Elementet kimike.

Arritjet dhe perspektivat

Përkufizimi që D.I. Mendeleev i dha shkencës kimike mbetet ende i saktë dhe i saktë: "Kimia është studimi i elementeve dhe komponimeve kimike". Elementet kimike janë themeli i gjithë kimisë, pasi të gjithë të njohurit sot përbëhen prej tyre. komponimet kimike(aktualisht janë më shumë se 14 milionë), si dhe të gjitha ato që një ditë do të merren.

Shumë me të drejtë e perceptojnë pjesën kryesore të tabelës periodike si një listë të "tullave" elementare nga të cilat ndërtohen objektet në botën përreth. Sidoqoftë, elementët kimikë nuk duhet të konsiderohen vetëm si "materiale ndërtimi" për ndërtimin e molekulave, pasi në formën e tyre të pastër ato kanë merita jo më pak se miliona përbërës të përftuar prej tyre dhe përdoren jashtëzakonisht gjerësisht në bota moderne(shih më shumë për këtë: Elementet kimike në jetën e përditshme. “Kimia”, 1998, nr. 42).

Duke respektuar terminologjinë e rreptë, vërejmë se një element kimik është një simbol latin në tabelën periodike ose një atom specifik, por kërkimi i mëvonshëm mund të merret dhe kryhet jo me një element kimik, por vetëm me një të ashtuquajtur substancë të thjeshtë që përbëhet nga atome. të të njëjtit lloj. Në literaturën në gjuhën angleze është më e thjeshtë: të dyja quhen me një fjalë - element. Prandaj, ne do të përdorim më tej analogun rus të kësaj fjale në kuptimin e gjerë.

Duke përmbledhur rezultatet e shekullit, para së gjithash le të shqyrtojmë se si sistemi periodik u mbush me elementë të rinj në shekullin aktual. Nga fundi i shekullit të kaluar, tabela e D.I. Mendeleev përmbante rreth 80 elementë. Fillimi i shekullit të 20-të u shënua nga çmimi Çmimi Nobël W. Ramsay për zbulimin e gazeve inerte (1904); megjithatë, një ngjarje e tillë nuk festohej gjithmonë kaq solemnisht. Prodhimi i vetëm dy elementëve të tjerë - radiumit dhe poloniumit - u vu re në të njëjtën mënyrë (M. Sklodowska-Curie, Çmimi Nobel 1911).

Në vitin 1927, u mor renium. Ky ishte një moment historik unik në historinë e zbulimit të elementeve të rinj, pasi renium ishte elementi i fundit kimik i qëndrueshëm i gjetur në natyrë. Pastaj gjithçka u bë shumë më e ndërlikuar, pasi të gjithë elementët pasues mund të fitoheshin ekskluzivisht duke përdorur reaksione bërthamore.

U desh mjaft kohë për të mbushur katër qelizat boshe në mes të tabelës me uranium (shih për këtë: Gabimet dhe keqkuptimet në historinë e kimisë. "Kimi", 1999, nr. 8). Teknetium - elementi nr. 43 - është marrë në vitin 1937 nga rrezatimi i zgjatur i një pllake molibdeni me bërthama të rënda të hidrogjenit (deuterium). Elementi nr. 87 - franciumi - u zbulua në vitin 1939 në produktet e kalbjes radioaktive të aktiniumit natyror. Elementi numër 85 - astatine - u mor në vitin 1940 duke bombarduar bismutin me bërthamat e heliumit. Elementi nr. 61, prometiumi, u izolua në vitin 1945 nga produktet e zbërthimit të uraniumit. Më pas, me ndihmën e reaksioneve të shkrirjes bërthamore, periudha e 7-të e tabelës filloi të mbushej gradualisht me elementë që ndiqnin uraniumin. Elementi i fundit kimik që mori një emër ishte Nr. 109. Elementet nga nr. 110 e tutje janë caktuar vetëm me numra atomik.

Tani mund të themi se shekulli i njëzetë po përfundon jo më pak solemnisht sesa filloi. Në dhjetor 1998, një element i ri, nr. 114, u mor në Dubna duke rrezatuar një izotop të plutoniumit me një rreze jonesh kalciumi të përshpejtuar. Nëse përmbledhim numrin e protoneve të dy bërthamave ndërvepruese - plutonium dhe kalcium, marrim 94 + 20 = 114. Kjo korrespondon me numrin e elementit 114. Megjithatë, bërthama që rezulton, masa e së cilës është 244 + 48 = 292, doli të jetë të jetë i paqëndrueshëm. Ai lëshon tre neutrone dhe formon një izotop.Llogaritjet paraprake treguan se elementi nr.114, si dhe elementët deri tani të paarritshëm nr.126 dhe nr.164, duhet të bien në të ashtuquajturit ishuj të stabilitetit. Për elementin nr.114, kjo u vërtetua. Jetëgjatësia e tij është më shumë se 0,5 minuta, që është një vlerë shumë e madhe për një atom kaq të rëndë. Në vitin 1999, elementi nr. 118 u përftua në Laboratorin Berkeley (SHBA) duke bombarduar plumbin me jone kripton. Jetëgjatësia e tij është milisekonda. Kur prishet, formon një element të ri të paqëndrueshëm nr. 116, i cili shpejt kthehet në elementin më të qëndrueshëm nr. 114.

Pra, sot sistemi periodik përfundon me elementin e 118-të. Eksperimentet mbi sintezën e elementëve të rinj janë jashtëzakonisht të mundimshëm dhe mjaft të gjatë. Fakti është se, duke kaluar nëpër predha elektronike të atomeve, bërthamat e predhave ngadalësohen dhe humbasin energji. Përveç kësaj, bërthama e formuar gjatë shkrirjes më së shpeshti shpërbëhet në dy bërthama më të lehta. Vetëm në raste të rralla lëshon disa neutrone (si, për shembull, kur merr elementin nr. 114) dhe formon bërthamën e rëndë të dëshiruar. Pavarësisht vështirësive, eksperimentet që synojnë sintetizimin e elementeve të rinj vazhdojnë.

Duke marrë parasysh të gjithë pasurinë e elementëve kimikë të grumbulluar deri më sot, le të përpiqemi të përmbledhim shekullin. Le të bëjmë një lloj konkursi midis të gjithë elementëve kimikë të njohur sot dhe të përpiqemi të përcaktojmë se cili prej tyre përfundoi në shekullin e 20-të. më domethënëse. Me fjalë të tjera, do të vërejmë vetëm ato elemente që kontribuan më shumë në ngritjen e nivelit të qytetërimit dhe zhvillimin e progresit.

Ka vetëm dy udhëheqës të dukshëm. E para është Urani, i cili krijoi një krejtësisht të re disiplinë shkencore- fizika bërthamore dhe i dha njerëzimit rezerva të mëdha energjie. Shumë do ta shohin një udhëheqje të tillë të diskutueshme. Urani i dha njerëzimit pritshmërinë e pasojave të zymta të përdorimit të armëve bërthamore, aksidentit të termocentraleve bërthamore (NPP) dhe problemit të asgjësimit të mbetjeve bërthamore.

Të gjitha këto frika janë të bazuara mirë, por le ta shohim çështjen më në detaje.

Sa i përket kërcënimit të përdorimit të armëve bërthamore, njerëzimi vazhdimisht e mban këtë problem në fushën e tij të vizionit. Të gjitha çështjet që lidhen me ndalimin e plotë të prodhimit dhe përdorimit të armëve të tilla në mënyrë të pashmangshme do të duhet të zgjidhen në të ardhmen. Më komplekse dhe më e diskutueshme është çështja e përdorimit të energjisë bërthamore për qëllime paqësore. Fatkeqësia e Çernobilit më 26 prill 1986 çoi në faktin se zemrat e të gjithë njerëzve shtrëngohen nga ankthi nga fjalët "rrezatim" dhe "ekspozim". Besimi në fuqinë bërthamore është tronditur në mbarë botën.

A nuk duhet të braktisen fare termocentralet bërthamore? Në fillim u duk se kjo do të ndodhte. Shumë vende kanë filluar të rishqyrtojnë nevojën për të ndërtuar stacione të reja. Referendumet e mbajtura treguan se shumica e njerëzve besojnë se është e nevojshme të braktiset përdorimi i energjisë bërthamore. Sidoqoftë, një analizë e qetë dhe e matur e gjithçkaje që ndodhi gradualisht çoi në përfundime të ndryshme. Për sa i përket shkallës së aksidenteve, termocentralet bërthamore janë praktikisht në vendin e fundit midis të gjitha burimeve moderne që prodhojnë energji elektrike në sasi të mëdha. Për më tepër, numri i vdekjeve gjatë funksionimit të termocentraleve bërthamore është disi më i ulët se edhe në industrinë ushqimore dhe tekstile.

