Kimyoviy elementlar.

Yutuqlar va istiqbollar

D.I.Mendeleevning kimyo faniga bergan taʼrifi hozirgacha toʻgʻri va aniqligicha qolmoqda: “Kimyo – elementlar va kimyoviy birikmalarni oʻrganuvchi fandir”. Kimyoviy elementlar barcha kimyoning asosidir, chunki bugungi kunda ma'lum bo'lganlarning barchasi ulardan tashkil topgan. kimyoviy birikmalar(hozirda 14 milliondan ortiq), shuningdek, bir kun kelib olinadiganlarning hammasi.

Ko'pchilik davriy jadvalning asosiy qismini atrofdagi dunyo ob'ektlari qurilgan elementar "g'ishtlar" ro'yxati sifatida to'g'ri qabul qiladi. Biroq, kimyoviy elementlarni faqat molekulalarni qurish uchun "qurilish materiallari" sifatida ko'rib chiqmaslik kerak, chunki ular sof shaklda ulardan olingan millionlab birikmalardan kam bo'lmagan afzalliklarga ega va ularda juda keng qo'llaniladi. zamonaviy dunyo(bu haqda ko'proq qarang: Kundalik hayotda kimyoviy elementlar. "Kimyo", 1998 yil, 42-son).

Qattiq terminologiyaga rioya qilgan holda, biz shuni ta'kidlaymizki, kimyoviy element davriy jadvaldagi lotin belgisi yoki ma'lum bir atomdir, ammo keyingi tadqiqotlar kimyoviy element bilan emas, balki faqat atomlardan tashkil topgan oddiy modda bilan olinishi va amalga oshirilishi mumkin. bir xil turdagi. Ingliz tilidagi adabiyotda bu oddiyroq: ikkalasi ham bir so'z bilan ataladi - element. Shuning uchun biz ushbu so'zning ruscha analogini keng ma'noda qo'llaymiz.

Asr natijalarini sarhisob qilar ekanmiz, avvalo, joriy asrda davriy jadval qanday yangi elementlar bilan to'ldirilganligini ko'rib chiqamiz. O'tgan asrning oxiriga kelib, D.I.Mendeleev jadvalida 80 ga yaqin element mavjud edi. 20-asr boshlari mukofoti bilan taqdirlandi Nobel mukofoti V. Ramzi inert gazlarni kashf etgani uchun (1904); ammo bunday voqea har doim ham shunday tantanali ravishda nishonlanmagan. Yana ikkita element - radiy va poloniyning ishlab chiqarilishi xuddi shu tarzda qayd etilgan (M. Sklodovska-Kyuri, 1911 yil Nobel mukofoti).

1927 yilda reniy olindi. Bu yangi elementlarning kashf etilishi tarixidagi noyob bosqich edi, chunki reniy tabiatda topilgan oxirgi barqaror kimyoviy element edi. Keyin hamma narsa ancha murakkablashdi, chunki keyingi barcha elementlarni faqat yadroviy reaktsiyalar yordamida olish mumkin edi.

Jadvalning o'rtasida joylashgan to'rtta bo'sh katakni uran bilan to'ldirish uchun ancha vaqt kerak bo'ldi (bu haqda qarang: Kimyo tarixidagi xatolar va noto'g'ri tushunchalar. "Kimyo", 1999 yil, 8-son). Texnetiy - element No 43 - 1937 yilda og'ir vodorod (deyteriy) yadrolari bilan molibden plastinkasini uzoq vaqt nurlantirish natijasida olingan. 87-sonli element - fransiy - 1939 yilda tabiiy aktiniyning radioaktiv parchalanish mahsulotlarida topilgan. 85-raqamli element - astatin - 1940 yilda vismutni geliy yadrolari bilan bombardimon qilish natijasida olingan. 61-sonli element prometiy 1945 yilda uranning parchalanish mahsulotlaridan ajratilgan. Keyinchalik, yadro sintezi reaktsiyalari yordamida jadvalning 7-davrasi asta-sekin urandan keyingi elementlar bilan to'ldirila boshladi. Nom olgan oxirgi kimyoviy element № 109 edi. 110-raqamdan boshlab elementlar faqat atom raqamlari bilan belgilanadi.

