پیشرفت در سنتز عناصر شیمیایی جدید. واکنش هایی که در آن بار هسته ای تغییر می کند. شتاب دهنده ها و امکانات برای سنتز عناصر جدید. چه کسی نام عناصر جدید را می‌سازد؟

آخرین موارد اضافه شده به جدول تناوبی عناصر 113 و 115 هستند که هنوز نام خود را ندارند.

آماده سازی عناصر فوق سنگین 113 و 115 1. پرتوی از یون های کلسیم-48 (یکی نشان داده شده است) در یک سیکلوترون به سرعت های بالا شتاب می گیرد و به سمت هدف آمریکیوم-243 هدایت می شود.

2. اتم هدف آمریکیوم 243 است. هسته ای ساخته شده از پروتون و نوترون و ابر الکترونی فازی آن را احاطه کرده است

3. تسریع یون کلسیم-48 و اتم هدف (آمریسیم-243) بلافاصله قبل از برخورد

4. در لحظه برخورد، عنصر فوق سنگین جدیدی با شماره سریال 115 متولد می شود که تنها حدود 0.09 ثانیه عمر می کند.

5. عنصر 115 به عنصر 113 تجزیه می شود، که در حال حاضر برای 1.2 ثانیه زندگی می کند، و سپس در طول زنجیره ای از چهار آلفا واپاشی، حدود 20 ثانیه طول می کشد.

6. فروپاشی خود به خودی حلقه نهایی در زنجیره واپاشی آلفا - عنصر 105 (دوبنیوم) به دو اتم دیگر

دانشمندان دو مرکز تحقیقات هسته ای پیشرو روسیه و آمریکا رقابت تسلیحاتی را رها کردند و در نهایت به کار مشغول شدند، دو عنصر جدید ایجاد کردند. اگر هر محقق مستقلی نتایج خود را تایید کند، عناصر جدید "ununtrium" و "ununpentium" نامیده می شوند. شیمیدانان و فیزیکدانان سراسر جهان، بدون توجه به نام های زشت، از این دستاورد ابراز خوشحالی می کنند. کن مودی، رئیس تیم آمریکایی مستقر در لیورمور آزمایشگاه ملیلارنس می‌گوید: «بنابراین دیدگاه‌های جدیدی برای جدول تناوبی باز می‌شود.»

جدول تناوبی که مودی به آن اشاره می کند، پوستری آشناست که دیوارهای هر اتاقی را که ممکن است بیش از دو شیمیدان در آن واحد در آن ملاقات کنند، تزئین می کند. همه ما آن را در درس شیمی در دبیرستان یا سال اول دانشگاه مطالعه کردیم. این جدول برای توضیح اینکه چرا عناصر مختلف به یک شکل با هم ترکیب می شوند ایجاد شده است. عناصر شیمیایی مطابق با وزن اتمی و خواص شیمیایی در آن قرار می گیرند. موقعیت نسبی یک عنصر به پیش بینی روابطی که با عناصر دیگر وارد می شود کمک می کند. پس از ایجاد 113 و 115 تعداد کل برای علم شناخته شده استعناصر به 116 رسید (117، اگر عنصر را با شماره سریال 118 بشماریم، سنتز آن قبلاً در دوبنا در سال 2002 مشاهده شده بود، اما این کشف هنوز به طور رسمی تأیید نشده است. - سردبیران PM).

تاریخچه ایجاد جدول تناوبی در سال 1863 آغاز شد (اما قبلاً تلاش های ترسناکی انجام شده بود: در سال 1817، I.V. Döbereiner سعی کرد عناصر را به سه گانه ترکیب کند و در سال 1843، L. Gmelin سعی کرد این طبقه بندی را با تترادها و پنتادها گسترش دهد. - سرمقاله "PM")، زمانی که زمین شناس جوان فرانسوی الکساندر-امیل بگویر د شانکورتوا تمام عناصر شناخته شده در آن زمان را در یک زنجیره مطابق با وزن اتمی آنها مرتب کرد. سپس روبانی را با این فهرست دور استوانه پیچید و معلوم شد که عناصر شیمیایی مشابه در ستون‌هایی قرار گرفته‌اند. در مقایسه با روش آزمون و خطا - تنها رویکرد تحقیق، که توسط شیمیدانان آن زمان استفاده می شد - این ترفند با یک روبان مانند یک گام رادیکال به جلو به نظر می رسید ، اگرچه نتایج عملی جدی به همراه نداشت.

تقریباً در همان زمان، شیمیدان جوان انگلیسی جان A.R. نیولندز با همین روش آزمایش کرد موقعیت نسبیعناصر. او خاطرنشان کرد که گروه های شیمیایی هر هشت عنصر تکرار می شوند (مانند یادداشت ها، به همین دلیل است که نویسنده کشف خود را "قانون اکتاو" نامیده است - ویراستاران PM). او با این باور که یک کشف بزرگ در راه است، با افتخار پیامی را به انجمن شیمی بریتانیا رساند. افسوس! اعضای قدیمی تر و محافظه کارتر این جامعه این ایده را کشتند و آن را پوچ اعلام کردند و برای سال ها به فراموشی سپرده شد. (شما نباید بیش از حد دانشمندان محافظه کار را سرزنش کنید - "قانون اکتاوها" به درستی خواص تنها هفده عنصر اول را پیش بینی کرد. - ویراستاران PM).

احیای روسیه

در قرن نوزدهم، تبادل اطلاعات علمی به اندازه فعلی فعال نبود. بنابراین، جای تعجب نیست که پنج سال دیگر از احیای ایده فراموش شده گذشته باشد. این بار بینش به شیمیدان روسی دیمیتری ایوانوویچ مندلیف و همکار آلمانی او جولیوس لوتار مایر رسید. آنها که مستقل از یکدیگر کار می کردند، به این فکر افتادند که عناصر شیمیایی را در هفت ستون مرتب کنند. موقعیت هر عنصر بر اساس خواص شیمیایی و فیزیکی آن تعیین شد. و در اینجا، همانطور که د شانکورتوا و نیولندز قبلاً متوجه شده بودند، عناصر به طور خود به خود در گروه هایی ترکیب شدند که می توان آنها را "خانواده های شیمیایی" نامید.

مندلیف موفق شد عمیق‌تر به معنای آنچه در حال رخ دادن بود نگاه کند. نتیجه جدولی با سلول های خالی بود که دقیقاً محل جستجوی عناصری بود که هنوز کشف نشده بودند. اگر به یاد داشته باشیم که در آن زمان دانشمندان هیچ ایده ای در مورد ساختار اتم ها نداشتند، این بینش حتی خارق العاده تر به نظر می رسد.

در طول قرن بعد، جدول تناوبی بیشتر و بیشتر آموزنده شد. از نمودار ساده ای که در اینجا نشان داده شده است، به یک صفحه بزرگ تبدیل شده است که شامل وزن مخصوص، خواص مغناطیسی، نقطه ذوب و جوش است. همچنین می توانید اطلاعات مربوط به ساختمان را در اینجا اضافه کنید. پوسته الکترونیاتم، و همچنین فهرستی از وزن اتمی ایزوتوپ ها، یعنی دوقلوهای سنگین تر یا سبک تر که بسیاری از عناصر دارند.

عناصر مصنوعی

شاید مهم‌ترین خبری که اولین نسخه‌های جدول تناوبی برای شیمیدانان به ارمغان آورد، نشانه‌ای از محل قرارگیری عناصر هنوز کشف نشده بود.