Kjo pamje nuk ka ndryshuar edhe kur merren parasysh pasojat e aksidentit të Çernobilit, më i madhi në historinë e zhvillimit të energjisë bërthamore. Kjo ndodhi kryesisht për shkak të një shkeljeje të rëndë të rregullave të funksionimit: reaktori përmbante një numër të papranueshëm të vogël shufrash kadmiumi, të cilat penguan reagimin. Përveç kësaj, stacioni nuk kishte një kapak mbrojtës për të parandaluar lëshimin e substancave radioaktive në atmosferë. Si rezultat, një nga opsionet më të këqija u realizua. Sidoqoftë, lëshimi i substancave radioaktive në atmosferë nuk kaloi 3.5% të sasisë totale të tyre të grumbulluar në reaktor. Sigurisht, askush nuk mendon se kjo mund të pajtohet. Sistemet e kontrollit të sigurisë së termocentraleve bërthamore u rishikuan më pas në mënyrë të konsiderueshme. Përpjekjet kryesore të kërkimit dhe zhvillimit aktualisht synojnë rritjen e funksionimit të tyre pa aksidente. Kontrolli i reaktorit duhet të bllokohet në mënyrë të besueshme si nga neglizhenca kriminale ashtu edhe nga planet e mundshme me qëllim të keq të terroristëve. Gjithashtu, të gjitha stacionet e sapondërtuara do të pajisen me kapele mbrojtëse për të përjashtuar mundësinë e hyrjes së substancave radioaktive në mjedisi.

Askush nuk do të minimizojë rreziqet e reaktorëve bërthamorë. Sidoqoftë, duam apo jo, e gjithë përvoja e grumbulluar në zhvillimin e qytetërimit çon në mënyrë të pashmangshme në një përfundim të caktuar.

Asnjëherë në historinë e njerëzimit nuk ka pasur një rast që të refuzojë arritjet e përparimit vetëm sepse ato paraqesin një rrezik të caktuar. Shpërthimet e kaldajave me avull, përplasjet hekurudhore dhe avionësh, aksidentet me makinë dhe goditjet elektrike nuk kanë bërë që njerëzimi të ndalojë përdorimin e këtyre mjeteve teknike. Si rezultat, intensiteti i punës që synonte rritjen e sigurisë së tyre vetëm u rrit. Ndalimet u bënë vetëm për lloje të ndryshme armësh. E njëjta gjë është edhe me energjinë bërthamore.

A do të ndërtohen vërtet termocentrale të reja bërthamore? Po, kjo është e pashmangshme, pasi tashmë më shumë se një e katërta e energjisë elektrike të konsumuar nga qytetet e mëdha (Moskë, Shën Petersburg) prodhohet nga termocentralet bërthamore (në vendet perëndimore kjo shifër është më e lartë). Njerëzimi nuk do të jetë më në gjendje ta refuzojë këtë lloj të ri energjie. Me funksionimin e organizuar në mënyrë të besueshme, termocentralet bërthamore padyshim përfitojnë në krahasim me stacionet termike që konsumojnë trena me lëndë djegëse hidrokarbure dhe ndotin atmosferën me produkte të djegies së qymyrit dhe naftës.
Hidrocentralet i kthejnë pyjet dhe tokat e punueshme në ligatina dhe prishin bioritmin natyror të gjithë jetës në një territor të gjerë. Termocentralet bërthamore janë pakrahasueshëm më të përshtatshëm për të operuar. Ato mund të vendosen në vende të largëta nga depozitat e qymyrit dhe pa burime të energjisë hidroelektrike. Karburanti nuklear ndërrohet jo më shumë se një herë në gjashtë muaj. Konsumi i karburantit mund të vlerësohet duke përdorur treguesin e mëposhtëm. Ndarja e 1 g izotopeve të uraniumit çliron të njëjtën sasi energjie si djegia e 2800 kg lëndë djegëse hidrokarbure. Me fjalë të tjera, 1 kg karburant bërthamor zëvendëson një tren me qymyr.

Në të njëjtën kohë, rezervat botërore të uraniumit përmbajnë miliona herë më shumë energji të akumuluar sesa burimet energjetike të rezervave ekzistuese të gazit, naftës dhe qymyrit. Karburanti nuklear do të zgjasë për dhjetëra mijëra vjet, duke pasur parasysh nevojën gjithnjë në rritje për burime energjie. Në të njëjtën kohë, lëndët e para hidrokarbure mund të përdoren në mënyrë shumë më efikase për sintezën e produkteve të ndryshme organike.

Menjëherë lind pyetja se çfarë të bëhet me mbetjet e karburantit bërthamor të shpenzuar. Shumë njerëz ndoshta kanë dëgjuar për problemet e groposjes së mbeturinave të tilla. Intensive punimet shkencore për të zgjidhur këtë problem (njerëzimi zakonisht e kupton atë me një vonesë). Një nga mënyrat premtuese është ndërtimi i reaktorëve bërthamorë që riprodhojnë karburant. Në reaktorët bërthamorë konvencionalë, izotopi i uraniumit 238 U është një lloj çakëll; reagimi kryesor zhvillohet me pjesëmarrjen e izotopit 235 U, i cili, nga rruga, është shumë i vogël në uranium natyror (më pak se 1%). Sidoqoftë, 238 U me pak aktivitet, duke qenë në një sasi të caktuar në një reaktor bërthamor, mund të kapë një pjesë të neutroneve të lëshuara, duke formuar përfundimisht plutonium 239 Pu, i cili në vetvete është një lëndë djegëse bërthamore, jo më pak efektive se 235 U.

Skemat e shumë transformimeve bërthamore janë të thjeshta dhe të qarta. Dy indekse vendosen para simbolit të një elementi kimik. Pjesa e sipërme tregon masën e bërthamës, domethënë shumën e protoneve dhe neutroneve, e poshtme tregon numrin e protoneve, domethënë ngarkesën pozitive të bërthamës. Kur shkruani një ekuacion reaksioni, duhet të ndiqni një rregull të thjeshtë - sasia totale e ngarkesave të protoneve dhe elektroneve në të dy anët e ekuacionit duhet të jetë e barabartë. Përveç kësaj, ju duhet të dini një nga ekuacionet e thjeshta të kimisë bërthamore - një neutron mund të kalbet në një proton dhe një elektron: n 0 = fq + + e – .

Kështu duket skema e shndërrimit të 238 U në 239 Pu, falë së cilës në të ardhmen do të jetë e mundur të përdoren plotësisht të gjitha rezervat e uraniumit natyror si lëndë djegëse:

Ekuacioni i parë tregon se një neutron kapet nga një bërthamë uraniumi dhe formohet një izotop jashtëzakonisht i paqëndrueshëm i uraniumit. Faza e ndërmjetme është formimi dhe prishja e një izotopi të paqëndrueshëm të neptuniumit. Në ekuacionin e dytë dhe të tretë, një neutron shndërrohet në një proton (i cili mbetet në bërthamë) dhe një elektron, i cili lirohet në formë b - rrezatimi. Ky është emri tradicional për rrjedhën e elektroneve të emetuara nga një substancë radioaktive. Si rezultat, formohet një izotop shumë i qëndrueshëm i plutoniumit me gjysmë jetëgjatësi prej 24 mijë vjetësh, i cili mund të përdoret si lëndë djegëse bërthamore në të njëjtët reaktorë.

Pra, problemi i shkatërrimit të mbetjeve shtyhet për një kohë, por nuk hiqet plotësisht, megjithatë, në parim është i zgjidhshëm.

Kur reaktori funksionon, bërthama e uraniumit prishet për të formuar izotope radioaktive të elementeve të ndryshëm me një masë më të ulët. Izotopët kryesorë janë kobalt 60 Co, stroncium 90 Sr dhe cezium 137 Cs, promethium 147 Pm, teknetium 99 Tc. Disa prej tyre tashmë kanë gjetur aplikim, për shembull, në trajtimin e tumoreve (armë kobalt), për stimulimin para mbjelljes së farave, madje edhe në mjekësinë ligjore. Një fushë tjetër e aplikimit është sterilizimi i produkteve ushqimore dhe mjekësore, pasi izotopet e emetuara nga këto b - dhe g - rrezatimi nuk çon në shfaqjen e radioaktivitetit në substancën e rrezatuar.