Aytishimiz mumkinki, yigirmanchi asr boshlanganidan kam emas, tantanali ravishda tugaydi. 1998 yil dekabr oyida Dubna shahrida plutoniy izotopini tezlashtirilgan kaltsiy ionlari nurlari bilan nurlantirish yo'li bilan yangi element № 114 olindi. Agar o'zaro ta'sir qiluvchi ikkita yadro - plutoniy va kaltsiyning protonlari sonini jamlasak, biz 94 + 20 = 114 ni olamiz. Bu element raqami 114 ga to'g'ri keladi. Biroq, massasi 244 + 48 = 292 bo'lgan yadro hosil bo'ldi. beqaror bo'lish. U uchta neytron chiqaradi va izotop hosil qiladi.Dastlabki hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, 114-sonli element, shuningdek, hozircha erishib bo'lmaydigan №126 va 164-sonli elementlar barqarorlik orollari deb ataladigan qismga tushishi kerak. 114-sonli elementga nisbatan bu tasdiqlandi. Uning ishlash muddati 0,5 daqiqadan ko'proqni tashkil etadi, bu esa bunday o'ta og'ir atom uchun juda katta qiymatdir. 1999 yilda Berkli laboratoriyasida (AQSh) qo'rg'oshinni kripton ionlari bilan bombardimon qilish yo'li bilan 118-sonli element olindi. Uning ishlash muddati millisekundlarga teng. U parchalanib ketganda, u 116-sonli yangi beqaror elementni hosil qiladi, u tezda 114-sonli barqarorroq elementga aylanadi.

Shunday qilib, bugungi kunda davriy jadval 118-element bilan tugaydi. Yangi elementlarni sintez qilish bo'yicha tajribalar juda ko'p mehnat talab qiladi va ancha uzoq davom etadi. Gap shundaki, atomlarning elektron qobiqlaridan o'tib, snaryad yadrolari sekinlashadi va energiyani yo'qotadi. Bundan tashqari, sintez paytida hosil bo'lgan yadro ko'pincha ikkita engil yadroga parchalanadi. Faqat kamdan-kam hollarda u bir nechta neytronlarni chiqaradi (masalan, 114-sonli elementni olishda) va kerakli og'ir yadroni hosil qiladi. Qiyinchiliklarga qaramay, yangi elementlarni sintez qilishga qaratilgan tajribalar davom etmoqda.

Bugungi kunga qadar to'plangan kimyoviy elementlarning barcha boyliklarini hisobga olib, keling, asrni sarhisob qilishga harakat qilaylik. Keling, bugungi kunda ma'lum bo'lgan barcha kimyoviy elementlar o'rtasida o'ziga xos raqobatni o'tkazamiz va ularning qaysi biri 20-asrda tugaganini aniqlashga harakat qilaylik. eng muhimi. Boshqacha qilib aytganda, biz faqat tsivilizatsiya darajasini oshirishga va taraqqiyotning rivojlanishiga eng ko'p hissa qo'shgan elementlarni ta'kidlaymiz.

Faqat ikkita aniq rahbar bor. Birinchisi Uran, kim butunlay yangi yaratgan ilmiy intizom- yadro fizikasi va insoniyatni ulkan energiya zahiralari bilan ta'minladi. Ko'pchilik bunday etakchilikni munozarali deb bilishi mumkin. Uran insoniyatga yadro qurolidan foydalanishning ayanchli oqibatlarini, atom elektr stantsiyalari (AES) avariyasi va yadroviy chiqindilarni yo'q qilish muammosini kutishdi.

Bu qo'rquvlarning barchasi yaxshi asosga ega, ammo keling, masalani batafsil ko'rib chiqaylik.

Yadro qurolidan foydalanish tahdidiga kelsak, insoniyat bu muammoni doimiy ravishda o'z qarashlari doirasida ushlab turadi. Bunday qurollarni ishlab chiqarish va ishlatishni to'liq taqiqlash bilan bog'liq barcha masalalar muqarrar ravishda kelajakda hal qilinishi kerak. Atom energiyasidan tinch maqsadlarda foydalanish masalasi yanada murakkab va munozarali hisoblanadi. 1986 yil 26 apreldagi Chernobil fojiasi barcha odamlarning qalblari "radiatsiya" va "ta'sir qilish" so'zlaridan xavotir bilan siqilishiga olib keldi. Butun dunyoda atom energetikasiga bo'lgan ishonch larzaga keldi.