با آغاز قرن بیستم، این ظن در بین فیزیکدانان شروع شد که اتم ها اصلاً آنطور که معمولاً تصور می شد ساختاری ندارند. بیایید با این واقعیت شروع کنیم که اینها اصلاً توپ های یکپارچه نیستند، بلکه ساختارهای حجمی هستند که در فضای خالی کشیده شده اند. هر چه ایده‌ها در مورد ریزجهان واضح‌تر می‌شد، سلول‌های خالی سریع‌تر پر می‌شدند.

نشانه‌های مستقیم شکاف‌های موجود در جدول، جستجوی عناصری را که هنوز کشف نشده بودند، اما واقعاً در طبیعت وجود داشتند، به شدت تسریع کرد. اما زمانی که یک نظریه دقیق شکل گرفت که به اندازه کافی ساختار هسته اتم را توصیف می کرد، رویکرد جدیدبرای "تکمیل" جدول تناوبی. تکنیکی برای ایجاد عناصر «مصنوعی» یا «مصنوعی» با تابش فلزات موجود با جریان‌هایی از ذرات بنیادی با انرژی بالا ایجاد و آزمایش شد.

اگر نوترون های بدون بار الکتریکی را به هسته اضافه کنید، عنصر سنگین تر می شود، اما رفتار شیمیایی آن تغییر نمی کند. اما با افزایش وزن اتمی، عناصر بیشتر و بیشتر ناپایدار می شوند و توانایی تجزیه خود به خود را به دست می آورند. وقتی این اتفاق می‌افتد، برخی از نوترون‌های آزاد و ذرات دیگر در فضای اطراف پراکنده می‌شوند، اما بیشتر پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها در جای خود باقی می‌مانند و به شکل عناصر سبک‌تر بازآرایی می‌شوند.

تازه واردان سر میز

در فوریه امسال، محققان LLNL (آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور) و موسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای روسیه (JINR) با استفاده از تکنیک بمباران اتمی که در بالا توضیح داده شد، به دو عنصر کاملاً جدید دست یافتند.

اولین عنصر، عنصر 115، پس از بمباران آمریکیوم با ایزوتوپ رادیواکتیو کلسیم به دست آمد. (برای مرجع، آمریکیوم، فلزی که اغلب در زندگی روزمره یافت نمی‌شود، در آشکارسازهای دود آلارم‌های آتش رایج استفاده می‌شود.) این بمباران چهار اتم عنصر 115 را تولید کرد، اما پس از 90 میلی‌ثانیه متلاشی شدند و یک نوزاد تازه متولد شد - عنصر 113. چهار اتم تقریباً یک و نیم ثانیه زنده بودند تا اینکه عناصر سبک تری که قبلاً برای علم شناخته شده بود از آنها تشکیل شود. عناصر مصنوعی به ندرت عمر طولانی دارند - بی ثباتی ذاتی آنها نتیجه تعداد بیش از حد پروتون ها و نوترون ها در هسته آنها است.

و اکنون - در مورد نام های ناخوشایند آنها. چندین سال پیش، اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) که مقر آن در Research Triangle Park، N.C. حکم داد که عناصر شیمیایی جدید باید از نظر فرهنگی نام‌های خنثی داشته باشند. اگر از تلفظ لاتین شماره سریال این عنصر در جدول تناوبی استفاده کنید، می توان چنین بی طرفی را به دست آورد. بنابراین، اعداد 1، 1، 5 "un، un، pent" خوانده می شوند و به دلایل انسجام زبانی به پایان "ium" اضافه می شود. (یک نام لاتین خنثی و نماد سه حرفی مربوطه به طور موقت به عنصر داده می شود تا زمانی که اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی نام نهایی آن را تأیید کند. دستورالعمل های سازمان، که در سال 2002 منتشر شد، این است که کاشفان در پیشنهاد نام برای یک عنصر اولویت دارند. عنصر جدید، طبق سنت، عناصر ممکن است بر اساس رویدادها یا شخصیت های اساطیری (از جمله اجرام آسمانی، مواد معدنی، مناطق جغرافیایی، خواص عنصر، دانشمندان مشهور. - هیئت تحریریه "PM").

حتی اگر این عناصر جدید زیاد عمر نکنند و بیرون از دیواره‌های آزمایشگاه‌ها یافت نشوند، باز هم ایجاد آنها چیزی فراتر از پر کردن سلول‌های خالی و افزایش تعداد کل عناصر شناخته شده برای علم است. لیورمور رئیس مودی می گوید: «این کشف به ما امکان می دهد کاربرد اصول اساسی شیمی را گسترش دهیم و پیشرفت های جدید در شیمی منجر به ایجاد مواد جدید و توسعه فناوری های جدید می شود.»

در قرن بیستم، عناصر زیر گروه های اصلی جدول تناوبیمحبوبیت کمتری نسبت به گروه‌های فرعی ثانویه داشتند. لیتیوم، بور و ژرمانیوم خود را در سایه همسایگان گران قیمت خود - طلا، پالادیوم، رودیوم و پلاتین یافتند. البته باید پذیرفت که خواص شیمیایی کلاسیک عناصر زیرگروه های اصلی را نمی توان با فرآیندهای سریع و ظریفی که مجتمع های فلزات واسطه در آن شرکت می کنند مقایسه کرد (بیش از یک جایزه برای کشف این واکنش ها اعطا شده است). جایزه نوبل). در اوایل دهه 1970، عموماً در بین شیمیدانان این عقیده وجود داشت که عناصر زیرگروه های اصلی قبلاً تمام اسرار خود را فاش کرده بودند و مطالعه آنها در واقع اتلاف وقت بود.

انقلاب پنهان شیمیایی

زمانی که نویسنده این مقاله دانشجو بود (در سال 1992 از دانشگاه کازان دیپلم گرفت) به همراه بسیاری از همکلاسی هایش در رشته شیمی تحصیل کردند. پ- Elements خسته کننده ترین بخش به نظر می رسید. (به یاد بیاور س-, پ- و دعناصری هستند که الکترونهای ظرفیت آنها به ترتیب اشغال شده است س-, پ- و د-اوربیتال.) به ما گفته شد که این عناصر در چه شکلی وجود دارند پوسته زمین، روش هایی برای جداسازی آنها آموزش داده شد، مشخصات فیزیکی، حالت های اکسیداسیون معمولی، خواص شیمیایی و کاربردهای عملی. برای کسانی که المپیادهای شیمی را پشت سر گذاشتند و در دوران کودکی این همه اطلاعات مفید را یاد گرفتند دوچندان خسته کننده بود. شاید به همین دلیل است که در زمان ما این بخش وجود ندارد شیمی ارگانیکهنگام انتخاب یک تخصص چندان محبوب نبود - همه ما سعی کردیم به متخصصان آلی یا عناصر ارگانیک وارد شویم، جایی که آنها در مورد عصر فلزات واسطه ای که در شیمی آمده بودند صحبت کردند و همه دگرگونی های قابل تصور و غیرقابل تصور مواد را تسریع کردند.