Është shumë tërheqëse të jesh në gjendje të krijosh bazuar në të tilla b -emetuesit janë burime të energjisë elektrike. Nën ndikimin b -rrezet (d.m.th., rrjedha e elektroneve) në substanca gjysmëpërçuese si silikoni ose germaniumi, lind një ndryshim potencial. Kjo bën të mundur krijimin, për shembull, bazuar në izotopin 147 Pm, burime afatgjata të rrymës elektrike që funksionojnë pa rimbushur për shumë vite.

Një reaktor bërthamor mund të përdoret në të njëjtën mënyrë si një lloj balone reaksioni për sintezën e drejtuar të izotopeve të elementeve të ndryshëm, përveç atyre të formuar gjatë prishjes spontane. Substanca të ndryshme vendosen në kapsula të veçanta në një reaktor bërthamor, ku rrezatohen intensivisht me neutrone, duke rezultuar në formimin e izotopeve përkatëse. Të marra në këtë mënyrë g -izotopet aktive të tuliumit dhe itterbiumit, si dhe izotopet e teknetiumit të formuar në reaktorë, përdoren për të krijuar instalime kompakte të lëvizshme që zëvendësojnë makinat e mëdha me rreze X. Ato mund të përdoren jo vetëm për diagnostikim për qëllime mjekësore, por edhe për nevojat e teknologjisë për qëllimin e zbulimit të defekteve të strukturave dhe pajisjeve të ndryshme.

Kështu, mbetjet radioaktive përmbajnë rezerva mjaft të dukshme të energjisë së pashpenzuar dhe metodat për nxjerrjen e tyre do të përmirësohen më tej.

Përmblidhni. Uraniumi zë një vend të spikatur midis të gjithë elementëve të tjerë. Falë tij, në shekullin e 20-të, u krijua një drejtim i ri shkencor - fizika bërthamore - dhe u zbulua një burim praktikisht i pashtershëm i energjisë.

Elementi i dytë që pretendon një rol të jashtëzakonshëm në shekullin e njëzetë është silikon. Të vërtetosh rëndësinë e tij nuk do të jetë e vështirë, pasi nuk shoqërohet me frikëra të ndryshme të errëta, siç është rasti me uraniumin. Në gjysmën e dytë të shekullit, kompjuterët elektronikë të rëndë me tub vakum u zëvendësuan nga kompjuterë kompakt. Truri i kompjuterit - procesori - është bërë nga kristal silikoni ultra i pastër. Karakteristikat gjysmëpërçuese të silikonit bënë të mundur krijimin e pajisjeve kompjuterike miniaturë ultra të shpejtë të bazuar në të, të cilat formuan bazën e të gjithë kompjuterëve modernë. Sigurisht, prodhimi kompjuterik përdor shumë teknologji moderne dhe substanca të ndryshme, por duke qenë se po flasim vetëm për elementë kimikë, roli ekskluziv i silikonit është i dukshëm.

Është e qartë se tani jemi në fazën fillestare të një procesi në zhvillim të fuqishëm - përhapja e uraganit e kompjuterëve në fjalë për fjalë në të gjitha fushat e veprimtarisë njerëzore. Kjo nuk është vetëm një fazë e përparimit teknologjik. Rezultati i vërejtur është më mbresëlënës sesa në rastin e uraniumit, pasi nuk ka vetëm zhvillim të mjeteve të reja teknike, por edhe një ndryshim në stilin e jetesës dhe mënyrën e të menduarit të njerëzimit.

Kompjuterët po hyjnë në shtëpi me vendosmëri dhe energji, duke mahnitur çdo pjesëtar të familjes, veçanërisht brezin e ri. Para syve tanë, deri diku, po zhvillohet procesi i ristrukturimit të psikologjisë njerëzore. Kompjuterët po zëvendësojnë gradualisht televizorët dhe VCR-të, pasi shumica e njerëzve ua kushtojnë shumicën e kohës së lirë atyre. Ato hapin mundësi të mahnitshme për kreativitet dhe kohë të lirë.

Aftësitë e kompjuterëve janë jashtëzakonisht të mëdha, dhe për këtë arsye ato bëhen të domosdoshme në punën e shkencëtarëve, shkrimtarëve, poetëve, muzikantëve, stilistëve, lojtarëve të shahut dhe fotografëve. Ata kanë mahnitur plotësisht fansat e enigmave dhe lojërave strategjike, si dhe ata që duan të mësojnë gjuhë të huaja dhe dashamirët e gatimit në shtëpi. Rrjeti i Informacionit Botëror në Internet fjalë për fjalë dyfishoi aftësitë e kompjuterëve. Çdo informacion dhe burim referimi, botime letrare dhe enciklopedike janë bërë të disponueshme; por lindi një mundësi e jashtëzakonshme për komunikim mes njerëzve të lidhur me interesa të përbashkëta. Si rezultat, shumica e njerëzve ndjejnë një ndjenjë dashurie për kompjuterin e tyre të krahasueshme me dashurinë që kanë për kafshët e tyre shtëpiake.

Është e pamundur të mos vihen re avantazhet shtesë të silikonit bazuar në vetitë e tij gjysmëpërçuese. Njërën prej tyre e kemi përmendur pak më parë. Kjo është një mundësi për të transformuar b - rrezatimi në energji elektrike. Prona e dytë shumë e vlefshme është realizuar në panelet diellore - aftësia për të kthyer dritën e ditës në energji elektrike. Aktualisht përdoret në pajisjet me fuqi të ulët si kalkulatorët dhe për të fuqizuar anijet kozmike. Në të ardhmen e afërt, panelet diellore më të fuqishme do të gjejnë përdorim të gjerë në jetën e përditshme.

Kështu, silikoni po pushton pjesërisht edhe sektorin e energjisë, ku lider është uraniumi. Pra, fituesi i dytë i konkursit tonë është silikoni, i cili hapi epokën e gjysmëpërçuesve dhe teknologjisë kompjuterike.

Konkurrenca ndërmjet elementeve kimike mund të organizohet sipas parametrave të tjerë. Le ta shtrojmë pyetjen ndryshe. Cilin prej elementet kimike(më lejoni t'ju kujtoj se nuk po shqyrtojmë përbërjet kimike) është ajo që konsumon më shumë njerëzimi? Natyrisht, ai që prodhon më shumë. Në mënyrë që konkurrenca të jetë e drejtë, le të heqim efektin e diferencës masat atomike për elementët do t'i numërojmë ato individualisht, domethënë do të konsiderojmë vëllimet e prodhimit të shprehura në nishan.

Më poshtë janë, në rend rritës, prodhimi mesatar vjetor (në mol) të disa prej elementëve më të konsumuar (nivelet e viteve 1980):

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 ,

Karboni zuri një vend dominues falë qymyrit dhe koksit të naftës, të konsumuar kryesisht nga metalurgjia. Diamantet dhe grafiti përbëjnë vetëm një pjesë të vogël të të gjithë karbonit të prodhuar dhe të nxjerrë. Hidrogjeni natyrshëm zuri vendin e dytë, pasi fushat e aplikimit të tij janë jashtëzakonisht të larmishme: metalurgjia, rafinimi i naftës, prodhimi kimik dhe qelqi, si dhe raketa. Hekuri zuri vendin e tretë të nderuar në konkursin tonë, megjithë masën e tij mjaft të lartë atomike.

Më lejoni t'ju kujtoj se po krahasojmë prodhimin e elementeve të shprehur në nishan. Nëse do të bëhej një krahasim në masë, atëherë hekuri do të provonte të ishte lideri i padiskutueshëm. Ajo ka qenë e njohur për njerëzimin që nga kohërat e lashta dhe roli i saj në zhvillimin e përparimit është rritur vazhdimisht. Në mënyrë figurative, uraniumi dhe silikoni i lartpërmendur mund të krahasohen me yjet e rinj që u ndezën në qiellin e shekullit të njëzetë, ndërsa hekuri është një ndriçues i besueshëm që ndriçon të gjithë rrugën e qytetërimit për shumë shekuj. Hekuri është thelbi i gjithë industrisë moderne dhe mund të supozojmë se ky rol do të vazhdojë edhe në shekullin e 21-të.

Është interesante të krahasohen seritë e marra më sipër me prevalencën e elementeve në globit. Këtu janë tetë elementët më të zakonshëm (në rend të rritjes së bollëkut molar): Na, Fe,H, Mg, Ca,Al, Si, O. Natyrisht, modeli është i ndryshëm. Natyra nuk arriti t'i impononte njerëzimit rregullat e saj të lojës. Ne konsumojmë mbi të gjitha jo atë që disponojmë në sasi maksimale, por atë që diktohet nga nevojat e progresit.