Atom elektr stansiyalaridan butunlay voz kechish kerak emasmi? Avvaliga bu sodir bo'ladigandek tuyuldi. Ko'pgina mamlakatlar yangi stantsiyalar qurish zarurligini qayta ko'rib chiqishga kirishdilar. O'tkazilgan referendumlar shuni ko'rsatdiki, aholining aksariyati atom energiyasidan foydalanishdan voz kechish zarur, deb hisoblaydi. Biroq, sodir bo'lgan hamma narsani xotirjam, hushyor tahlil qilish asta-sekin turli xil xulosalarga olib keldi. Avariyalar darajasi bo'yicha atom elektr stansiyalari ko'p miqdorda elektr energiyasi ishlab chiqaradigan barcha zamonaviy manbalar orasida deyarli oxirgi o'rinda turadi. Bundan tashqari, atom elektr stansiyalarining ishlashi paytida halok bo'lganlar soni oziq-ovqat va to'qimachilik sanoatidagidan ham pastroq.

Atom energetikasi rivojlanishi tarixidagi eng yirik bo'lgan Chernobil avariyasi oqibatlarini hisobga olgan holda ham bu rasm o'zgarmadi. Bu, birinchi navbatda, foydalanish qoidalarini qo'pol ravishda buzish tufayli sodir bo'ldi: reaktorda reaktsiyani inhibe qiluvchi qabul qilib bo'lmaydigan darajada kam miqdordagi kadmiy tayoqchalari mavjud edi. Bundan tashqari, stansiyada radioaktiv moddalarning atmosferaga tarqalishini oldini olish uchun himoya qopqog'i bo'lmagan. Natijada, eng yomon variantlardan biri amalga oshirildi. Shunga qaramay, radioaktiv moddalarning atmosferaga chiqishi ularning reaktorda to'plangan umumiy miqdorining 3,5% dan oshmadi. Albatta, hech kim bu bilan yarashish mumkin deb o'ylamaydi. Keyinchalik atom elektr stantsiyasining xavfsizligini nazorat qilish tizimlari sezilarli darajada qayta ko'rib chiqildi. Hozirgi vaqtda yirik tadqiqot va ishlanmalar ularning baxtsiz hodisalarsiz ishlashini oshirishga qaratilgan. Reaktor boshqaruvi jinoiy beparvolikdan ham, terrorchilarning ehtimoliy zararli rejalaridan ham ishonchli tarzda bloklanishi kerak. Bundan tashqari, barcha yangi qurilgan stantsiyalar radioaktiv moddalarning kirib kelishini oldini olish uchun himoya qopqoqlari bilan jihozlanadi. muhit.

Hech kim yadroviy reaktorlar xavfini kamaytirmoqchi emas. Biroq, biz xohlaymizmi yoki yo'qmi, tsivilizatsiya rivojlanishidagi barcha to'plangan tajriba muqarrar ravishda ma'lum bir xulosaga olib keladi.

Insoniyat tarixida hech qachon taraqqiyot yutuqlaridan faqat ma'lum bir xavf tug'dirgani uchun voz kechgan hol bo'lmagan. Bug 'qozonlarining portlashi, temir yo'l va samolyot halokati, avtohalokatlar va elektr toki urishi insoniyatning ushbu texnik vositalardan foydalanishni taqiqlashiga olib kelmadi. Natijada, ularning xavfsizligini oshirishga qaratilgan ishlarning intensivligi faqat oshdi. Taqiqlar faqat har xil turdagi qurollar uchun amalga oshirildi. Yadro energiyasi bilan ham xuddi shunday.

Haqiqatan ham yangi atom elektr stansiyalari quriladimi? Ha, bu muqarrar, chunki yirik shaharlar (Moskva, Sankt-Peterburg) tomonidan iste'mol qilinadigan elektr energiyasining to'rtdan bir qismidan ko'prog'i atom elektr stantsiyalarida ishlab chiqariladi. G'arb davlatlari bu ko'rsatkich yuqoriroq). Insoniyat endi bu yangi energiya turini rad eta olmaydi. Ishonchli tashkil etilgan holda, atom elektr stantsiyalari, shubhasiz, poezdlarni uglevodorod yoqilg'isi bilan iste'mol qiladigan va atmosferani ko'mir va neftning yonish mahsulotlari bilan ifloslantiradigan issiqlik stansiyalariga nisbatan foyda keltiradi.
Gidroelektrostantsiyalar o'rmonlar va haydaladigan yerlarni botqoqlikka aylantiradi va ulkan hududdagi barcha hayotning tabiiy bioritmini buzadi. Atom elektr stansiyalari ishlash uchun beqiyos qulayroqdir. Ular ko'mir konlaridan uzoqda va gidroenergetika manbalari bo'lmagan joylarda joylashtirilishi mumkin. Yadro yoqilg'isi har olti oyda bir martadan ko'p bo'lmagan holda almashtiriladi. Yoqilg'i sarfini quyidagi ko'rsatkich yordamida baholash mumkin. 1 g uran izotoplarining bo'linishi 2800 kg uglevodorod yoqilg'isining yonishi bilan bir xil miqdorda energiya chiqaradi. Boshqacha aytganda, 1 kg yadro yoqilg'isi ko'mir poezdini almashtiradi.