در آن زمان نه کامپیوتر و نه اینترنت وجود داشت، ما همه اطلاعات را فقط از مجلات انتزاعی شیمی و برخی از مجلات خارجی که کتابخانه ما مشترک آنها بود دریافت می کردیم. نه ما و نه معلمانمان نمی‌دانستیم که در پایان دهه 1980 اولین نشانه‌های رنسانس در شیمی عناصر زیرگروه‌های اصلی قابل توجه بوده است. پس از آن بود که آنها متوجه شدند که امکان دستیابی به اشکال عجیب و غریب وجود دارد پ- عناصر - سیلیکون و فسفر در حالت های کم هماهنگ و کم اکسید، اما در عین حال قادر به تشکیل ترکیباتی هستند که در دمای اتاق کاملاً پایدار هستند. اگرچه در مورد آنها کاربرد عملیدر آن لحظه صحبتی به میان نیامد، اولین نمونه های موفق سنتز این مواد نشان داد که شیمی عناصر زیرگروه های اصلی کمی دست کم گرفته شده است و شاید زمانی فرا برسد که پعناصر می توانند از سایه ها بیرون بیایند د- و حتی f-عناصر. در نهایت همین اتفاق افتاد.

سال 81 را می توان نقطه شروع چرخش به سمت عناصر زیرگروه های اصلی دانست. در آن زمان، سه اثر منتشر شد که این ایده را رد می کرد که یک پیوند دو یا سه گانه پایدار تنها در صورتی می تواند تشکیل شود که یکی از شرکای این پیوند شیمیایی (یا بهتر است بگوییم، هر دو) عنصر دوره دوم باشد. این "قاعده پیوندهای دوگانه" برای اولین بار توسط رابرت وست از دانشگاه ویسکانسین رد شد، و در گروهش آنها اولین کسانی بودند که سیلن پایدار را سنتز کردند، ترکیبی با پیوند دوگانه سیلیکون-سیلیکون، آنالوگ سنگین‌تری از آلکن‌ها، که برای همه آشناست. از شیمی آلی ( علوم پایه, 1981, 214, 4527, 1343–1344, doi: 10.1126/science.214.4527.1343). اندکی پس از آن، محققان دانشگاه توکیو که تحت مدیریت ماساکی یوشی فوجی کار می کردند، سنتز ترکیبی با پیوند دوگانه فسفر و فسفر را گزارش کردند. ، 1981، 103، 15، 4587-4589; doi:10.1021/ja00405a054). در همان سال، گرد بکر از دانشگاه اشتوتگارت توانست یک فسفالکین پایدار، ترکیبی با پیوند سه گانه فسفر-کربن، که می تواند به عنوان آنالوگ حاوی فسفر نیتریل های کربوکسیلیک اسید در نظر گرفته شود، به دست آورد. Zeitschrift für Naturforschung B, 1981, 36, 16).

فسفر و سیلیکون عناصر دوره سوم هستند، بنابراین هیچ کس انتظار چنین قابلیت هایی را از آنها نداشت. در ترکیب اخیر، اتم فسفر بطور هماهنگ غیراشباع است و این امید را به وجود آورد که از آن یا آنالوگ های آن به عنوان کاتالیزور استفاده شود. دلیل امیدواری این بود که وظیفه اصلی کاتالیزور تماس با مولکول بستری است که باید فعال شود؛ تنها مولکول هایی که معرف به راحتی می تواند به آنها نزدیک شود، قادر به این کار هستند، و در فسفات های آشنا برای اکثر شیمیدان ها، اتم فسفر است. که توسط چهار گروه احاطه شده است، به هیچ وجه نمی توان آن را مرکز در دسترس نامید.

نکته اصلی محیط حجمی است

هر سه سنتز که در سال 1981 منتشر شد، به این دلیل موفق شدند که جانشین های احاطه کننده عناصر زیرگروه اصلی در ترکیبات جدید و عجیب آنها به درستی انتخاب شدند (در شیمی فلزات واسطه، جانشین ها لیگاند نامیده می شدند). مشتقات جدید به دست آمده توسط وست، یوشی فوجی و بکر یک چیز مشترک داشتند - لیگاندهای حجیم مرتبط با عناصر زیرگروه اصلی سیلیکون یا فسفر را در حالت هماهنگ پایینی تثبیت کردند که در شرایط دیگر پایدار نخواهد بود. جایگزین های حجیم از سیلیکون و فسفر در برابر اکسیژن و آب موجود در هوا محافظت می کنند و همچنین از وارد شدن آنها به یک واکنش نامتناسب و گرفتن حالت های اکسیداسیون معمولی (به ترتیب 4+ و 5+ برای سیلیکون و فسفر) و اعداد هماهنگی (4 برای) جلوگیری می کنند. هر دو عنصر). بنابراین، سیلن توسط چهار گروه مزیتیل حجیم (مزیتل 1،3،5-تری متیل بنزن است)، و فسفالکین توسط یک جایگزین ترت بوتیل حجیم تثبیت شد.

زمانی که مشخص شد لیگاندهای حجیم ترکیباتی می سازند که در آن پ-عناصر داخل نیستند درجه بالااکسیداسیون و/یا با تعداد هماهنگی کم، دانشمندان دیگر شروع به پیوستن به تولید مشتقات جدید و غیرمعمول عناصر زیرگروه‌های اصلی کردند. از دهه 2000 تقریباً در هر شماره علوم پایه(و از زمان ظهور مجله در سال 2009 شیمی طبیعت- تقریباً در هر شماره) ترکیبی عجیب و غریب با عنصری از زیر گروه های اصلی گزارش شده است.

بنابراین، تا همین اواخر، هیچ کس نمی توانست فکر کند که می توان سیلیلن های پایدار - معادل های حاوی سیلیکون کاربن ها را به دست آورد و مشخص کرد.

کاربن‌ها گونه‌های بسیار واکنش‌پذیری هستند که در آن‌ها اتم کربن دو ظرفیتی و با هماهنگی مضاعف دارای یک جفت الکترون (یک کاربن منفرد پایدارتر) یا دو الکترون مجزای جفت نشده (یک کاربن سه‌گانه واکنش‌پذیرتر) است. در سال 2012، کامرون جونز از دانشگاه موناش استرالیا و همکارانش از آکسفورد و دانشگاه کالج لندن اولین سیلیلن منفرد را توصیف کردند - سیلیکون دو ظرفیتی موجود در آن توسط لیگاند بور حجیم تثبیت شده است. مجله انجمن شیمی آمریکا، 2012، 134، 15، 6500–6503، doi: 10.1021/ja301042u). سیلیلن را می توان در حالت کریستالی ایزوله کرد و قابل ذکر است که تا دمای 130 درجه سانتی گراد پایدار می ماند. اما در محلول، آنالوگ سیلیکونی کاربن دیمر می شود و سیلن را تشکیل می دهد یا در داخل ترکیب می شود. اتصالات C-Hآلکان ها، که خواص شیمیایی آنالوگ های کاربنی خود را بازتولید می کنند.

شیمیدانان به دستیابی به ترکیبات آلی جدید حاوی عناصر زیرگروه های اصلی ادامه می دهند. به طور خاص، آنها در تلاشند تا عنصر دوره دوم را در یک ساختار شناخته شده با عنصر مشابه دوره قدیمی جایگزین کنند (این شماره از Chemoscope در مورد تهیه یک آنالوگ حاوی فسفر از یکی از اولین آلی سنتز شده صحبت می کند. مواد). جهت دیگر کمی شبیه جمع آوری تمبرهای کمیاب است، فقط به جای تمبر ساختارهای شیمیایی وجود دارد. به عنوان مثال، در سال 2016، الکساندر هینز از آکسفورد سعی کرد چرخه ای حاوی اتم های چهار پنیکتوژن مختلف (عناصر گروه 5 زیر گروه اصلی از نیتروژن تا بیسموت) به دست آورد. او نتوانست مشکل را به طور کامل حل کند - مولکول با ساختار خطی در یک چرخه بسته نشد. با این حال، مولکول با زنجیره منحصر به فرد Sb-N-As = P، شامل چهار مورد از پنج، نیز چشمگیر است. پ- عناصر زیر گروه نیتروژن ( شیمی آرتی. یک مجله اروپایی، 2016، 22، 35، 12266-12269، doi: 10.1002/chem.201601916).

