga postaju neizostavni u radu naučnika, pisaca, pesnika, muzičara, dizajnera, šahista, fotografa. Potpuno su osvojili ljubitelje zagonetki i strateških igara, kao i one koji žele da uče strane jezike i ljubitelje domaće kuhinje. Svjetska informacijska mreža Internet doslovno udvostručio mogućnosti računara. Sve informacije i referentni izvori, književne i enciklopedijske publikacije su postale dostupne; ali se ukazala izuzetna prilika za komunikaciju između ljudi povezanih zajedničkim interesima. Kao rezultat toga, većina ljudi osjeća naklonost prema svom kompjuteru uporedivu s ljubavlju koju gaje prema svojim kućnim ljubimcima.

Nemoguće je ne primijetiti dodatne prednosti silicija na temelju njegovih poluvodičkih svojstava. Jednog od njih spomenuli smo malo ranije. Ovo je prilika za transformaciju b - zračenje u električnu energiju. Druga vrlo vrijedna osobina je ostvarena u solarnim panelima - sposobnost pretvaranja dnevne svjetlosti u električnu energiju. Trenutno se koristi u uređajima male snage kao što su kalkulatori i za napajanje svemirskih letjelica. U bliskoj budućnosti moćniji solarni paneli naći će široku upotrebu u svakodnevnom životu.

Dakle, silicijum delimično zadire čak i u energetski sektor, gde je uranijum vodeći. Dakle, drugi pobednik našeg takmičenja je silicijum, koji je otvorio eru poluprovodnika i kompjuterske tehnologije.

Konkurencija između hemijskih elemenata može se organizovati prema drugim parametrima. Postavimo pitanje drugačije. Koji od hemijski elementi(da vas podsetim da ne razmatramo hemijska jedinjenja) je ono što čovečanstvo najviše konzumira? Očigledno, onaj koji najviše proizvodi. Da bi konkurencija bila fer, otklonimo efekat razlike atomske mase za elemente ćemo ih računati pojedinačno, odnosno razmatrat ćemo količine proizvodnje izražene u molovima.

Ispod su, uzlaznim redoslijedom, prosječna godišnja proizvodnja (u molovima) nekih od najčešće konzumiranih elemenata (nivoi iz 1980-ih):

Š – 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 ,

Ugljik je zauzeo dominantno mjesto zahvaljujući uglju i naftnom koksu, koje je prvenstveno trošila metalurgija. Dijamanti i grafit čine samo mali dio cjelokupnog proizvedenog i iskopanog ugljika. Vodonik je sasvim prirodno zauzeo drugo mjesto, budući da su područja njegove primjene izuzetno raznolika: metalurgija, prerada nafte, hemijska i staklena proizvodnja, kao i raketna tehnika. Gvožđe je zauzelo počasno treće mesto u našoj konkurenciji, uprkos prilično velikoj atomskoj masi.

Da vas podsjetim da poredimo proizvodnju elemenata izraženu u molovima. Ako bi se poređenje pravilo masovno, onda gvožđe pokazao se kao neprikosnoveni lider. Čovječanstvu je poznat od davnina, a njegova uloga u razvoju napretka stalno se povećavala. Slikovito rečeno, pomenuti uranijum i silicijum se mogu uporediti sa novim zvezdama koje su planule na nebu dvadesetog veka, dok je gvožđe pouzdano svetlo koje osvetljava čitav civilizacijski put dugi niz vekova. Gvožđe je srž sve moderne industrije i možemo pretpostaviti da će se ta uloga nastaviti iu 21. veku.

Zanimljivo je uporediti gore dobivenu seriju s prevalencijom elemenata u globus. Evo osam najčešćih elemenata (po redoslijedu povećanja molarne zastupljenosti): Na, Fe,H, Mg, Ca,Al, Si, O. Očigledno, obrazac je drugačiji. Priroda nije uspjela nametnuti čovječanstvu svoja pravila igre. Ne konzumiramo najviše ono što je dostupno u maksimalnim količinama, već ono što diktiraju potrebe napretka.

Mogućnosti hemijskih elemenata daleko su od toga da su potpuno iscrpljene. Pitam se koji će od njih biti najznačajniji u 21. vijeku? Teško je ovo predvideti. Ostavimo ovo pitanje da odluče i sumiraju oni koji će slaviti 2101. godinu.

Vratimo se ponovo periodnom sistemu - divnom katalogu hemijskih elemenata. U posljednje vrijeme se češće prikazuje u obliku proširene tablice. Ova konfiguracija je neuporedivo vizualnija i praktičnija. Horizontalni redovi, zvani periodi, postali su duži. U ovoj verziji više nema osam grupa elemenata, kao prije, već osamnaest. Izraz “podgrupe” nestaje, ostaju samo grupe. Svi elementi istog tipa (označeni su pojedinačnim bojama pozadine) su raspoređeni kompaktno. Lantanidi i aktinidi su, kao i ranije, stavljeni na odvojene linije.

Pokušajmo sada pogledati u budućnost. Kako će se periodni sistem dalje popunjavati? Gore prikazana tabela završava aktinidom lorencijumom - br. 103. Razmotrimo donji dio tabele detaljnije, uvodeći elemente otkrivene posljednjih godina.