Aftësitë e elementeve kimike janë larg të qenit të shterura plotësisht. Pyes veten se cili prej tyre do të jetë më i rëndësishmi në shekullin e 21-të? Është vështirë të parashikohet kjo. Le ta lëmë këtë çështje ta vendosin dhe ta përmbledhin ata që do të festojnë 2101-shin.

Le të kthehemi përsëri në tabelën periodike - një katalog i mrekullueshëm i elementeve kimike. Kohët e fundit, ajo përshkruhet më shpesh në formën e një tabele të zgjeruar. Ky konfigurim është pakrahasueshëm më vizual dhe më i përshtatshëm. Rreshtat horizontale, të quajtura periudha, u bënë më të gjata. Në këtë version, nuk ka më tetë grupe elementësh, si më parë, por tetëmbëdhjetë. Termi "nëngrupe" zhduket, mbeten vetëm grupet. Të gjithë elementët e të njëjtit lloj (ato janë shënuar me ngjyrosje individuale të sfondit) janë rregulluar në mënyrë kompakte. Lantanidet dhe aktinidet, si më parë, vendosen në vija të veçanta.

Tani le të përpiqemi të shikojmë në të ardhmen. Si do të plotësohet më tej tabela periodike? Tabela e treguar më sipër përfundon me aktinidin lawrencium - nr. 103. Le të shqyrtojmë më në detaje pjesën e poshtme të tabelës, duke paraqitur elementë të zbuluar vitet e fundit.

Vetitë kimike të elementit nr. 114, të marra në vitin 1998, mund të parashikohen afërsisht nga pozicioni i tij në tabelën periodike. Ky është një element kalimtar i vendosur në grupin e karbonit dhe vetitë e tij duhet të ngjajnë me plumbin e vendosur sipër tij. Sidoqoftë, vetitë kimike të elementit të ri nuk janë të disponueshme për studim të drejtpërdrejtë - elementi është i fiksuar në sasinë e disa atomeve dhe është jetëshkurtër.

Elementi i fundit i marrë sot - Nr. 118 - i ka të mbushura plotësisht të shtatë nivelet elektronike. Prandaj, është krejt e natyrshme që të jetë në grupin e gazeve inerte - radoni ndodhet mbi të. Kështu, përfundon periudha e 7-të e tabelës periodike. Finalja spektakolare e shekullit!

Gjatë gjithë shekullit të njëzetë. Njerëzimi e ka mbushur në masë të madhe këtë periudhë të shtatë, dhe tani ajo shtrihet nga elementi nr. 87 - Franca - në elementin e saposintetizuar nr. 118 (disa elementë në këtë periudhë nuk janë marrë ende, si nr. 113, 115 dhe 117).

Momenti po vjen, në një kuptim të caktuar, solemn. Nga elementi nr. 119 në tabelën periodike do të fillojë periudha e re, e 8-të. Kjo ngjarje ndoshta do të ndriçojë fillimin e shekullit të ardhshëm. Skema për kompletimin gradual të predhave elektronike është e qartë në terma të përgjithshëm. Gjithçka do të luhet sipas një sistemi tashmë të njohur: në një moment të caktuar, f-elemente që korrespondojnë me lantanide, dhe më pas - analoge d-elemente të quajtura kalimtare. Gjëja më interesante është se elementët e periudhës së 8-të do të fillojnë gjithashtu të plotësojnë një të ri, i cili nuk ekziston për të gjithë elementët e marrë sot. g- niveli. Pra, ata do të shfaqen g-elemente që nuk kanë analoge në tabelën periodike të njohura për ne sot. Ka arsye për të besuar se ato do të paraprijnë f-elementet.

Një ekzaminim i kujdesshëm i tabelës periodike zbulon një harmoni të caktuar në të, e cila nuk vihet re menjëherë. Është falë kësaj harmonie që sistemi ka njëfarë fuqie parashikuese. Le ta vërtetojmë këtë me disa shembuj.

Le të shtrojmë pyetjen: sa pritet g-elementet në periudhën e 8-të? Një llogaritje e thjeshtë ju lejon të zbuloni. Së pari, mbani mend se elektronet janë të vendosura në nivele të caktuara. Numri i niveleve të mundshme për çdo element korrespondon me numrin e periudhës. Nivelet elektronike ndahen në nënnivele të quajtura orbitale dhe të përcaktuara me shkronja të alfabetit latin. s, p, d, f.Çdo nënnivel i ri mund të shfaqet vetëm në një moment të caktuar kur numri atomik arrin një vlerë të caktuar. Çdo nënnivel (ose, me fjalë të tjera, çdo orbital) mund të strehojë jo më shumë se dy elektrone. s-Çdo element mund të ketë vetëm një orbitale; ai ka ose një ose dy elektrone. R-Mund të ketë tre orbitale, prandaj, numri maksimal i mundshëm i elektroneve në to është gjashtë. Pse R-A mund të ketë vetëm tre orbitale? Kjo përcaktohet nga ligjet e mekanikës kuantike. Në bisedën tonë nuk do të fokusohemi në këtë. d-Mund të ketë vetëm pesë orbitale, që do të thotë 10 elektrone.

Emrat e grupeve të elementeve janë dhënë në përputhje me emrat e orbitaleve. Elementet që janë të mbushura me elektrone s- orbitalet quhen s-elementet, nëse janë të mbushura R-orbitalet, pastaj kjo R-elemente, e kështu me radhë. E gjithë kjo duket qartë në tabelë, ku për çdo lloj elementi jepet ngjyra përkatëse e sfondit. Kështu, në secilën periudhë të tabelës janë dy s-elemente, nga gjashtë p- elementet dhe dhjetë d-elementet. Kontrolloni këtë model të thjeshtë në tabelë ( d-elementet shfaqen për herë të parë vetëm në periudhën e 4-të).

Ju ndoshta keni vënë re se numri i orbitaleve të mundshme kur shkoni nga s- për të p- Dhe d- orbitalet kanë një model të thjeshtë. Kjo është një seri numrash tek: 1, 3, 5. Sa numra të mundshëm mendoni se ka? f-orbitalet? Logjika dikton shtatë. Kjo është e vërtetë, dhe ato mund të strehojnë një maksimum prej 14 elektronesh. Do të thotë, f-elementet në një periudhë mund të jenë vetëm 14. Pikërisht ky është numri i lantanideve në tabelë. Aktinoidet gjithashtu f-elemente, dhe ka edhe 14. Tani pyetja kryesore: sa mund të ketë g-orbitalet? Le të zgjasim mendërisht serinë e numrave: 1, 3, 5, 7. Prandaj, g-orbitalet janë nëntë, dhe numri i të mundshmeve g-elementet - 18.

Pra, ne i jemi përgjigjur pyetjes së parashtruar më sipër. E gjithë kjo mund të konfirmohet eksperimentalisht vetëm në të ardhmen e largët. Cili do të jetë numri i të parit? g- element? Nuk është ende e mundur të përgjigjemi pa mëdyshje, pasi rendi në të cilin plotësohen nivelet elektronike mund të mos jetë i njëjtë si në pjesën e sipërme të tabelës. Për analogji me momentin në të cilin shfaqen f-elemente, mund të supozojmë se ky do të jetë elementi nr. 122.

Le të përpiqemi të zgjidhim një çështje tjetër. Sa elementë do të ketë në periudhën e 8-të? Meqenëse shtimi i çdo elektroni korrespondon me shfaqjen e një elementi të ri, thjesht duhet të shtoni numrin maksimal të elektroneve në të gjitha orbitalet nga s përpara g: 2 + 6 + 10 + 14 + 18 = 50. Për një kohë të gjatë kjo supozohej, por llogaritjet kompjuterike tregojnë se në periudhën e 8-të do të ketë jo 50, por 46 elementë.

Pra, periudha e 8-të, e cila, siç besojmë, do të fillojë të mbushet në shekullin e 21-të, do të shtrihet nga elementi nr.119 deri në nr.164. Megjithatë, zbulimi i një elementi të ri është një gjë e pritshme, por jo gjithmonë e parashikueshme. , prandaj duhet përgatitur për faktin se elementi nr.119 do të merret ende pa rënë në duart e lexuesit ky artikull, i cili do t'i shtojë një solemnitet edhe më të madh momentit të ardhjes së shekullit të ri.

Një ekzaminim i kujdesshëm i tabelës periodike na lejon të vërejmë një model tjetër të thjeshtë. R-Elementet shfaqen për herë të parë në periudhën e 2-të, d-elementet - në 4, f-elementet – në të 6-ën. Rezultati është një seri numrash çift: 2, 4, 6. Ky model përcaktohet nga rregullat për mbushjen e predhave elektronike. Tani duhet të kuptoni pse g- elementet do të shfaqen, siç u përmend më lart, në periudhën e 8-të. Një vazhdim i thjeshtë i një serie numrash çift! Ka parashikime me rreze më të gjatë, por ato bazohen në llogaritje mjaft komplekse. Për shembull, tregohet se në periudhën e 9-të do të ketë vetëm 8 elementë, si në të 2-të dhe të 3-të, që është disi e papritur.