البته، نمی توان در مورد سنتز مشتقات عجیب و غریب عناصر زیر گروه های اصلی فقط به عنوان "جمع آوری شیمیایی" صحبت کرد، زیرا تولید آنالوگ های شناخته شده ترکیبات آلی، که حاوی عناصر دوره های قدیمی تر است، مطمئناً برای روشن شدن نظریه های ساختار پیوندهای شیمیایی مهم است. البته این تنها دلیل علاقه شیمیدانان نیست. میل به یافتن مناطقی که در آن این مواد می توانند در عمل مورد استفاده قرار گیرند، دقیقاً دلیل رنسانس در شیمی عناصر زیر گروه های اصلی است.

در دهه 1980، پس از سنتز اولین موادی که هماهنگی کمی در آنها مشاهده شد. پشیمیدانان امیدوار بودند که چنین ترکیبات غیراشباع هماهنگ قادر به کاتالیز کردن بسیاری از واکنش ها به همان روشی که کمپلکس های فلزات واسطه هستند، باشند. مبادله ترکیبات گران قیمت پلاتین و پالادیوم با مولکول هایی که فقط حاوی عناصر زیرگروه های اصلی هستند بسیار وسوسه انگیز خواهد بود. اطلاعاتی در مورد خواص ترکیبات غیرعادی که قبلاً در این هزاره ظاهر شده اند پعناصر پیش بینی های نظری را تایید کردند. معلوم شد که بسیاری از آنها هیدروکربن ها، هیدروژن مولکولی و دی اکسید کربن را فعال می کنند.

چرا فلزات واسطه بد هستند؟

به نظر می رسد، چرا کاتالیزورهای جدیدی برای فرآیندهایی که مدت هاست توسط مشتقات فلزات واسطه تسریع شده اند، توسعه دهیم؟ علاوه بر این، شیمی آلی فلزی عناصر انتقالی ثابت نمی ماند - وجوه جدید همیشه در حال باز شدن هستند. واکنش پذیری د-عناصر. اما فلزات واسطه نجیب معایبی دارند. اول از همه، قیمت: موثرترین کاتالیزور برای تبدیل ترکیبات آلی و عناصر آلی مجتمع های رودیوم، پلاتین و پالادیوم هستند. مشکل دوم کاهش ذخایر طبیعی پلاتین و پالادیوم است. در نهایت، یکی دیگر از مشکلات کاتالیزور پلاتین یا پالادیوم، سمیت بالا است. این امر به ویژه در هنگام تهیه داروها صادق است، زیرا قیمت آنها به میزان قابل توجهی با هزینه خالص سازی یک ماده حتی از مقادیر کمی از فلزات واسطه افزایش می یابد. انتقال به کاتالیزورهای جدید حداقل به طور قابل توجهی هزینه ماده دارویی را کاهش می دهد و احتمالاً تصفیه محصول واکنش هدف را ساده می کند.

مزایای دیگری وجود دارد که استفاده از کاتالیزورهای مبتنی بر عناصر زیرگروه های اصلی می تواند ارائه دهد. بنابراین، ممکن است برخی از واکنش های شناخته شده در شرایط ملایم تری رخ دهد، به این معنی که امکان صرفه جویی در انرژی وجود دارد. به عنوان مثال، در سال 1981، جونز در کار خود در مورد سنتز و خواص اولین سیلن نشان داد که یک ترکیب با پیوند دوگانه سیلیکون-سیلیکون می تواند هیدروژن را در دماهایی حتی کمتر از دمای اتاق فعال کند، در حالی که فرآیندهای هیدروژناسیون صنعتی موجود نیاز به استفاده از دمای بالا

یکی از فرآیندهای شیمیایی مهم کشف شده در هزاره جدید، فعال شدن هیدروژن مولکولی با کمک دیگرمین، یک آنالوگ حاوی ژرمانیوم از آلکین ها است. مجله انجمن شیمی آمریکا، 2005، 127، 12232-12233، doi: 10.1021/ja053247a). این فرآیند که ممکن است عادی به نظر برسد، به دو دلیل جالب است. اولاً، با وجود تشابه در ساختار آلکین‌ها و ژرمین‌ها، هیدروژن با دومی واکنش نشان می‌دهد نه بر اساس سناریوی مشخصه هیدروکربن‌ها با پیوند سه‌گانه کربن-کربن (هیدروژن به هر یک از اتم‌های پیوند سه‌گانه متصل می‌شود و ژرمین تبدیل به ژرمن)، اما طبق یک مکانیسم معمولی برای اتم های فلزات واسطه. این مکانیسم که در نتیجه آن یک مولکول هیدروژن به یک عنصر متصل می شود و دو پیوند E-H جدید تشکیل می شود (در مورد توصیف شده، Ge-H)، افزودن اکسیداتیو نامیده می شود و یک مرحله کلیدی در بسیاری از فرآیندهای کاتالیزوری شامل فلزات واسطه است. ثانیاً، اگرچه H2 ممکن است ساده ترین و سرراست ترین مولکول به نظر برسد، پیوند شیمیاییدر آن - قوی ترین از همه چیزهایی است که می تواند بین دو عنصر یکسان ایجاد شود، بنابراین شکستن این پیوند و بر این اساس، فعال شدن هیدروژن در فرآیندهای هیدروژناسیون کاتالیزوری دور از دسترس است. کار سادهاز دیدگاه فناوری شیمیایی

آیا می توان پذیرنده را اهداکننده کرد؟

برای اینکه یک عنصر تحت افزودن اکسیداتیو هیدروژن قرار گیرد (صرف نظر از اینکه در کجای جدول تناوبی قرار دارد)، باید ویژگی های خاصی داشته باشد. ساختار الکترونیکی. فرآیند E + H 2 = N-E-N خواهد رفتتنها در صورتی که عنصر به طور هماهنگ غیراشباع باشد و مدار خالی آن بتواند الکترون های هیدروژن مولکولی را بپذیرد. علاوه بر این، انرژی این اوربیتال آزاد باید نزدیک به انرژی اوربیتال مولکولی هیدروژن باشد که حاوی الکترون است. پیشرفت در زمینه کاتالیز کمپلکس فلزی همگن عمدتاً با این واقعیت توضیح داده می شود که شیمیدانان با تغییر ساختار لیگاندهای مرتبط با یک فلز، می توانند انرژی اوربیتال های آن را تغییر دهند و بنابراین آنها را با مواد کاملاً تعریف شده شرکت کننده در واکنش "تنظیم" کنند. . برای مدت طولانی اعتقاد بر این بود که چنین تنظیم نرمی از انرژی اوربیتال ها فقط برای امکان پذیر است دعناصر، با این حال، در دهه گذشته معلوم شد که برای پعناصر نیز محققان بیشترین امید خود را به کمپلکس های حاوی نیتروژن بسته اند که در آن لیگاندها، مانند پنجه ها، مرکز هماهنگی را در دست می گیرند (آنها را لیگاندهای کیلیت، از لاتین c می نامند. هلا،پنجه)، و همچنین با یک کلاس نسبتاً جدید از لیگاندها - ن-کاربن های هتروسیکلیک