Hemijska svojstva elementa br. 114, dobijena 1998. godine, mogu se grubo predvidjeti po njegovom položaju u periodnom sistemu. Ovo je intranzicioni element koji se nalazi u grupi ugljika, a njegova svojstva bi trebala podsjećati na olovo smješteno iznad njega. Međutim, kemijska svojstva novog elementa nisu dostupna za direktno proučavanje - element je fiksiran u količini od nekoliko atoma i kratkog je vijeka.

Poslednji danas primljeni element - broj 118 - ima svih sedam elektronskih nivoa potpuno popunjenih. Stoga je sasvim prirodno da se nalazi u grupi inertnih plinova - iznad njega se nalazi radon. Time je završen 7. period periodnog sistema. Spektakularno finale veka!

Tokom čitavog dvadesetog veka. Čovječanstvo je u velikoj mjeri ispunilo ovaj sedmi period, i on se sada proteže od elementa br. 87 - Francuska - do novosintetizovanog elementa br. 118 (neki elementi u ovom periodu još nisu dobijeni, poput br. 113, 115 i 117).

Trenutak dolazi, u određenom smislu, svečan. Od elementa br. 119 u periodnom sistemu počinje novi, 8. period. Ovaj događaj će vjerovatno uljepšati početak sljedećeg stoljeća. Šema za postepeni završetak elektronskih ljuski je jasna generalno. Sve će se odigrati po već poznatom sistemu: u određenom trenutku, f-elementi koji odgovaraju lantanidima, a zatim - analozi d-elementi koji se nazivaju prelazni. Najzanimljivije je da će elementi 8. perioda takođe početi da se popunjavaju novim, koji ne postoji za sve elemente koji su danas primljeni g-nivo. Dakle, oni će se pojaviti g-elementi koji nemaju analoga u nama danas poznatom periodnom sistemu. Postoji razlog za vjerovanje da će oni prethoditi f-elementi.

Pažljivo ispitivanje periodnog sistema otkriva određenu harmoniju u njoj, koja nije odmah uočljiva. Zahvaljujući ovoj harmoniji sistem ima određenu moć predviđanja. Potvrdimo to s nekoliko primjera.

Postavimo pitanje: koliko se očekuje g-elementi u 8. periodu? Jednostavna kalkulacija vam omogućava da saznate. Prvo, zapamtite da se elektroni nalaze na određenim nivoima. Broj mogućih nivoa za svaki element odgovara broju perioda. Elektronski nivoi su podijeljeni na podnivoe koje se nazivaju orbitale i označavaju slovima latinične abecede s, p, d, f. Svaki novi podnivo može se pojaviti samo u određenom trenutku kada atomski broj dostigne određenu vrijednost. Svaki podnivo (ili, drugim riječima, svaka orbitala) može primiti najviše dva elektrona. s- Svaki element može imati samo jednu orbitalu; ima jedan ili dva elektrona. R-Mogu postojati tri orbitale, dakle, maksimalni mogući broj elektrona u njima je šest. Zašto R-Mogu li postojati samo tri orbitale? To je određeno zakonima kvantne mehanike. U našem razgovoru se nećemo fokusirati na ovo. d-Može biti samo pet orbitala, što znači 10 elektrona.

Grupni nazivi elemenata dati su u skladu sa nazivima orbitala. Elementi koji su ispunjeni elektronima s- orbitale se nazivaju s-elementi, ako su popunjeni R-orbitale, onda ovo R-elementi i tako dalje. Sve je to jasno vidljivo u tabeli, gde je za svaku vrstu elementa data odgovarajuća boja pozadine. Dakle, u svakom periodu na tabeli postoje dva s-elementa, po šest p- elemenata i deset d-elementi. Provjerite ovaj jednostavan obrazac u tabeli ( d-elementi se prvi put pojavljuju tek u 4. periodu).

Vjerovatno ste primijetili da je broj mogućih orbitala kada idete od s- To p- I d- orbitale imaju jednostavan obrazac. Ovo je niz neparnih brojeva: 1, 3, 5. Šta mislite, koliko mogućih brojeva ima? f-orbitale? Logika nalaže sedam. To je tačno i oni mogu primiti najviše 14 elektrona. znači, f-elemenata u jednom periodu može biti samo 14. To je upravo broj lantanida u tabeli. Aktinoidi takođe f-elemenata, a ima ih i 14. Sad glavno pitanje: koliko ih može biti g-orbitale? Proširimo mentalno niz brojeva: 1, 3, 5, 7. Dakle, g-orbitale je devet, a broj mogućih g-elementi – 18.

Dakle, odgovorili smo na gore postavljeno pitanje. Sve ovo može se eksperimentalno potvrditi tek u dalekoj budućnosti. Koji će biti broj prvog? g- element? Još nije moguće jednoznačno odgovoriti, jer redoslijed popunjavanja elektronskih nivoa možda nije isti kao u gornjem dijelu tabele. Po analogiji s trenutkom u kojem se pojavljuju f-elementi, možemo pretpostaviti da će to biti element br. 122.