Shumë interesante, a ekziston teorikisht elementi i fundit i tabelës periodike? Llogaritjet moderne ende nuk mund t'i përgjigjen kësaj pyetjeje, kështu që ajo nuk është zgjidhur ende nga shkenca.

Ne kemi shkuar mjaft larg në parashikimet tona, ndoshta edhe në shekullin e 22-të, gjë që megjithatë është mjaft e kuptueshme. Përpjekja për të hedhur një vështrim në të ardhmen e largët është një dëshirë krejtësisht e natyrshme për çdo person, veçanërisht në momentin kur jo vetëm shekulli, por edhe mijëvjeçari po ndryshon.

M.M.Levitsky

Shtesat më të fundit në tabelën periodike janë elementet 113 dhe 115, të cilët nuk kanë ende emrat e tyre

Përgatitja e elementeve tepër të rënda 113 dhe 115 1. Një rreze jonesh kalciumi-48 (një e paraqitur) përshpejtohet në shpejtësi të lartë në një ciklotron dhe drejtohet në një objektiv americium-243.

2. Atomi i synuar është americium-243. Një bërthamë e përbërë nga protone dhe neutrone dhe një re elektronike e paqartë që e rrethon

3. Joni i përshpejtuar i kalciumit-48 dhe atomi i synuar (americium-243) menjëherë para përplasjes

4. Në momentin e përplasjes lind një element i ri super i rëndë me numër serial 115, i cili jeton vetëm rreth 0.09 sekonda.

5. Elementi 115 zbërthehet në elementin 113, i cili tashmë jeton për 1.2 sekonda, dhe më pas përgjatë një zinxhiri prej katër kalbëzimi alfa, që zgjat rreth 20 sekonda

6. Prishja spontane e hallkës përfundimtare në zinxhirin e zbërthimit alfa - elementi 105 (dubnium) në dy atome të tjera

Shkencëtarët nga dy qendra kryesore kërkimore bërthamore ruse dhe amerikane braktisën garën e armatimeve dhe, më në fund iu futën biznesit, krijuan dy elementë të rinj. Nëse ndonjë studiues i pavarur konfirmon rezultatet e tyre, elementët e rinj do të quhen "ununtrium" dhe "ununpentium". Kimistë dhe fizikantë në mbarë botën, duke mos u kushtuar vëmendje emrave të shëmtuar, shprehin kënaqësinë për këtë arritje. Ken Moody, kreu i ekipit amerikan me qendër në Livermore laborator kombëtar Lawrence, thotë: "Kështu hapen perspektiva të reja për tabelën periodike."

Tabela periodike të cilës i referohet Moody është një poster i njohur që zbukuron muret e çdo dhome ku mund të takohen më shumë se dy kimistë në të njëjtën kohë. Të gjithë e kemi studiuar në mësimet e kimisë në shkollën e mesme ose në vitet e para të universitetit. Kjo tabelë u krijua për të shpjeguar pse elementë të ndryshëm kombinohen në një mënyrë dhe jo në një tjetër. Elementet kimike vendosen në të në përputhje të rreptë me peshën atomike dhe vetitë kimike. Pozicioni relativ i një elementi ndihmon në parashikimin e marrëdhënieve që do të hyjë me elementët e tjerë. Pas krijimit të 113 dhe 115 numri total të njohura për shkencën elementët arritën në 116 (117, po të llogarisim elementin me numër rendor 118, sinteza e të cilit ishte vërejtur tashmë në Dubna në vitin 2002, por ky zbulim ende nuk është konfirmuar zyrtarisht. - Redaktorët e PM).

Historia e krijimit të tabelës periodike filloi në 1863 (megjithatë, më parë u bënë përpjekje të ndrojtura: në 1817, I.V. Döbereiner u përpoq të kombinonte elementet në treshe, dhe në 1843, L. Gmelin u përpoq ta zgjeronte këtë klasifikim me tetrada dhe pentada. - Editoriali " PM"), kur gjeologu i ri francez Alexandre-Émile Beguyer de Chancourtois i renditi të gjithë elementët e njohur në atë kohë në një zinxhir në përputhje me peshën e tyre atomike. Më pas ai mbështilli një fjongo me këtë listë rreth cilindrit dhe doli që elementë kimikisht të ngjashëm u rreshtuan në kolona. Krahasuar me metodën e provës dhe gabimit - e vetmja qasje kërkimore, e cila u përdor nga kimistët e asaj kohe - ky truk me një fjongo dukej si një hap rrënjësor përpara, megjithëse nuk solli rezultate serioze praktike.

Në të njëjtën kohë, kimisti i ri anglez John A.R. Newlands eksperimentoi në të njëjtën mënyrë me pozicioni relativ elementet. Ai vuri në dukje se grupet kimike përsëriten çdo tetë elementë (si shënimet, kjo është arsyeja pse autori e quajti zbulimin e tij "ligji i oktavave." - redaktorët e PM). Duke besuar se një zbulim i madh ishte përpara, ai me krenari i dha një mesazh Shoqërisë Kimike Britanike. Mjerisht! Anëtarët më të vjetër, më konservatorë të kësaj shoqërie e vranë këtë ide, duke e shpallur absurde dhe për shumë vite u la në harresë. (Nuk duhet të fajësoni shumë shkencëtarët konservatorë - "ligji i oktavave" parashikoi saktë vetitë e vetëm shtatëmbëdhjetë elementëve të parë. - redaktorët e PM).

Ringjallja ruse

Në shekullin e 19-të, shkëmbimi i informacionit shkencor nuk ishte aq aktiv sa është tani. Prandaj, nuk është për t'u habitur që kaluan pesë vjet të tjerë para ringjalljes së idesë së harruar. Këtë herë njohuria erdhi tek kimisti rus Dmitry Ivanovich Mendeleev dhe kolegu i tij gjerman Julius Lothar Meyer. Duke punuar të pavarur nga njëri-tjetri, ata dolën me idenë e renditjes së elementeve kimike në shtatë kolona. Pozicioni i secilit element përcaktohej nga kimikati i tij dhe vetitë fizike. Dhe këtu, siç kishin vënë re më parë de Chancourtois dhe Newlands, elementët u kombinuan spontanisht në grupe që mund të quheshin "familje kimike".

Mendeleev arriti të shikonte më thellë në kuptimin e asaj që po ndodhte. Rezultati ishte një tabelë me qeliza boshe që tregonte saktësisht se ku të kërkoheshin elementë që nuk ishin zbuluar ende. Kjo pasqyrë duket edhe më fantastike nëse kujtojmë se në atë kohë shkencëtarët nuk kishin asnjë ide për strukturën e atomeve.

Gjatë shekullit të ardhshëm, tabela periodike u bë gjithnjë e më informuese. Nga diagrami i thjeshtë i paraqitur këtu, ai është rritur në një fletë të madhe, duke përfshirë gravitetin specifik, vetitë magnetike, pikat e shkrirjes dhe vlimit. Ju gjithashtu mund të shtoni informacione rreth ndërtesës këtu. guaskë elektronike atom, si dhe një listë të peshave atomike të izotopeve, domethënë binjakëve më të rëndë ose më të lehtë që kanë shumë elementë.

Elemente artificiale

Ndoshta lajmi më i rëndësishëm që versionet e para të tabelës periodike u sollën kimistëve ishte një tregues se ku ndodheshin elementët ende të pazbuluar.

Nga fillimi i shekullit të 20-të, dyshimi filloi të rritet në mesin e fizikantëve se atomet nuk janë fare të strukturuara siç mendohej zakonisht. Le të fillojmë me faktin se këto nuk janë fare topa monolitikë, por më tepër struktura vëllimore të shtrira në hapësirën boshe. Sa më të qarta bëheshin idetë për mikrobotën, aq më shpejt mbusheshin qelizat boshe.

Tregimet e drejtpërdrejta të boshllëqeve në tabelë përshpejtuan rrënjësisht kërkimin e elementeve që nuk ishin zbuluar ende, por ishin në të vërtetë të pranishëm në natyrë. Por kur u formua një teori e saktë që përshkruante në mënyrë adekuate strukturën e bërthamës atomike, qasje e re për “plotësimin” e tabelës periodike. U krijua dhe u testua një teknikë për krijimin e elementeve "artificiale" ose "sintetike" duke rrezatuar metalet ekzistuese me rryma të grimcave elementare me energji të lartë.