نمونه موفق دومی کار گای برتراند از دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو است که در آن این لیگاندها اتم بور را تثبیت می کنند. علوم پایه، 2011، 33، 6042، 610-613، doi: 10.1126/science.1207573). به طور معمول، مشتقات بور، که تنها شامل سه الکترون در لایه بیرونی خود هستند، به عنوان یک گیرنده الکترون کلاسیک (اسید لوئیس) عمل می کنند. واقعیت این است که بور برای رسیدن به یک پوسته هشت الکترونی پایدار به پنج الکترون دیگر نیاز دارد، بنابراین سه پیوندهای کووالانسیاو می تواند سه الکترون خود و سه الکترون شخص ثالث را تشکیل دهد، اما باید با پذیرش جفت الکترون شخص دیگری در سلول های الکترونی خالی خود، دو الکترون دیگر به دست آورد. با این حال ن-کاربن‌های هتروسیکلیک آنقدر اهداکننده‌های الکترون قوی هستند که بور مرتبط با آنها دیگر پذیرنده نیست - آنقدر "غنی از الکترون" می‌شود که از اسید لوئیس به باز لوئیس تبدیل می‌شود. تا همین اواخر، شیمیدانان حتی نمی توانستند چنین تغییر قابل توجهی را در خواص شناخته شده پیش بینی کنند پ-عنصر و اگرچه کار برتراند هنوز فقط از نظر نظری جالب است، انتقال از تئوری به عمل در زمان ما بسیار سریع اتفاق می افتد.

فاصله آن تا کاتالیز چقدر است؟

بنابراین، مشتقات اخیراً سنتز شده از عناصر زیرگروه های اصلی می توانند وارد واکنش های کلیدی شوند که مجتمع های فلزات واسطه را کاتالیز می کنند. متأسفانه، حتی افزودن اکسیداتیو فوق الذکر هیدروژن مولکولی به اتم سیلیکون یا بور تنها اولین مرحله در توالی واکنش هایی است که باید برای یک چرخه کاتالیزوری کامل ایجاد شود. به عنوان مثال، اگر ما در مورد هیدروژناسیون در حضور ترکیبات زیر گروه های اصلی صحبت می کنیم که مکانیسم آن مکانیسم افزودن هیدروژن را در حضور کاتالیزور ویلکینسون بازتولید می کند، سپس پس از برهمکنش با هیدروژن پ- عنصر باید با آلکن کمپلکس تشکیل دهد، سپس انتقال هیدرید و کمپلکس شدن اتفاق بیفتد... و تمام مراحل دیگر که در نهایت منجر به تشکیل محصول نهایی و بازسازی گونه فعال کاتالیزوری می شود. تنها در این صورت یک ذره کاتالیزور ده ها، صدها یا حتی هزاران مولکول از محصول مورد نظر را تولید می کند. اما برای اینکه چنین چرخه کاتالیزوری کار کند، بسیاری از مشکلات دیگر باید حل شوند - پیوند عنصر-هیدروژن که در نتیجه افزودن اکسیداتیو تشکیل شده است نباید خیلی قوی باشد (در غیر این صورت انتقال هیدرید رخ نمی دهد)، عنصری که اضافه کرده است. هیدروژن برای برهمکنش با یک آلکن و غیره باید حالت هماهنگی پایینی داشته باشد. اگر لحظه ای را از دست بدهید، کاتالیزور ناپدید می شود پ-این عنصر با وجود شباهت رفتارش با آن، کار نخواهد کرد د-عناصر در برخی فرآیندها

ممکن است به نظر برسد که انتقال از کاتالیز کمپلکس فلزی به کاتالیز توسط ترکیبات عناصر زیرگروه های اصلی کار بسیار دشواری است و تا تکمیل شدن بسیار فاصله دارد. با این حال، علاقه به شیمی پعناصر و تمایل شیمیدانان مصنوعی برای جایگزینی کاتالیزورهای پلاتین یا پالادیوم با چیز دیگری مطمئناً پیشرفتی را در این راستا ایجاد خواهد کرد. این احتمال وجود دارد که در دهه آینده در مورد کاتالیزورهای مبتنی بر عناصر غیراشباع هماهنگ زیر گروه های اصلی بشنویم.

فیزیکدانان آزمایشگاه ملی لیورمور در ایالات متحده در ژانویه 2016 پیشرفت در همجوشی گرما هسته ای کنترل شده با اینرسی را گزارش کردند. دانشمندان با استفاده از فناوری جدید توانستند کارایی چنین تاسیساتی را چهار برابر کنند. نتایج تحقیق در مجله Nature Physics منتشر شد و به طور خلاصه توسط آزمایشگاه ملی لیورمور و دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو گزارش شد. Lenta.ru در مورد دستاوردهای جدید صحبت می کند.

مردم مدتهاست در تلاش برای یافتن جایگزینی برای منابع انرژی هیدروکربنی (زغال سنگ، نفت و گاز) بوده اند. سوختن سوخت باعث آلودگی می شود محیط. ذخایر آن به سرعت در حال کاهش است. راه برون رفت از این وضعیت - وابستگی به منابع آب و همچنین آب و هوا و آب و هوا - ایجاد نیروگاه های هسته ای است. برای انجام این کار، دستیابی به قابلیت کنترل واکنش های همجوشی گرما هسته ای، که انرژی لازم برای انسان را آزاد می کند، ضروری است.

در راکتورهای حرارتی، عناصر سنگین از راکتورهای سبک سنتز می شوند (تشکیل هلیوم در نتیجه همجوشی دوتریوم و تریتیوم). راکتورهای معمولی (هسته ای) برعکس، بر روی تجزیه هسته های سنگین به هسته های سبک تر کار می کنند. اما برای همجوشی لازم است که پلاسمای هیدروژن را تا دمای گرما هسته ای (تقریباً همان دمای هسته خورشید - صد میلیون درجه سانتیگراد یا بیشتر) گرم کرد و آن را در حالت تعادل نگه داشت تا زمانی که یک واکنش خودپایدار رخ دهد.

کار در دو حوزه امیدوارکننده در حال انجام است. اولین مورد با امکان محدود کردن پلاسمای گرم شده با استفاده از آن مرتبط است میدان مغناطیسی. راکتورهایی از این نوع شامل یک توکامک (محفظه حلقوی با سیم پیچ های مغناطیسی) و یک ستاره است. در یک توکامک، جریان الکتریکی به شکل طناب حلقوی از پلاسما عبور می‌کند؛ در ستاره‌ای، یک میدان مغناطیسی توسط سیم‌پیچ‌های خارجی القا می‌شود.

ITER (راکتور آزمایشی حرارتی بین المللی) در حال ساخت در فرانسه یک توکامک است و Wendelstein 7-X که در دسامبر 2015 در آلمان به فضا پرتاب شد، یک ستاره است.

دومین جهت امیدوارکننده همجوشی گرما هسته ای کنترل شده با لیزر مرتبط است. فیزیکدانان استفاده از تابش لیزر را برای گرم کردن سریع و فشرده کردن مواد به دماها و چگالی های مورد نیاز پیشنهاد می کنند تا با قرار گرفتن در حالت پلاسمای محصور اینرسی، از وقوع یک واکنش گرما هسته ای اطمینان حاصل شود.

همجوشی حرارتی کنترل شده اینرسی شامل استفاده از دو روش اصلی برای مشتعل کردن یک هدف از پیش فشرده شده است: ضربه - با استفاده از یک موج ضربه متمرکز، و سریع - انفجار (انفجار به داخل) یک لایه هیدروژن کروی در داخل هدف. هر یک از آنها (در تئوری) باید تبدیل بهینه انرژی لیزر به انرژی پالسی و انتقال بعدی آن به یک هدف گرما هسته ای کروی فشرده را تضمین کنند.