Hajde da pokušamo da rešimo još jedan problem. Koliko će elemenata biti u 8. periodu? Pošto dodavanje svakog elektrona odgovara pojavi novog elementa, jednostavno morate sabrati maksimalan broj elektrona u svim orbitalama iz s prije g: 2 + 6 + 10 + 14 + 18 = 50. Dugo se to pretpostavljalo, ali kompjuterski proračuni pokazuju da u 8. periodu neće biti 50, već 46 elemenata.

Dakle, 8. period, koji će, kako verujemo, početi da se popunjava u 21. veku, protezaće se od elementa br. 119 do broja 164. Međutim, otkriće novog elementa je očekivana stvar, ali nije uvek predvidljiva. , te stoga treba biti spreman na činjenicu da će element broj 119 biti primljen i prije nego što ovaj članak padne u ruke čitatelja, što će dodati još veću svečanost trenutku nastupanja novog stoljeća.

Pažljivo ispitivanje periodnog sistema omogućava nam da uočimo još jedan jednostavan obrazac. R-Elementi se prvi put pojavljuju u 2. periodu, d-elementi – u 4., f-elementi – u 6. Rezultat je niz parnih brojeva: 2, 4, 6. Ovaj obrazac je određen pravilima za punjenje elektronskih ljuski. Sada bi trebalo da razumete zašto g- elementi će se pojaviti, kao što je gore pomenuto, u 8. periodu. Jednostavan nastavak niza parnih brojeva! Postoje dugoročne prognoze, ali su zasnovane na prilično složenim proračunima. Na primjer, pokazuje se da će u 9. periodu biti samo 8 elemenata, kao u 2. i 3., što je pomalo neočekivano.

Vrlo zanimljivo, postoji li teoretski posljednji element periodnog sistema? Savremeni proračuni još ne mogu odgovoriti na ovo pitanje, pa ga nauka još nije riješila.

Otišli smo dosta daleko u našim prognozama, možda čak i u 22. vek, što je, međutim, sasvim razumljivo. Pokušaj zavirivanja u daleku budućnost sasvim je prirodna želja svakog čovjeka, posebno u trenutku kada se mijenja ne samo vijek, već i milenijum.

M.M.Levitsky

Najnoviji dodaci periodnom sistemu su elementi 113 i 115, koji još nemaju svoja imena

Priprema superteških elemenata 113 i 115 1. Snop jona kalcijuma-48 (jedan prikazan) se ubrzava do velikih brzina u ciklotronu i usmerava na metu americijuma-243.

2. Ciljni atom je americij-243. Jezgro sačinjeno od protona i neutrona i nejasnog elektronskog oblaka koji ga okružuje

3. Ubrzani ion kalcija-48 i ciljni atom (americij-243) neposredno prije sudara

4. U trenutku sudara rađa se novi superteški element sa serijskim brojem 115, koji živi samo oko 0,09 sekundi

5. Element 115 se raspada do elementa 113, koji već živi 1,2 sekunde, a zatim duž lanca od četiri alfa raspada, koji traje oko 20 sekundi

6. Spontani raspad završne karike u lancu alfa raspada - elementa 105 (dubnium) na druga dva atoma

Naučnici iz dva vodeća ruska i američka nuklearna istraživačka centra odustali su od utrke u naoružanju i, konačno prionuvši poslu, stvorili dva nova elementa. Ako bilo koji nezavisni istraživač potvrdi svoje rezultate, novi elementi će biti nazvani "ununtrijum" i "ununpentium". Hemičari i fizičari širom svijeta, ne obraćajući pažnju na ružna imena, izražavaju oduševljenje ovim dostignućem. Ken Moody, šef američkog tima sa sjedištem u Livermoreu nacionalna laboratorija Lawrence, kaže: “Nove perspektive se tako otvaraju za periodni sistem.”

Periodični sistem na koji se Moody poziva je poznati poster koji krasi zidove svake sobe u kojoj bi se moglo sastati više od dva hemičara u isto vrijeme. Svi smo to učili na časovima hemije u srednjoj školi ili mlađim godinama fakulteta. Ova tabela je napravljena da objasni zašto se različiti elementi kombinuju na jedan, a ne drugi način. Hemijski elementi su smješteni u njemu u strogom skladu s atomskom težinom i hemijska svojstva. Relativni položaj elementa pomaže u predviđanju odnosa u koje će ući s drugim elementima. Nakon stvaranja 113. i 115 ukupan broj poznato nauci elemenata dostigao 116 (117, ako računamo element sa serijskim brojem 118, čija je sinteza već uočena u Dubni 2002. godine, ali ovo otkriće još nije zvanično potvrđeno. - PM urednici).

Istorija stvaranja periodnog sistema počela je 1863. (međutim, stidljivi pokušaji su bili i ranije: 1817. I. V. Döbereiner je pokušao da kombinuje elemente u trijade, a 1843. L. Gmelin je pokušao da proširi ovu klasifikaciju tetradama i pentadama. - Uredništvo "PM"), kada je mladi francuski geolog Alexandre-Émile Beguyer de Chancourtois rasporedio sve tada poznate elemente u lanac u skladu sa njihovom atomskom težinom. Zatim je omotao traku sa ovom listom oko cilindra i ispostavilo se da su hemijski slični elementi poređani u kolonama. U poređenju sa metodom pokušaja i grešaka - jedini istraživački pristup, koji su koristili kemičari tog vremena - ovaj trik s vrpcom izgledao je kao radikalan korak naprijed, iako nije donio ozbiljne praktične rezultate.