Nëse i shtoni bërthamës neutrone të pangarkuara elektrike, elementi bëhet më i rëndë, por sjellja e tij kimike nuk ndryshon. Por ndërsa pesha atomike rritet, elementët bëhen gjithnjë e më të paqëndrueshëm dhe fitojnë aftësinë për t'u prishur spontanisht. Kur kjo ndodh, disa neutrone të lira dhe grimca të tjera shpërndahen në hapësirën përreth, por shumica e protoneve, neutroneve dhe elektroneve mbeten në vend dhe riorganizohen në formën e elementeve më të lehta.

Të sapoardhurit në tryezë

Këtë shkurt, studiuesit nga LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) dhe Instituti i Përbashkët Rus për Kërkime Bërthamore (JINR), duke përdorur teknikën e bombardimit atomik të përshkruar më sipër, morën dy elementë krejtësisht të rinj.

E para prej tyre, elementi 115, u mor pasi americium u bombardua me një izotop radioaktiv të kalciumit. (Për referencë, americium, një metal që nuk gjendet shpesh në jetën e përditshme, përdoret në detektorët e tymit të alarmeve të zakonshme të zjarrit.) Bombardimi prodhoi katër atome të elementit 115, por pas 90 milisekondash ata u shpërbënë për të krijuar një tjetër të porsalindur - elementin 113. Këto katër atome jetuan për gati një sekondë e gjysmë përpara se prej tyre të formoheshin elemente më të lehta tashmë të njohura për shkencën. Elementet artificiale rrallë kanë jetëgjatësi - paqëndrueshmëria e tyre e natyrshme është pasojë e numrit të tepërt të protoneve dhe neutroneve në bërthamat e tyre.

Dhe tani - në lidhje me emrat e tyre të vështirë. Disa vite më parë, Unioni Ndërkombëtar i Kimisë së Pastër dhe të Aplikuar (IUPAC), me seli në Research Triangle Park, N.C. dekretoi që elementëve të rinj kimikë t'u jepeshin emra kulturalisht neutralë. Një neutralitet i tillë mund të arrihet nëse përdorni shqiptimin latin të numrit serial të këtij elementi në tabelë periodike. Kështu, numrat 1, 1, 5 do të lexohen "un, un, pent" dhe mbaresa "ium" shtohet për arsye koherence gjuhësore. (Një emër latin neutral dhe simboli përkatës me tre shkronja i jepen elementit përkohësisht derisa Bashkimi Ndërkombëtar i Kimisë së Pastër dhe të Aplikuar të miratojë emrin e tij përfundimtar. Udhëzimet e organizatës, botuar në 2002, janë që zbuluesit kanë përparësi në propozimin e një emri për një element i ri, sipas traditës elementët mund të emërtohen sipas ngjarjeve ose personazheve mitologjike (përfshirë trupat qiellorë), minerale, rajonet gjeografike, vetitë e elementit, shkencëtarë të famshëm. - Redaksia "PM").

Edhe nëse këta elementë të rinj nuk jetojnë shumë dhe nuk gjenden jashtë mureve të laboratorëve, krijimi i tyre do të thotë akoma më shumë sesa thjesht mbushja e qelizave boshe dhe rritja e numrit total të elementeve të njohura për shkencën. "Ky zbulim na lejon të zgjerojmë zbatueshmërinë e parimeve themelore të kimisë," thotë Livermore Shefi Moody, "dhe përparimet e reja në kimi po çojnë në krijimin e materialeve të reja dhe zhvillimin e teknologjive të reja."

Në një reaktor bërthamor me neutrone prej disa MeV, mund të ndodhin reaksione (n,p) dhe(n,a) . Në këtë mënyrë, katër izotopet radioaktive më të rëndësishme 14 C, 32 P, 35 S dhe 3 H formohen nga reaksionet:

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

Në të gjitha këto raste, një izotop radioaktiv i një elementi tjetër kimik formohet nga një element i synuar, dhe kështu bëhet i mundur izolimi i këtyre izotopeve. pa bartës ose me radioaktivitet të specifikuar.

Për të marrë radionuklide, përveç reaktorëve bërthamorë, përdoren gjerësisht burime të tjera të grimcave bombarduese dhe kuantave gama, funksionimi i të cilave bazohet në shfaqjen e reaksioneve të ndryshme bërthamore. Rrjedhat e fuqishme të grimcave të ngarkuara merren duke përdorur përshpejtuesit(elektrostatike, lineare dhe ciklotrone, etj.), në të cilat grimcat e ngarkuara përshpejtohen nën ndikimin e fushave konstante ose të alternuara. Në përshpejtuesit elektrostatikë dhe linearë, grimcat përshpejtohen nga një fushë e vetme elektrike; në ciklotronet, një fushë magnetike vepron gjithashtu njëkohësisht me atë elektrike.

Oriz. Sinkrofazotron

Për të prodhuar neutrone me energji të lartë, përdoren gjeneratorët e neutroneve, të cilët përdorin reaksione bërthamore nën ndikimin e grimcave të ngarkuara, më së shpeshti deuteroneve. (d, n) ose protone (p, n).

Duke përdorur kryesisht përshpejtuesit marrin radionuklide me Z të ndryshëm.

Me përforcues lidhur me progresin vitet e fundit në sintezën e elementeve të reja kimike. Kështu, me rrezatim në një ciklotron me grimca alfa me një energji prej 41 MeV dhe një densitet rreze prej 6 × 10 12 grimca/s einsteinia u përftuan 17 atomet e para mendelevium:

Më pas, kjo i dha shtysë zhvillimit intensiv të metodës së përshpejtimit të joneve të ngarkuara shumëfish. Duke bombarduar uranium-238 në një ciklotron me jone karboni, u përftua kaliforni:

U(C6+,6n)Cf

Sidoqoftë, predha të lehta - jone karboni ose oksigjeni - bënë të mundur përparimin vetëm në elementët 104-10. Me kalimin e kohës, për të sintetizuar bërthama më të rënda, izotopet me numra serialë 106 dhe 107 u përftuan duke rrezatuar izotope të qëndrueshme të plumbit dhe bismutit me jonet e kromit:

Pb(Cr,3n)Sg

209 83 B(Cr,2n)Bh

Në vitin 1985, elementi alfa-aktiv 108-hasium (Hs) u mor në Dubna. rrezatimi me Cf neon-22:

Cf(Ne+4n)Hs

Në të njëjtin vit, në laboratorin e G. Seaborg, ata sintetizuan 109 dhe 110 Elementet nga rrezatimi i uraniumit-235 me bërthamat e argonit 40.

Sinteza e elementeve të mëtejshme u krye duke bombarduar U, curium-248, Es me bërthama Ca.

Sinteza e elementit 114 u krye në vitin 1999 në Dubna nga shkrirja e bërthamave të kalciumit-48 dhe plutonium-244. Bërthama e re, tepër e rëndë ftohet, duke lëshuar 3-4 neutrone dhe më pas kalbet duke emetuar grimca alfa në elementin 110.

Për të sintetizuar elementin 116, u krye një reaksion shkrirjeje midis kurium-248 dhe kalciumit -48. Në vitin 2000, formimi dhe prishja e elementit 116 u regjistrua tre herë. Më pas, pas rreth 0,05 s, bërthama e elementit 116 zbërthehet në elementin 114, e ndjekur nga një zinxhir alfa zbërthehet në elementin 110, i cili prishet spontanisht.

Gjysma e jetës së elementëve të rinj të sintetizuar në kalbje spontane ishte disa mikrosekonda. Duket se vazhdimi i sintezës së elementëve më të rëndë bëhet i pakuptimtë, pasi jetëgjatësia dhe rendimenti i tyre janë shumë të shkurtra. Në të njëjtën kohë, gjysma e jetës së zbuluar të këtyre elementeve doli të ishte shumë më e gjatë se sa pritej. Prandaj, mund të supozohet se me një kombinim të caktuar të protoneve dhe neutroneve, duhet të përftohen bërthama të qëndrueshme me gjysmë jetëgjatësi prej shumë mijëra vjetësh.

Dhe kështu, marrja e izotopeve që nuk gjenden në natyrë është një detyrë thjesht teknike, pasi teorikisht pyetja është e qartë. Ju duhet të merrni një objektiv, ta rrezatoni atë me një rrymë grimcash bombarduese me energjinë e duhur dhe të izoloni shpejt izotopin e dëshiruar. Megjithatë, zgjedhja e një objektivi të përshtatshëm dhe bombardimi i grimcave nuk është aq i lehtë.