نصب در مرکز ملی لیزر فیوژن در ایالات متحده از رویکرد دوم استفاده می کند که شامل جداسازی فازهای فشرده سازی و گرمایش است. به گفته دانشمندان، این امکان کاهش چگالی سوخت (یا جرم آن) و ارائه فاکتورهای افزایش بالاتر را فراهم می کند. گرمایش توسط یک پالس کوتاه لیزر پتاوات ایجاد می شود: یک پرتو الکترونی شدید انرژی خود را به هدف منتقل می کند. آزمایش های گزارش شده در آخرین مطالعه در شهر نیویورک در مرکز OMEGA-60 در آزمایشگاه انرژی لیزر دانشگاه روچستر انجام شد که شامل 54 لیزر با مجموع انرژی 18 کیلوژول است.

سیستم مورد مطالعه دانشمندان به شرح زیر است. هدف یک کپسول پلاستیکی با یک لایه نازک دوتریوم-تریتیوم است که روی دیواره داخلی اعمال می شود. وقتی کپسول تحت تابش لیزر قرار می گیرد، منبسط می شود و هیدروژن واقع در داخل آن را مجبور به انقباض (در طول فاز اول) می کند که (در طول فاز دوم) به پلاسما گرم می شود. پلاسما از دوتریوم و تریتیوم می دهد تابش اشعه ایکسو روی کپسول فشار می دهد. این طرح به سیستم اجازه می دهد تا پس از تابش لیزر تبخیر نشود و گرمایش یکنواخت تر پلاسما را تضمین می کند.

دانشمندان در آزمایشات خود مس را به پوسته پلاستیکی وارد کردند. هنگامی که یک پرتو لیزر به سمت کپسول هدایت می شود، الکترون های سریعی آزاد می کند که به نشانگرهای مس برخورد کرده و باعث گسیل آنها می شود. اشعه ایکس. برای اولین بار، دانشمندان توانستند تکنیکی را برای تجسم الکترون‌های پوسته K ارائه کنند که به آنها امکان می‌دهد انتقال انرژی توسط الکترون‌های داخل کپسول را ردیابی کنند و در نتیجه پارامترهای سیستم را با دقت بیشتری محاسبه کنند. اهمیت این کار به شرح زیر است.

دستیابی به درجه بالایی از فشرده سازی توسط الکترون های سریع که انرژی آنها به بخش بزرگی از تابش جذب شده توسط هدف تبدیل می شود، مانع می شود. مسیر آزاد چنین ذرات به ترتیب با قطر هدف منطبق است، در نتیجه بیش از موعد گرم می شود و زمان فشرده شدن به تراکم های مورد نیاز را ندارد. این مطالعه امکان نگاه کردن به داخل هدف و ردیابی فرآیندهای رخ داده در آن را فراهم کرد و اطلاعات جدیدی در مورد پارامترهای لیزر لازم برای تابش بهینه هدف فراهم کرد.

علاوه بر ایالات متحده، کارهای مربوط به همجوشی حرارتی اینرسی در ژاپن، فرانسه و روسیه نیز در حال انجام است. در شهر ساروف، منطقه نیژنی نووگورود، بر اساس مؤسسه تحقیقات علمی فیزیک تجربی همه روسیه، در سال 2020 برنامه ریزی شده است که نصب لیزر دو منظوره UFL-2M را به بهره برداری برساند که در میان سایر وظایف، باید برای مطالعه شرایط احتراق و احتراق سوخت گرما هسته ای استفاده شود.

بازده یک واکنش گرما هسته ای به عنوان نسبت انرژی آزاد شده در واکنش همجوشی به انرژی کلصرف گرمایش سیستم تا دمای مورد نیاز می شود. اگر این مقدار بیشتر از یک (صد درصد) باشد، راکتور همجوشی لیزری را می توان موفق در نظر گرفت. در آزمایشات، فیزیکدانان موفق شدند تا هفت درصد از انرژی تابش لیزر را به سوخت منتقل کنند. این چهار برابر راندمان سیستم های جرقه زن سریع است که قبلاً به دست آمده بود. مدل سازی کامپیوتریبه شما امکان می دهد افزایش راندمان را تا 15 درصد پیش بینی کنید.

نتایج منتشر شده این احتمال را افزایش می دهد که کنگره ایالات متحده بودجه تأسیسات مگاژول مانند تأسیسات همجوشی لیزری ملی در لیورمور را افزایش دهد که بیش از 4 میلیارد دلار برای ساخت و نگهداری هزینه دارد. علیرغم شک و تردیدی که با تحقیقات فیوژن همراه است، به آرامی اما مطمئناً رو به جلو است. در این زمینه، دانشمندان با چالش‌های نه اساسی، بلکه با چالش‌های فناوری مواجه هستند که نیازمند همکاری بین‌المللی و بودجه کافی است.

مواد مدرن و پایه فنی تولید تقریباً 90٪ تنها از دو نوع مواد تشکیل شده است: فلزات و سرامیک. سالانه حدود 600 میلیون تن فلز در جهان تولید می شود - بیش از 150 کیلوگرم. برای هر ساکن کره زمین تقریباً همین مقدار سرامیک همراه با آجر تولید می شود. هزینه تولید فلز صدها و هزاران برابر بیشتر است، تولید سرامیک از نظر فنی و اقتصادی بسیار راحت‌تر است و از همه مهمتر، سرامیک در بسیاری از موارد مصالح ساختاری مناسب‌تری نسبت به فلز نشان می‌دهد.

استفاده از عناصر شیمیایی جدید - زیرکونیوم، تیتانیوم، بور، ژرمانیوم، کروم، مولیبدن، تنگستن و غیره. اخیراً سرامیک های مقاوم در برابر آتش، مقاوم در برابر حرارت، مقاوم در برابر مواد شیمیایی، با سختی بالا و همچنین سرامیک هایی با مجموعه ای از خواص الکتروفیزیکی مشخص سنتز شده اند.

ماده فوق سخت - هگزانیت-R، به عنوان یکی از انواع کریستالی نیترید بور، با نقطه ذوب بیش از 3200 درجه سانتیگراد و سختی نزدیک به سختی الماس، دارای ویسکوزیته بالایی است، یعنی مانند همه شکننده نیست. سایر مواد سرامیکی بنابراین، یکی از دشوارترین مشکلات علمی و فنی قرن حل شده است: تا کنون، تمام سرامیک های ساختاری یک اشکال مشترک داشتند - شکنندگی، اما اکنون گامی برای غلبه بر آن برداشته شده است.

مزیت بزرگ سرامیک های فنی ترکیب جدید این است که قطعات ماشین از آن با فشار دادن پودر ساخته می شود تا محصولات نهایی با اشکال و اندازه های معین به دست آید.

امروزه می‌توان یکی دیگر از ویژگی‌های منحصربه‌فرد سرامیک‌ها را نام برد: ابررسانایی در دمای بالاتر از نقطه جوش نیتروژن؛ این ویژگی زمینه بی‌سابقه‌ای را برای پیشرفت علمی و فناوری، برای ایجاد موتورهای فوق‌قدرت و ژنراتورهای الکتریکی، ایجاد انتقال شناور مغناطیسی باز می‌کند. ، توسعه شتاب دهنده های الکترومغناطیسی فوق العاده قدرتمند برای پرتاب محموله ها به فضا و غیره.