Otprilike u isto vrijeme, mladi engleski hemičar John A.R. Newlands je eksperimentirao na isti način sa relativnu poziciju elementi. Napomenuo je da se hemijske grupe ponavljaju svakih osam elemenata (poput nota, zbog čega je autor svoje otkriće nazvao „zakonom oktava.“ - urednici PM). Vjerujući da je veliko otkriće pred nama, s ponosom je prenio poruku Britanskom hemijskom društvu. Avaj! Stariji, konzervativniji članovi ovog društva su tu ideju ubili, proglasili je apsurdnom i dugi niz godina bila predana zaboravu. (Ne treba previše kriviti konzervativne naučnike - "zakon oktava" je tačno predvideo svojstva samo prvih sedamnaest elemenata. - PM urednici).

ruski preporod

U 19. vijeku razmjena naučnih informacija nije bila tako aktivna kao sada. Stoga ne čudi što je prošlo još pet godina do oživljavanja zaboravljene ideje. Ovoga puta uvid je došao do ruskog hemičara Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva i njegovog njemačkog kolege Julija Lotara Majera. Radeći nezavisno jedan od drugog, došli su na ideju da rasporede hemijske elemente u sedam kolona. Položaj svakog elementa određen je njegovom kemijskom i fizička svojstva. I ovdje su se, kao što su de Chancourtois i Newlands ranije primijetili, elementi spontano spojili u grupe koje bi se mogle nazvati "hemijske porodice".

Mendeljejev je uspeo da dublje sagleda značenje onoga što se dešavalo. Rezultat je bila tabela sa praznim ćelijama koja tačno pokazuje gde treba tražiti elemente koji još nisu otkriveni. Ovaj uvid izgleda još fantastičnije ako se prisjetimo da u to vrijeme naučnici nisu imali pojma o strukturi atoma.

Tokom sledećeg veka, periodni sistem je postajao sve informativniji. Iz jednostavnog dijagrama koji je ovdje prikazan, izrastao je u ogromnu ploču, uključujući specifičnu težinu, magnetska svojstva, tačke topljenja i ključanja. Ovdje možete dodati i informacije o zgradi. elektronska školjka atoma, kao i spisak atomskih težina izotopa, odnosno težih ili lakših blizanaca koje mnogi elementi imaju.

Veštački elementi

Možda najvažnija vijest koju su prve verzije periodnog sistema donijele hemičarima bila je naznaka gdje se nalaze još neotkriveni elementi.

Početkom 20. veka među fizičarima je počela da raste sumnja da atomi uopšte nisu strukturirani kako se obično mislilo. Počnimo s činjenicom da to uopće nisu monolitne kugle, već volumetrijske strukture ispružene u praznom prostoru. Što su ideje o mikrosvijetu postajale jasnije, prazne ćelije su se brže popunjavale.

Direktne naznake praznina u tabeli radikalno su ubrzale potragu za elementima koji još nisu bili otkriveni, ali su zaista bili prisutni u prirodi. Ali kada je formirana tačna teorija koja je adekvatno opisala strukturu atomskog jezgra, novi pristup do "kompletiranja" periodnog sistema. Stvorena je i testirana tehnika za stvaranje “vještačkih” ili “sintetičkih” elemenata zračenjem postojećih metala strujama visokoenergetskih elementarnih čestica.

Ako u jezgro dodate električki nenabijene neutrone, element postaje teži, ali se njegovo kemijsko ponašanje ne mijenja. Ali kako se atomska težina povećava, elementi postaju sve nestabilniji i dobijaju sposobnost spontanog raspadanja. Kada se to dogodi, neki slobodni neutroni i druge čestice se raspršuju u okolni prostor, ali većina protona, neutrona i elektrona ostaje na mjestu i preuređuje se u oblik lakših elemenata.

Pridošlice za stolom

Ovog februara istraživači sa LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) i Ruskog združenog instituta za nuklearna istraživanja (JINR), koristeći gore opisanu tehniku ​​atomskog bombardovanja, dobili su dva potpuno nova elementa.

Prvi od njih, element 115, dobiven je nakon što je americij bombardiran radioaktivnim izotopom kalcija. (Za referencu, americij, metal koji se često ne sreće u svakodnevnom životu, koristi se u detektorima dima uobičajenih požarnih alarma.) Bombardovanje je proizvelo četiri atoma elementa 115, ali su se nakon 90 milisekundi raspali i stvorili još jedno novorođenče - element 113. Ovi četiri atoma živjela su skoro jednu i po sekundu prije nego što su od njih nastali lakši elementi koji su već poznati nauci. Umjetni elementi rijetko imaju dugovječnost - njihova inherentna nestabilnost je posljedica prevelikog broja protona i neutrona u njihovim jezgrama.