Fizikanët nga Laboratori Kombëtar i Livermore në Shtetet e Bashkuara në janar 2016 raportuan përparim në shkrirjen termonukleare të kontrolluar inerciale. Duke përdorur teknologjinë e re, shkencëtarët ishin në gjendje të katërfishonin efikasitetin e instalimeve të tilla. Rezultatet e hulumtimit u publikuan në revistën Nature Physics, dhe u raportuan shkurtimisht nga Laboratori Kombëtar i Livermore dhe Universiteti i Kalifornisë në San Diego. Lenta.ru flet për arritje të reja.

Njerëzit kanë kohë që po përpiqen të gjejnë një alternativë ndaj burimeve të energjisë hidrokarbure (qymyri, nafta dhe gazi). Djegia e karburantit ndot mjedisin. Rezervat e saj po pakësohen me shpejtësi. Rruga për të dalë nga situata - varësia nga burimet ujore, si dhe klima dhe moti - është krijimi i termocentraleve termonukleare. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të arrihet kontrollueshmëria e reaksioneve të shkrirjes termonukleare, të cilat çlirojnë energjinë e nevojshme për njerëzit.

Në reaktorët termonuklearë, elementët e rëndë sintetizohen nga ato të lehta (formimi i heliumit si rezultat i shkrirjes së deuteriumit dhe tritiumit). Reaktorët konvencionalë (bërthamorë), përkundrazi, punojnë në zbërthimin e bërthamave të rënda në ato më të lehta. Por për shkrirjen është e nevojshme të ngrohni plazmën e hidrogjenit në temperatura termonukleare (përafërsisht të njëjta si në bërthamën e Diellit - njëqind milionë gradë Celsius ose më shumë) dhe ta mbani atë në një gjendje ekuilibri derisa të ndodhë një reagim vetë-qëndrueshëm.

Puna po kryhet në dy fusha premtuese. E para shoqërohet me mundësinë e kufizimit të përdorimit të plazmës së nxehtë fushë magnetike. Reaktorët e këtij lloji përfshijnë një tokamak (një dhomë toroidale me mbështjellje magnetike) dhe një yjor. Në një tokamak, një rrymë elektrike kalon përmes një plazme në formën e një kordoni toroidal; në një yjor, një fushë magnetike nxitet nga mbështjelljet e jashtme.

ITER (Reaktori Eksperimental Ndërkombëtar Termonuklear) në ndërtim e sipër në Francë është një tokamak, dhe Wendelstein 7-X, i lëshuar në dhjetor 2015 në Gjermani, është një yjor.

Drejtimi i dytë premtues i shkrirjes termonukleare të kontrolluar lidhet me lazerët. Fizikanët propozojnë përdorimin e rrezatimit lazer për të ngrohur dhe kompresuar me shpejtësi lëndën në temperaturat dhe dendësinë e kërkuar, në mënyrë që, duke qenë në gjendjen e plazmës së mbyllur inercialisht, të sigurojë shfaqjen e një reaksioni termonuklear.

Shkrirja termonukleare e kontrolluar inerciale përfshin përdorimin e dy metodave kryesore të ndezjes së një objektivi të para-ngjeshur: ndikimi - duke përdorur një valë goditëse të fokusuar dhe shpërthimi i shpejtë (shpërthimi nga brenda) i një shtrese hidrogjeni sferike brenda objektivit. Secila prej tyre (në teori) duhet të sigurojë shndërrimin optimal të energjisë lazer në energji pulsuese dhe transferimin e saj të mëvonshëm në një objektiv termonuklear sferik të ngjeshur.

Instalimi në Qendrën Kombëtare të Fusionit me Laser në Shtetet e Bashkuara përdor qasjen e dytë, e cila përfshin ndarjen e fazave të ngjeshjes dhe ngrohjes. Kjo, sipas shkencëtarëve, bën të mundur uljen e densitetit të karburantit (ose masës së tij) dhe sigurimin e faktorëve më të lartë të fitimit. Ngrohja gjenerohet nga një impuls i shkurtër i një lazeri petawatt: një rreze elektronike intensive e transferon energjinë e saj në objektiv. Eksperimentet e raportuara në studimin e fundit u kryen në qytetin e Nju Jorkut në objektin OMEGA-60 në Laboratorin e Energjisë Laserike të Universitetit të Rochester, i cili përfshin 54 lazer me një energji totale prej 18 kiloxhaulësh.

Sistemi i studiuar nga shkencëtarët është i strukturuar si më poshtë. Objektivi është një kapsulë plastike me një shtresë të hollë deuterium-tritium të aplikuar në murin e brendshëm. Kur kapsula rrezatohet me lazer, ajo zgjerohet dhe detyron hidrogjenin që ndodhet brenda saj të tkurret (gjatë fazës së parë), i cili nxehet (gjatë fazës së dytë) në plazmë. Plazma nga deuterium dhe tritium jep rrezatimi me rreze x dhe shtyp mbi kapsulë. Kjo skemë lejon që sistemi të mos avullojë pas rrezatimit nga një lazer dhe siguron ngrohje më uniforme të plazmës.

Në eksperimentet e tyre, shkencëtarët futën bakër në guaskën plastike. Kur një rreze lazer drejtohet në kapsulë, ajo lëshon elektrone të shpejta, të cilat godasin treguesit e bakrit dhe i bëjnë ato të emetojnë rrezet X. Për herë të parë, shkencëtarët ishin në gjendje të paraqisnin një teknikë për vizualizimin e elektroneve të guaskës K, e cila u lejon atyre të gjurmojnë transferimin e energjisë nga elektronet brenda kapsulës dhe, si rezultat, të llogarisin më saktë parametrat e sistemit. Rëndësia e kësaj pune është si më poshtë.

Arritje shkallë të lartë Kompresimi pengohet nga elektronet e shpejta, energjia e të cilave shndërrohet në një pjesë të madhe të rrezatimit të përthithur nga objektivi. Rruga e lirë e grimcave të tilla përkon me diametrin e objektivit, si rezultat i së cilës mbinxehet para kohe dhe nuk ka kohë të ngjesh në densitetin e kërkuar. Studimi bëri të mundur shikimin brenda objektivit dhe gjurmimin e proceseve që ndodhin atje, duke siguruar informacion të ri në lidhje me parametrat lazer të nevojshëm për rrezatimin optimal të objektivit.

Përveç Shteteve të Bashkuara, puna në lidhje me shkrirjen termonukleare inerciale po kryhet edhe në Japoni, Francë dhe Rusi. Në qytetin Sarov, rajoni i Nizhny Novgorod, në bazë të Institutit Kërkimor Shkencor Gjith-Rus të Fizikës Eksperimentale, në vitin 2020 është planifikuar të vihet në funksion instalimi lazer me qëllime të dyfishta UFL-2M, i cili, ndër detyrat e tjera, duhet të përdoret për të studiuar kushtet e ndezjes dhe djegies së karburantit termonuklear.

Efikasiteti i një reaksioni termonuklear përcaktohet si raporti i energjisë së çliruar në reaksionin e shkrirjes ndaj energji totale shpenzuar për ngrohjen e sistemit në temperaturat e kërkuara. Nëse kjo vlerë është më e madhe se një (njëqind për qind), reaktori i shkrirjes lazer mund të konsiderohet i suksesshëm. Në eksperimente, fizikanët arritën të transferojnë deri në shtatë përqind të energjisë së rrezatimit lazer në karburant. Ky është katër herë efikasiteti i sistemeve të ndezjes së shpejtë të arritur më parë. Modelimi kompjuterik ju lejon të parashikoni një rritje të efikasitetit deri në 15 përqind.

Rezultatet e publikuara rrisin shanset që Kongresi i SHBA-së do të zgjerojë fondet për objektet megaxhaule të tilla si Fabrika Kombëtare e Fusionit me Laser në Livermore, e cila kushton më shumë se 4 miliardë dollarë për t'u ndërtuar dhe mirëmbajtur. Pavarësisht nga skepticizmi që shoqëron kërkimin e shkrirjes, ai ngadalë por me siguri po ecën përpara. Në këtë fushë, shkencëtarët përballen me sfida jo thelbësore, por teknologjike që kërkojnë bashkëpunim ndërkombëtar dhe financim adekuat.