شیمی ترکیبات ارگانوسیلیسیون امکان تولید در مقیاس وسیعی از انواع پلیمرها با خواص ضد حریق، ضد آب، عایق الکتریکی و سایر خواص ارزشمند را فراهم کرده است. این پلیمرها در تعدادی از صنایع انرژی و هوانوردی ضروری هستند.

فلوئوروکربن ها تترافلورومتان، هگزافلوئورواتان و مشتقات آنها هستند که در آن اتم کربن بار مثبت ضعیفی دارد و اتم فلوئور با الکترونگاتیوی ذاتی فلوئور دارای بار منفی ضعیفی است. در نتیجه، فلوئوروکربن‌ها حتی در محیط‌های بسیار تهاجمی اسیدها و قلیایی‌ها، پایداری استثنایی، فعالیت سطحی ویژه و توانایی جذب اکسیژن و پراکسیدها دارند. بنابراین از آنها به عنوان ماده ای برای پروتزهای اندام های داخلی انسان استفاده می شود.

سوال 57. فرآیندهای شیمیایی و فرآیندهای حیاتی. کاتالیزورها و آنزیم ها

تحقیقات اخیر فشرده با هدف روشن ساختن ترکیبات مادی بافت‌های گیاهی و حیوانی و فرآیندهای شیمیایی در حال وقوع در بدن انجام شده است. ایده نقش اصلی آنزیم ها، که برای اولین بار توسط طبیعت شناس بزرگ فرانسوی لوئی پاستور (1822-1895) ارائه شد، تا به امروز اساسی است. در عین حال، بیوشیمی استاتیک ترکیب مولکولی و ساختار بافت موجودات زنده و غیر زنده را مطالعه می کند.

بیوشیمی پویا در آغاز قرن 18 و 19 متولد شد، زمانی که آنها شروع به تمایز بین فرآیندهای تنفس و تخمیر، جذب و غیر همسان سازی به عنوان دگرگونی های خاص مواد کردند.

تحقیق تخمیر موضوع اصلی را تشکیل می دهد تخمیر شناسی -شاخه اصلی دانش در مورد فرآیندهای زندگی در طول تاریخچه بسیار طولانی تحقیق، فرآیند بیوکاتالیز از دو دیدگاه متفاوت مورد توجه قرار گرفته است. یکی از آنها، که معمولاً شیمیایی نامیده می شود، توسط J. Liebig و M. Berthelot و دیگری، بیولوژیکی، توسط L. Pasteur رعایت شد.

در مفهوم شیمیایی، تمام کاتالیز به کاتالیز شیمیایی معمولی کاهش یافت. با وجود رویکرد ساده شده، مقررات مهمی در این مفهوم ایجاد شد: قیاس بین بیوکاتالیز و کاتالیز، بین آنزیم ها و کاتالیزورها. وجود دو جزء نابرابر در آنزیم ها - مراکز فعال و حامل. نتیجه گیری در مورد نقش مهم یون های فلزات واسطه و مراکز فعال بسیاری از آنزیم ها. نتیجه گیری در مورد گسترش قوانین سینتیک شیمیایی به بیوکاتالیز. کاهش در برخی موارد بیوکاتالیز به کاتالیز توسط عوامل معدنی.

در ابتدای توسعه، مفهوم بیولوژیکی چنین شواهد تجربی گسترده ای نداشت. پشتیبان اصلی آن آثار L. Pasteur و به ویژه مشاهدات مستقیم او از فعالیت باکتری های اسید لاکتیک بود که امکان شناسایی تخمیر و توانایی میکروارگانیسم ها برای به دست آوردن انرژی مورد نیاز برای زندگی را از طریق تخمیر فراهم می کرد. پاستور از مشاهدات خود به این نتیجه رسید که آنزیم ها دارای سطح خاصی از سازماندهی مواد هستند. با این حال، تمام استدلال های او، اگر رد نشد، حداقل پس از کشف تخمیر خارج سلولی به پس زمینه رفت و موضع پاستور حیاتی اعلام شد.

با این حال، با گذشت زمان، مفهوم پاستور برنده شد. نوید این مفهوم توسط کاتالیزور تکاملی مدرن و زیست شناسی مولکولی اثبات شده است. از یک طرف، مشخص شده است که ترکیب و ساختار مولکول‌های پلیمری یک مجموعه واحد برای همه موجودات زنده است که برای مطالعه خواص فیزیکی و شیمیایی کاملاً در دسترس است - قوانین فیزیکی و شیمیایی یکسانی بر فرآیندهای زیست زایی و فرآیندهای زندگی حاکم است.از سوی دیگر، ویژگی استثنایی موجودات زنده ثابت شده است که نه تنها در بالاترین سطوح سازماندهی سلولی، بلکه در رفتار قطعاتی از سیستم های زنده در سطح مولکولی که نشان دهنده الگوهای سایر سطوح است نیز آشکار شده است. ویژگی سطح مولکولی موجودات زنده در تفاوت قابل توجه در اصول عمل کاتالیزورها و آنزیم ها، در تفاوت در مکانیسم های تشکیل پلیمرها و بیوپلیمرها نهفته است که ساختار آنها فقط توسط کد ژنتیکی تعیین می شود. در نهایت، در واقعیت غیرمعمول آن: بسیاری از واکنش‌های شیمیایی کاهش اکسیداسیون در یک سلول زنده می‌توانند بدون تماس مستقیم بین مولکول‌های در حال واکنش رخ دهند. این بدان معنی است که دگرگونی های شیمیایی می تواند در سیستم های زنده ای رخ دهد که در جهان بی جان شناسایی نشده اند.

اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) اعلام کرده است که کدام نام‌ها را برای چهار عنصر جدید جدول تناوبی مناسب‌تر می‌داند. توصیه می شود یکی از آنها را به افتخار فیزیکدان روسی، آکادمیک یوری اوگانسیان نامگذاری کنید. اندکی قبل از این، خبرنگار KSh با یوری تسولاکوویچ ملاقات کرد و مصاحبه طولانی با او انجام داد. اما IUPAC از دانشمندان می‌خواهد که تا 8 نوامبر که نام‌های جدید به طور رسمی اعلام می‌شود، اظهار نظر نکنند. صرف نظر از اینکه نام چه کسی در جدول تناوبی آمده است، می توان گفت: روسیه به یکی از رهبران مسابقه ترانس اورانیوم تبدیل شده است که بیش از نیم قرن ادامه دارد.

یوری اوگانسیان.متخصص در زمینه فیزیک هسته ای، آکادمی آکادمی علوم روسیه، مدیر علمی آزمایشگاه واکنش های هسته ای در JINR، رئیس گروه فیزیک هسته ای در دانشگاه دوبنا. او به عنوان شاگرد گئورگی فلروف در سنتز روترفوردیوم، دوبنیوم، سیبورگیوم، بوریم و غیره شرکت کرد. از جمله اکتشافات در سطح جهانی، به اصطلاح همجوشی سردهسته، که معلوم شد ابزار بسیار مفیدی برای ایجاد عناصر جدید است.