A sada - u vezi sa njihovim nezgrapnim imenima. Prije nekoliko godina, Međunarodna unija za čistu i primijenjenu hemiju (IUPAC), sa sjedištem u Research Triangle Parku, N.C. doneo je dekret da se novim hemijskim elementima daju kulturno neutralna imena. Takva neutralnost se može postići ako koristite latinski izgovor serijskog broja ovog elementa u periodni sistem. Tako će se brojevi 1, 1, 5 čitati "un, un, pent", a završetak "ium" se dodaje zbog jezičke koherentnosti. (Neutralno latinsko ime i odgovarajući simbol od tri slova daju se elementu privremeno dok Međunarodna unija čiste i primenjene hemije ne odobri njegov konačni naziv. Smernice organizacije, objavljene 2002. godine, glase da otkrivači imaju prioritet u predlaganju imena za novi element, prema tradiciji elementi mogu biti imenovani po mitološkim događajima ili likovima (uključujući nebeska tela), minerali, geografske regije, svojstva elementa, poznati naučnici. - Uredništvo "PM").

Čak i ako ti novi elementi ne žive dugo i ne nalaze se izvan zidova laboratorija, njihovo stvaranje i dalje znači više od pukog popunjavanja praznih ćelija i povećanja ukupnog broja elemenata poznatih nauci. “Ovo otkriće nam omogućava da proširimo primjenjivost temeljnih principa hemije,” kaže šef Livermorea Moody, “a novi napredak u hemiji vodi stvaranju novih materijala i razvoju novih tehnologija.”

U nuklearnom reaktoru s neutronima od nekoliko MeV mogu se odvijati reakcije (n,p) i(N / A) . Na taj način reakcijama nastaju četiri najvažnija radioaktivna izotopa 14 C, 32 P, 35 S i 3 H:

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

U svim ovim slučajevima iz ciljnog elementa nastaje radioaktivni izotop drugog hemijskog elementa, te je na taj način moguće izolovati te izotope. bez nosača ili sa određenom radioaktivnošću.

Za dobivanje radionuklida, osim nuklearnih reaktora, naširoko se koriste i drugi izvori bombardirajućih čestica i gama kvanta, čiji se rad temelji na pojavi različitih nuklearnih reakcija. Snažni tokovi nabijenih čestica se dobijaju upotrebom akceleratori(elektrostatički, linearni i ciklotroni, itd.), u kojima se nabijene čestice ubrzavaju pod utjecajem konstantnih ili naizmjeničnih polja. U elektrostatičkim i linearnim akceleratorima čestice se ubrzavaju jednim električnim poljem; u ciklotronima magnetsko polje također djeluje istovremeno s električnim.

Rice. Synchrophasotron

Za proizvodnju visokoenergetskih neutrona koriste se neutronski generatori koji koriste nuklearne reakcije pod utjecajem nabijenih čestica, najčešće deuterona. (d, n) ili protona (p, n).

Koristeći uglavnom akceleratore primaju radionuklide sa različitim Z.

Sa pojačivačima vezano za napredak posljednjih godina u sintezi novih hemijskih elemenata. Dakle, zračenjem u ciklotronu alfa česticama sa energijom od 41 MeV i gustinom snopa od 6 × 10 12 čestica/s einsteinia dobijeno je prvih 17 atoma mendelevija:

Nakon toga, to je dalo poticaj intenzivnom razvoju metode ubrzanja višestruko nabijenih jona. Bombardiranjem uranijuma-238 u ciklotronu sa jonima ugljenika dobijen je kalifornij:

U(C6+,6n)Upor

Međutim, lagani projektili - ioni ugljika ili kisika - omogućili su napredovanje samo do elemenata 104-10. Tokom vremena, za sintezu težih jezgara, izotopi sa serijskim brojevima 106 i 107 su dobijeni zračenjem stabilnih izotopa olova i bizmuta ionima hroma:

Pb(Cr,3n)Sg

209 83 B(Cr,2n)Bh

Godine 1985. u Dubni je dobijen alfa-aktivni element 108-hasijum (Hs). zračenje sa Cf neonom-22:

Cf(Ne+4n)Hs

Iste godine u laboratoriji G. Seaborga sintetiziraju 109 i 110 elemenata zračenjem uranijuma-235 jezgrima argona 40.

Sinteza daljnjih elemenata obavljena je bombardiranjem U, kurijum-248, Es jezgrima Ca.

Sinteza elementa 114 izvedena je 1999. godine u Dubni fuzijom jezgara kalcijuma-48 i plutonijuma-244. Novo, superteško jezgro se hladi, emitujući 3-4 neutrona, a zatim se raspada emitujući alfa čestice u element 110.

Da bi se sintetizovao element 116, izvedena je reakcija fuzije između kurijuma-248 i kalcijuma-48. Godine 2000. formiranje i raspadanje elementa 116 zabilježeno je tri puta. Zatim, nakon otprilike 0,05 s, jezgro elementa 116 se raspada do elementa 114, nakon čega slijedi lanac alfa raspada do elementa 110, koji se spontano raspada.