Unioni Ndërkombëtar i Kimisë së Pastër dhe të Aplikuar (IUPAC) ka njoftuar se cilët emra i konsideron më të përshtatshëm për katër elementët e rinj të tabelës periodike. Rekomandohet të emërtoni një prej tyre për nder të fizikanit rus, akademikut Yuri Oganesyan. Pak para kësaj, korrespondenti i KSh u takua me Yuri Tsolakovich dhe bëri një intervistë të gjatë me të. Por IUPAC po kërkon nga shkencëtarët që të mos komentojnë deri më 8 nëntor, kur do të shpallen zyrtarisht emrat e rinj. Pavarësisht se emri i kujt figuron në tabelën periodike, mund të themi: Rusia është bërë një nga liderët në garën e transuraniumit, e cila vazhdon për më shumë se gjysmë shekulli.

Yuri Oganesyan. Specialist në fushën e fizikës bërthamore, akademik i Akademisë së Shkencave Ruse, drejtor shkencor i Laboratorit të Reaksioneve Bërthamore në JINR, drejtues i Departamentit të Fizikës Bërthamore në Universitetin e Dubnës. Si nxënës i Georgy Flerov-it ka marrë pjesë në sintezën e ruterfordiumit, dubniumit, detargjiumit, bohriumit etj. Ndër zbulimet e nivelit botëror është i ashtuquajturi. shkrirje e ftohtë bërthama, të cilat doli të ishin një mjet jashtëzakonisht i dobishëm për krijimin e elementeve të rinj.

Në vijat e poshtme të tabelës periodike mund të gjeni lehtësisht uraniumin, numri i tij atomik është 92. Të gjithë elementët e mëvonshëm nuk ekzistojnë në natyrë tani dhe u zbuluan si rezultat i eksperimenteve shumë komplekse.
Fizikanët amerikanë Glenn Seaborg dhe Edwin MacMillan ishin të parët që krijuan një element të ri. Kështu lindi plutoniumi në vitin 1940. Më vonë, së bashku me shkencëtarë të tjerë, Seaborg sintetizoi americium, kurium, berkelium... Vetë fakti i zgjerimit të sistemit periodik nga njeriu është në një farë kuptimi i krahasueshëm me një fluturim në hapësirë.

Vendet kryesore të botës kanë hyrë në garë për të krijuar bërthama super të rënda (nëse dëshirohet, mund të bëhet një analogji me garën hënore, por këtu vendi ynë ka më shumë gjasa të fitojë). Në BRSS, elementi i parë i transuraniumit u sintetizua në vitin 1964 nga shkencëtarët nga Instituti i Përbashkët për Kërkime Bërthamore (JINR) në Dubna, Rajoni i Moskës. Ishte elementi i 104-të - i quajtur rutherfordium. Projekti u drejtua nga një nga themeluesit e JINR, Georgiy Flerov. Në tabelë është përfshirë edhe emri i tij: flerovium, 114. Dhe elementi i 105-të quhej dubnium.

Yuri Oganesyan ishte një student i Flerov dhe mori pjesë në sintezën e rutherfordiumit, dhe më pas dubniumit, seaborgiumit, bohriumit... Sukseset e fizikantëve tanë e bënë Rusinë lider në garën e transuraniumit së bashku me SHBA-të, Gjermaninë, Japoninë (dhe ndoshta i pari mes të barabartëve).

Elementët e rinj në fjalë - 113, 115, 117, 118 - u sintetizuan në 2002-2009 në JINR në ciklotron U-400. Në përshpejtuesit e këtij lloji, rrezet e grimcave të ngarkuara të rënda - protonet dhe jonet - përshpejtohen duke përdorur frekuencë të lartë fushe elektrike, për t'i përplasur më pas me njëri-tjetrin ose me një objektiv dhe për të studiuar produktet e kalbjes së tyre.

Të gjitha eksperimentet u kryen nga bashkëpunime ndërkombëtare pothuajse njëkohësisht në vende të ndryshme. Për shembull, shkencëtarët nga Instituti Japonez RIKEN sintetizuan elementin e 113-të në mënyrë të pavarur nga të tjerët. Si rezultat, atyre iu dha përparësia e hapjes.

Një elementi të ri kimik fillimisht i jepet një emër i përkohshëm, që rrjedh nga numri latin. Për shembull, ununoctium është "njëqind e tetëmbëdhjetë". Pastaj ekipi shkencor - autori i zbulimit - i dërgon propozimet e tij IUPAC. Komisioni po shqyrton argumentet pro dhe kundër. Në veçanti, ajo rekomandon respektimin e rregullave të mëposhtme: “Elementet e sapo zbuluara mund të emërtohen: (a) sipas një karakteri ose koncepti mitologjik (përfshirë një objekt astronomik); (b) me emrin e një minerali ose një substance të ngjashme; (c) me emrin e një lokaliteti ose zonës gjeografike; (d) në përputhje me vetitë e elementit ose (e) me emrin e shkencëtarit..."

Emrat duhet të jenë të lehtë për t'u shqiptuar në shumicën e gjuhëve. gjuhët e njohura dhe përmbajnë informacion që lejon një element të klasifikohet pa mëdyshje. Për shembull, të gjitha transuranët kanë simbole me dy shkronja dhe përfundojnë me "-iy" nëse janë metale: rutherfordium, dubnium, seaborgium, bohrium...

Nëse dy elementët e rinj (115 dhe 118) do të marrin emra "rusë", do të bëhet e qartë në nëntor. Por ka ende shumë eksperimente përpara, sepse sipas hipotezës së ishujve të stabilitetit, ka elementë më të rëndë që mund të ekzistojnë për një kohë relativisht të gjatë. Ata madje po përpiqen të gjejnë elementë të tillë në natyrë, por do të ishte më e saktë nëse Oganesyan i sintetizon ato në një përshpejtues.

Dosja mbi elementet e reja

Numri serial: 113

Si dhe nga kush u zbulua: një objektiv i americium-243 u bombardua me jone kalciumi-48 dhe u përftuan izotopë ununpentium, të cilët u zbërthyen në izotope të elementit 113. Sintetizuar në vitin 2003.

Prioriteti i hapjes: Instituti i Kërkimeve Fizike dhe Kimike (RIKEN), Japoni.

Emri aktual: i pangopur.

Pronat e synuara: metal i shkrihet i rëndë.

Emri i sugjeruar: nihonium (Nh). Ky element ishte i pari që u zbulua në Azi në përgjithësi dhe në Japoni në veçanti. "Nihonii" është një nga dy opsionet për vetë-emrin e vendit. "Nihon" përkthehet "toka e diellit në rritje".

Numri serial: 115

Si dhe nga kush u zbulua: Objektivi i americium-243 u bombardua me jone kalciumi-48. Sintetizuar në vitin 2003. Prioriteti në zbulim: bashkëpunimi i përbërë nga JINR (Rusi), Laboratori Kombëtar i Livermore (SHBA) dhe Laboratori Kombëtar Oak Ridge (SHBA).

Emri aktual: ununpentium.

Pronat e synuara: metal i ngjashëm me bismutin.

Emri i sugjeruar: moscovium (Moscovium, Mc). IUPAC miratoi emrin "Moska" për nder të rajonit të Moskës, ku ndodhen Dubna dhe JINR. Kështu, ky qytet rus mund të lërë gjurmën e tij në tabelën periodike për herë të dytë: dubnium prej kohësh është quajtur zyrtarisht elementi i 105-të.

Numri serial: 117

Si dhe nga kush u zbulua: një objektiv berkelium-249 u bombardua me jone kalcium-48. Sintetizuar në vitin 2009. Prioriteti për zbulim: JINR, Livermore, Oak Ridge.

Emri aktual: ununseptium.

Pronat e synuara: zyrtarisht i referohet halogjeneve si jodi. Pronat aktuale nuk janë përcaktuar ende. Me shumë mundësi, ai kombinon karakteristikat e një metali dhe një jometali.

Emri i sugjeruar: Tenesina (Ts). Në njohje të kontributit të shtetit të Tenesit, SHBA, duke përfshirë Laboratorin Kombëtar Oak Ridge, Universitetin Vanderbilt dhe Universitetin e Tenesit, në sintezën e transuraniumeve.

Numri serial: 118

Si dhe nga kush u zbulua: një objektiv Californium-249 u bombardua me kalcium-48. Sintetizuar në 2002. Prioriteti në zbulim: JINR, Livermore.

Emri aktual: ununoctium.

Pronat e synuara: Nga karakteristikat kimike i referohet gazeve inerte.

Emri i sugjeruar: oganesson (Oganesson, Og). Për nder të mbikëqyrës shkencor Laboratori i Reaksioneve Bërthamore të JINR Yuri Oganesyan, i cili dha një kontribut të madh në studimin e elementeve super të rëndë. Diskutimi publik për emrat e mundshëm do të zgjasë deri më 8 nëntor dhe më pas komisioni do të marrë një vendim përfundimtar.

në "Macja e Schrodingerit"