در خطوط پایین جدول تناوبی به راحتی می توانید اورانیوم را پیدا کنید، عدد اتمی آن 92 است. همه عناصر بعدی اکنون در طبیعت وجود ندارند و در نتیجه آزمایش های بسیار پیچیده کشف شده اند.
فیزیکدانان آمریکایی گلن سیبورگ و ادوین مک میلان اولین کسانی بودند که عنصر جدیدی را ایجاد کردند. پلوتونیوم در سال 1940 اینگونه متولد شد. بعدها، همراه با دانشمندان دیگر، سیبورگ آمریکیوم، کوریم، برکلیوم را سنتز کرد... حقیقت بسط دست بشر جدول تناوبی به نوعی با پرواز به فضا قابل مقایسه است.

کشورهای پیشرو جهان برای ایجاد هسته های فوق سنگین وارد مسابقه شده اند (در صورت تمایل می توان با نژاد قمری قیاس کرد اما در اینجا احتمال پیروزی کشور ما بیشتر است). در اتحاد جماهیر شوروی، اولین عنصر فرااورانیوم در سال 1964 توسط دانشمندان موسسه مشترک تحقیقات هسته ای (JINR) در دوبنا، منطقه مسکو سنتز شد. این عنصر 104 - به نام روترفوردیوم بود. این پروژه توسط یکی از بنیانگذاران JINR، گئورگی فلرووف، رهبری شد. نام او نیز در جدول آمده است: فلروویوم، 114. و عنصر 105 دوبنیوم نام داشت.

یوری اوگانسیان شاگرد فلروف بود و در سنتز روترفوردیوم و سپس دوبنیوم، سیبورژیوم، بوریم شرکت کرد... موفقیت های فیزیکدانان ما، روسیه را در کنار ایالات متحده آمریکا، آلمان، ژاپن (و شاید... اول در میان برابر).

عناصر جدید مورد بحث - 113، 115، 117، 118 - در 2002-2009 در JINR در سیکلوترون U-400 سنتز شدند. در شتاب دهنده های این نوع، پرتوهای ذرات باردار سنگین - پروتون ها و یون ها - با استفاده از فرکانس بالا شتاب می گیرند. میدان الکتریکی، به منظور برخورد آنها با یکدیگر یا با هدف و بررسی محصولات زوال آنها.

همه آزمایش‌ها توسط همکاری‌های بین‌المللی تقریباً به طور همزمان انجام شد کشورهای مختلف. برای مثال، دانشمندان مؤسسه RIKEN ژاپن، عنصر 113 را مستقل از سایرین سنتز کردند. در نتیجه اولویت افتتاحیه به آنها داده شد.

یک عنصر شیمیایی جدید ابتدا یک نام موقت داده می شود که از عدد لاتین گرفته شده است. به عنوان مثال، ununoctium "صد و هجدهم" است. سپس تیم علمی - نویسنده کشف - پیشنهادات خود را به IUPAC ارسال می کند. کمیسیون در حال بررسی دلایل موافق و مخالف است. به ویژه، او توصیه می کند که قوانین زیر را رعایت کنید: «عناصر تازه کشف شده را می‌توان نام برد: (الف) از یک شخصیت یا مفهوم اساطیری (از جمله یک شی نجومی). ب) با نام یک ماده معدنی یا مشابه؛ ج) با نام یک محل یا منطقه جغرافیایی؛ د) مطابق با خصوصیات عنصر یا (ه) به نام دانشمند..."

نام ها باید در اکثر زبان ها به راحتی تلفظ شوند. زبان های شناخته شدهو حاوی اطلاعاتی است که اجازه می دهد یک عنصر به طور واضح طبقه بندی شود. به عنوان مثال، همه ماوراء الطیر دارای نمادهای دو حرفی هستند و اگر فلز باشند به "-iy" ختم می شوند: روترفوردیوم، دوبنیوم، دریای بورژیوم، بوریم...

اینکه آیا دو عنصر جدید (115 و 118) نام "روسی" دریافت خواهند کرد یا خیر، در ماه نوامبر مشخص خواهد شد. اما هنوز آزمایش های زیادی در پیش است، زیرا طبق فرضیه جزیره های پایداری، عناصر سنگین تری وجود دارند که می توانند برای مدت نسبتا طولانی وجود داشته باشند. آنها حتی در تلاش برای یافتن چنین عناصری در طبیعت هستند، اما اگر اوگانسیان آنها را در یک شتاب دهنده سنتز کند، دقیق تر است.

پرونده عناصر جدید

شماره سریال: 113

چگونه و توسط چه کسی کشف شد:هدف آمریکیوم-243 با یون های کلسیم-48 بمباران شد و ایزوتوپ های غیر پنتیوم به دست آمد که به ایزوتوپ های عنصر 113 تجزیه شد. در سال 2003 سنتز شد.

اولویت افتتاحیه:موسسه تحقیقات فیزیکی و شیمیایی (RIKEN)، ژاپن.

نام فعلی:بی اراده

خواص مورد نظر:فلز قابل ذوب سنگین

نام پیشنهادی:نیهونیوم (Nh). این عنصر برای اولین بار در آسیا به طور کلی و ژاپن به طور خاص کشف شد. "نیهونی" یکی از دو گزینه برای نام خود کشور است. "نیهون" به "سرزمین خورشید طلوع" ترجمه می شود.

شماره سریال: 115

چگونه و توسط چه کسی کشف شد:هدف americium-243 با یون کلسیم-48 بمباران شد. در سال 2003 سنتز شد. اولویت در کشف: همکاری متشکل از JINR (روسیه)، آزمایشگاه ملی لیورمور (ایالات متحده آمریکا) و آزمایشگاه ملی اوک ریج (ایالات متحده).

نام فعلی: ununpentium

خواص مورد نظر:فلزی شبیه بیسموت

نام پیشنهادی: moscovium (Moscovium، Mc). IUPAC نام "مسکو" را به افتخار منطقه مسکو، جایی که دوبنا و JINR در آن قرار دارند، تأیید کرد. بنابراین، این شهر روسی می تواند برای دومین بار اثر خود را در جدول تناوبی بگذارد: دوبنیوم مدت هاست که رسماً عنصر 105 نامیده می شود.

شماره سریال: 117

چگونه و توسط چه کسی کشف شد:یک هدف برکلیوم-249 با یون های کلسیم-48 بمباران شد. در سال 2009 سنتز شد. اولویت برای کشف: JINR، Livermore، Oak Ridge.

نام فعلی: ununseptium

خواص مورد نظر:به طور رسمی به هالوژن هایی مانند ید اشاره دارد. خواص واقعی هنوز مشخص نشده است. به احتمال زیاد، ویژگی های یک فلز و یک غیر فلز را ترکیب می کند.

نام پیشنهادی:تنسی (Ts). به قدردانی از مشارکت ایالت تنسی، ایالات متحده آمریکا، از جمله آزمایشگاه ملی اوک ریج، دانشگاه وندربیلت و دانشگاه تنسی، در سنتز ترانس اورانیوم.

شماره سریال: 118

چگونه و توسط چه کسی کشف شد:یک هدف کالیفرنیوم-249 با کلسیم-48 بمباران شد. در سال 2002 سنتز شد. اولویت در کشف: JINR، Livermore.

نام فعلی: ununoctium

خواص مورد نظر:توسط ویژگی های شیمیاییبه گازهای بی اثر اشاره دارد.

نام پیشنهادی:اوگانسون (Oganesson، Og). به افتخار ناظر علمیآزمایشگاه واکنش‌های هسته‌ای JINR یوری اوگانسیان، که سهم زیادی در مطالعه عناصر فوق‌سنگین داشت. بحث عمومی اسامی احتمالی تا 17 آبان ادامه خواهد داشت و پس از آن کمیسیون تصمیم نهایی را اتخاذ خواهد کرد.

در "گربه شرودینگر"