Vrijeme poluraspada novih sintetiziranih spontano raspadajućih elemenata bilo je nekoliko mikrosekundi. Čini se da nastavak sinteze težih elemenata postaje besmislen, jer su njihov vijek trajanja i prinos prekratak. Istovremeno se pokazalo da su otkriveni poluživoti ovih elemenata mnogo duži od očekivanog. Stoga se može pretpostaviti da bi se uz određenu kombinaciju protona i neutrona trebala dobiti stabilna jezgra sa periodom poluraspada od više hiljada godina.

Dakle, dobivanje izotopa koji se ne nalaze u prirodi je čisto tehnički zadatak, budući da je teoretski pitanje jasno. Treba uzeti metu, ozračiti je strujom bombardirajućih čestica odgovarajuće energije i brzo izolirati željeni izotop. Međutim, odabir odgovarajuće mete i bombardiranje čestica nije tako lako.

Fizičari iz Livermorske nacionalne laboratorije u Sjedinjenim Državama su u januaru 2016. izvijestili o napretku u inercijskoj kontrolisanoj termonuklearnoj fuziji. Koristeći novu tehnologiju, naučnici su uspeli da učetvorostruče efikasnost takvih instalacija. Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Nature Physics, a ukratko su ih izvijestili Livermore National Laboratory i Univerzitet Kalifornije u San Diegu. Lenta.ru govori o novim dostignućima.

Ljudi već dugo pokušavaju pronaći alternativu izvorima energije ugljikovodika (ugalj, nafta i plin). Sagorevanje goriva zagađuje životnu sredinu. Njegove rezerve se brzo smanjuju. Izlaz iz situacije - ovisnost o vodnim resursima, kao i klimi i vremenskim prilikama - je stvaranje termonuklearnih elektrana. Da bi se to postiglo, potrebno je postići upravljivost reakcija termonuklearne fuzije, koje oslobađaju energiju potrebnu za ljude.

U termonuklearnim reaktorima teški elementi se sintetiziraju iz lakih (formiranje helija kao rezultat fuzije deuterija i tricija). Konvencionalni (nuklearni) reaktori, naprotiv, rade na raspadu teških jezgara u lakša. Ali za fuziju je potrebno zagrijati vodikovu plazmu na termonuklearne temperature (otprilike iste kao u jezgru Sunca - sto miliona stepeni Celzijusa ili više) i održavati je u ravnotežnom stanju sve dok ne dođe do samoodržive reakcije.

Radovi se izvode u dvije perspektivne oblasti. Prvi je povezan s mogućnošću ograničavanja korištenja zagrijane plazme magnetsko polje. Reaktori ovog tipa uključuju tokamak (toroidalna komora sa magnetnim zavojnicama) i stelarator. U tokamaku se električna struja propušta kroz plazmu u obliku toroidnog kabla; u stelaratoru magnetsko polje inducira se vanjskim zavojnicama.

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) u izgradnji u Francuskoj je tokamak, a Wendelstein 7-X, lansiran u decembru 2015. u Njemačkoj, je stelarator.

Drugi obećavajući pravac kontrolirane termonuklearne fuzije povezan je s laserima. Fizičari predlažu korištenje laserskog zračenja za brzo zagrijavanje i sabijanje materije na potrebne temperature i gustoće kako bi, u stanju inercijalno zatvorene plazme, osigurala nastanak termonuklearne reakcije.

Inercijalno kontrolirana termonuklearna fuzija uključuje korištenje dvije glavne metode zapaljenja prethodno komprimirane mete: udar - korištenjem fokusiranog udarnog vala i brza - implozija (eksplozija prema unutra) sfernog vodonikovog sloja unutar mete. Svaki od njih (u teoriji) bi trebao osigurati optimalnu konverziju laserske energije u impulsnu energiju i njen naknadni prijenos na komprimiranu sfernu termonuklearnu metu.

Instalacija u Nacionalnom postrojenju za lasersku fuziju u Sjedinjenim Državama koristi drugi pristup, koji uključuje odvajanje faza kompresije i zagrijavanja. Ovo, prema naučnicima, omogućava smanjenje gustine goriva (ili njegove mase) i pruža veće faktore pojačanja. Zagrijavanje se stvara kratkim impulsom petavat lasera: intenzivan snop elektrona prenosi svoju energiju na metu. Eksperimenti prijavljeni u najnovijoj studiji sprovedeni su u Njujorku u OMEGA-60 postrojenju na Univerzitetu u Ročesteru Laser Energy Laboratory, koji uključuje 54 lasera sa ukupnom energijom od 18 kilodžula.

Sistem koji proučavaju naučnici strukturiran je na sljedeći način. Meta je plastična kapsula sa tankim slojem deuterijum-tricijuma nanetim na unutrašnji zid. Kada se kapsula ozrači laserima, ona se širi i prisiljava vodonik koji se nalazi u njoj da se skuplja (tokom prve faze), koji se zagrijava (tokom druge faze) u plazmu. Plazma od deuterija i tricijuma daje rendgensko zračenje i pritiska na kapsulu. Ova šema omogućava sistemu da ne ispari nakon zračenja laserom i osigurava ravnomjernije zagrijavanje plazme.

U svojim eksperimentima, naučnici su uveli bakar u plastičnu školjku. Kada se laserski snop usmjeri na kapsulu, oslobađa brze elektrone, koji udaraju u bakrene indikatore i uzrokuju njihovo emitiranje X-zrake. Po prvi put, naučnici su mogli da predstave tehniku ​​za vizualizaciju elektrona K-ljuske, koja im omogućava da prate prenos energije elektronima unutar kapsule i kao rezultat toga preciznije izračunaju parametre sistema. Značaj ovog rada je sljedeći.

Postignuće visok stepen Kompresiju ometaju brzi elektroni, čija se energija pretvara u veliki dio zračenja koje apsorbira meta. Slobodni put takvih čestica poklapa se po redu s promjerom mete, zbog čega se ona prerano pregrijava i nema vremena da se stisne do potrebne gustoće. Studija je omogućila da se pogleda unutar mete i da se prate procesi koji se tamo dešavaju, dajući nove informacije o parametrima lasera neophodnim za optimalno zračenje mete.

Osim u Sjedinjenim Državama, radovi na inercijskoj termonuklearnoj fuziji izvode se u Japanu, Francuskoj i Rusiji. U gradu Sarov, oblast Nižnji Novgorod, na bazi Sveruskog naučno-istraživačkog instituta za eksperimentalnu fiziku, 2020. godine planira se puštanje u rad laserske instalacije UFL-2M dvostruke namjene, koja će, između ostalih zadataka, treba koristiti za proučavanje uslova paljenja i sagorevanja termonuklearnog goriva.

Efikasnost termonuklearne reakcije definira se kao omjer energije oslobođene u reakciji fuzije prema ukupna energija utrošeno na zagrijavanje sistema na potrebne temperature. Ako je ova vrijednost veća od jedan (sto posto), laserski fuzijski reaktor se može smatrati uspješnim. U eksperimentima su fizičari uspjeli prenijeti do sedam posto energije laserskog zračenja na gorivo. Ovo je četiri puta veća efikasnost od prethodno postignutih sistema brzog paljenja. Računarsko modeliranje omogućava vam da predvidite povećanje efikasnosti do 15 posto.

Objavljeni rezultati povećavaju izglede da će američki Kongres proširiti sredstva za megadžul objekte kao što je National Laser Fusion Facility u Livermoreu, čija izgradnja i održavanje koštaju više od 4 milijarde dolara. Unatoč skepticizmu koji prati istraživanje fuzije, ono se polako ali sigurno kreće naprijed. U ovoj oblasti, naučnici se suočavaju ne sa fundamentalnim, već sa tehnološkim izazovima koji zahtevaju međunarodnu saradnju i adekvatno finansiranje.

Međunarodna unija čiste i primijenjene hemije (IUPAC) objavila je koja imena smatra najprikladnijim za četiri nova elementa periodnog sistema. Preporučljivo je nazvati jedan od njih u čast ruskog fizičara, akademika Jurija Oganesiana. Nedugo prije toga, dopisnik KSh-a se sastao s Jurijem Solakovičem i napravio dug intervju s njim. Ali IUPAC traži od naučnika da ne komentarišu do 8. novembra, kada će nova imena biti zvanično objavljena. Bez obzira čije se ime nalazi u periodnom sistemu, možemo konstatovati: Rusija je postala jedan od lidera u transuranijumskoj trci, koja traje više od pola veka.

Yuri Oganesyan. Specijalista iz oblasti nuklearne fizike, akademik Ruske akademije nauka, naučni direktor Laboratorije za nuklearne reakcije JINR, šef Katedre za nuklearnu fiziku Univerziteta u Dubni. Kao učenik Georgija Flerova učestvovao je u sintezi ruterfordijuma, dubnijuma, siborgija, borijuma itd. Među otkrića svetske klase je i tzv. hladna fuzija nuclei, što se pokazalo kao izuzetno koristan alat za stvaranje novih elemenata.

U donjim redovima periodnog sistema možete lako pronaći uranijum, njegov atomski broj je 92. Svi naknadni elementi sada ne postoje u prirodi i otkriveni su kao rezultat vrlo složenih eksperimenata.
Američki fizičari Glenn Seaborg i Edwin MacMillan prvi su stvorili novi element. Tako je nastao plutonijum 1940. godine. Kasnije je, zajedno sa drugim naučnicima, Seaborg sintetizovao americijum, kurijum, berkelijum... Sama činjenica veštačkog širenja periodnog sistema u nekom je smislu uporediva sa letom u svemir.

Vodeće zemlje svijeta ušle su u trku za stvaranje super-teških jezgara (po želji bi se mogla povući analogija sa lunarnom trkom, ali ovdje je veća vjerovatnoća da će naša zemlja pobijediti). U SSSR-u, prvi transuranski element sintetizirali su 1964. godine naučnici iz Zajedničkog instituta za nuklearna istraživanja (JINR) u Dubni u Moskovskoj oblasti. Bio je to 104. element - nazvan ruterfordijum. Projekat je vodio jedan od osnivača JINR Georgij Flerov. Njegovo ime je takođe uključeno u tabelu: flerovijum, 114. A 105. element se zvao dubnij.

Jurij Oganesjan je bio Flerovov učenik i učestvovao je u sintezi ruterfordijuma, a zatim dubnijuma, siborgija, borijuma... Uspjesi naših fizičara učinili su Rusiju liderom u trci transuranija zajedno sa SAD, Njemačkom, Japanom (a možda i prvi među jednakima).

Novi elementi o kojima je reč - 113, 115, 117, 118 - sintetizovani su 2002–2009 u JINR na ciklotronu U-400. U akceleratorima ovog tipa, snopovi teških nabijenih čestica - protona i jona - ubrzavaju se visokofrekventnim električno polje, kako bi ih potom sudarili međusobno ili sa metom i proučavali produkte njihovog raspadanja.

Svi eksperimenti su sprovedeni od strane međunarodne saradnje gotovo istovremeno različite zemlje. Na primjer, naučnici sa japanskog instituta RIKEN sintetizirali su 113. element nezavisno od ostalih. Kao rezultat toga, prioritet otvaranja je dat njima.

Novi hemijski element prvo dobija privremeno ime, izvedeno iz latinskog broja. Na primjer, ununoctium je "sto osamnaesti". Tada naučni tim - autor otkrića - šalje svoje prijedloge IUPAC-u. Komisija razmatra argumente za i protiv. Posebno preporučuje da se pridržavate sljedećih pravila: „Novootkriveni elementi mogu se nazvati: (a) prema mitološkom liku ili konceptu (uključujući astronomski objekt); (b) imenom minerala ili slične supstance; (c) imenom lokaliteta ili geografskog područja; (d) u ​​skladu sa svojstvima elementa ili (e) po imenu naučnika..."

Imena bi trebala biti laka za izgovor na većini jezika. poznatim jezicima i sadrže informacije koje omogućavaju da se element nedvosmisleno klasifikuje. Na primjer, svi transurani imaju simbole od dva slova i završavaju na "-iy" ako su metali: rutherfordium, dubnium, seaborgium, bohrium...

Da li će dva nova elementa (115 i 118) dobiti "ruska" imena, biće jasno u novembru. No, pred nama je još mnogo eksperimenata, jer prema hipotezi o ostrvima stabilnosti postoje teži elementi koji mogu postojati relativno dugo. Čak pokušavaju pronaći takve elemente u prirodi, ali bi bilo preciznije da ih Oganesyan sintetizira na akceleratoru.

Dosije o novim elementima

Serijski broj: 113

Kako i ko ga je otkrio: meta americijuma-243 bombardovana je jonima kalcijuma-48 i dobijeni su izotopi ununpentijuma, koji su se raspadali u izotope elementa 113. Sintetizovano 2003.

Prioritet otvaranja: Institut za fizička i hemijska istraživanja (RIKEN), Japan.

Trenutni naziv: ununtry.

Predviđene nekretnine: teški topljivi metal.

Predloženo ime: nihonijum (Nh). Ovaj element je bio prvi koji je otkriven u Aziji općenito, a posebno u Japanu. "Nihonii" je jedna od dvije opcije za samoimenovanje zemlje. "Nihon" se prevodi kao "zemlja izlazećeg sunca".

Serijski broj: 115

Kako i ko ga je otkrio: Cilj americijuma-243 je bombardovan jonima kalcijuma-48. Sintetizirano 2003. Prioritet u otkriću: saradnja koju čine JINR (Rusija), Livermore National Laboratory (SAD) i Oak Ridge National Laboratory (SAD).

Trenutni naziv: ununpentium.

Predviđene nekretnine: metal sličan bizmutu.

Predloženo ime: moscovium (Moscovium, Mc). IUPAC je odobrio naziv „Moskva“ u čast Moskovskog regiona, gde se nalaze Dubna i JINR. Tako ovaj ruski grad može po drugi put ostaviti trag u periodnom sistemu: dubnij se već dugo zvanično naziva 105. element.

Serijski broj: 117

Kako i ko ga je otkrio: meta berkelijum-249 bombardovana je jonima kalcijuma-48. Sintetizovano 2009. Prioritet za otkrivanje: JINR, Livermore, Oak Ridge.

Trenutni naziv: ununseptium.

Predviđene nekretnine: formalno se odnosi na halogene poput joda. Stvarna svojstva još nisu utvrđena. Najvjerovatnije kombinira karakteristike metala i nemetala.

Predloženo ime: Tennessine (Ts). Kao priznanje za doprinos države Tennessee, SAD, uključujući Oak Ridge National Laboratory, Vanderbilt University i University of Tennessee, sintezi transuranija.

Serijski broj: 118

Kako i ko ga je otkrio: meta kalifornija-249 bombardovana je kalcijumom-48. Sintetizovano 2002. Prioritet u otkriću: JINR, Livermor.

Trenutni naziv: ununoctium.

Predviđene nekretnine: By hemijske karakteristike odnosi se na inertne gasove.

Predloženo ime: oganesson (Oganesson, Og). U čast naučni nadzornik Laboratorija za nuklearne reakcije JINR Yuri Oganesyan, koji je dao veliki doprinos proučavanju superteških elemenata. Javna rasprava o mogućim imenima trajaće do 8. novembra, nakon čega će komisija donijeti konačnu odluku.

o "Šrodingerovoj mački"