Shu bilan birga, jahon uran zahiralarida mavjud gaz, neft va ko‘mir zahiralarining energiya resurslaridan millionlab marta ko‘p to‘plangan energiya mavjud. Energiya manbalariga bo‘lgan ehtiyojning ortib borayotganligini hisobga olsak, yadro yoqilg‘isi o‘n minglab yillar davom etadi. Shu bilan birga, uglevodorod xomashyosidan turli organik mahsulotlarni sintez qilish uchun ancha samarali foydalanish mumkin.

Ishlatilgan yadro yoqilg'isi chiqindilari bilan nima qilish kerakligi darhol savol tug'iladi. Ko'p odamlar, ehtimol, bunday chiqindilarni ko'mish muammolari haqida eshitgan. Intensiv ilmiy ishlar bu muammoni hal qilish uchun (insoniyat odatda buni biroz kechikish bilan amalga oshiradi). Istiqbolli yo'llardan biri - yoqilg'ini qayta ishlab chiqaradigan yadro reaktorlarini qurish. An'anaviy yadroviy reaktorlarda uran izotopi 238 U o'ziga xos balast bo'lib, asosiy reaktsiya 235 U izotopi ishtirokida sodir bo'ladi, aytmoqchi, tabiiy uranda juda kichik (1% dan kam). Biroq, kam faol 238 U yadroviy reaktorda ma'lum miqdorda bo'lib, chiqarilgan neytronlarning bir qismini ushlab, natijada plutoniy 239 Pu hosil qilishi mumkin, bu o'zi yadro yoqilg'isi bo'lib, samaradorligi 235 U dan kam emas.

Ko'pgina yadroviy transformatsiyalarning sxemalari oddiy va tushunarli. Kimyoviy element belgisi oldiga ikkita indeks qo'yiladi. Yuqoridagisi yadro massasini, ya'ni proton va neytronlar yig'indisini, pastki qismi protonlar sonini, ya'ni yadroning musbat zaryadini bildiradi. Reaksiya tenglamasini yozishda siz oddiy qoidaga amal qilishingiz kerak - tenglamaning har ikki tomonidagi protonlar va elektronlar zaryadlarining umumiy miqdori teng bo'lishi kerak. Bundan tashqari, siz yadro kimyosining oddiy tenglamalaridan birini bilishingiz kerak - neytron proton va elektronga parchalanishi mumkin: n 0 = p + + e – .

238 U ni 239 Pu ga aylantirish sxemasi shunday ko'rinadi, buning natijasida kelajakda tabiiy uranning barcha zahiralarini yoqilg'i sifatida to'liq ishlatish mumkin bo'ladi:

Birinchi tenglama neytronning uran yadrosi tomonidan tutilishi va o'ta beqaror uran izotopi hosil bo'lishini ko'rsatadi. Oraliq bosqich - neptuniyning beqaror izotopining shakllanishi va parchalanishi. Ikkinchi va uchinchi tenglamalarda neytron protonga (yadroda qoladi) va elektron shaklida chiqariladi. b - radiatsiya. Bu radioaktiv moddalar chiqaradigan elektronlar oqimining an'anaviy nomi. Natijada, o'sha reaktorlarda yadro yoqilg'isi sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan yarimparchalanish davri 24 ming yil bo'lgan juda barqaror plutoniy izotopi hosil bo'ladi.

Shunday qilib, chiqindilarni yo'q qilish muammosi bir muncha vaqtga qoldiriladi, ammo to'liq bartaraf etilmaydi, ammo, qoida tariqasida, uni hal qilish mumkin.

Reaktor ishlaganda uran yadrosi parchalanib, massasi kamroq boʻlgan turli elementlarning radioaktiv izotoplarini hosil qiladi. Asosiy izotoplari kobalt 60 Co, stronsiy 90 Sr va seziy 137 Cs, prometiy 147 Pm, texnetiy 99 Tc. Ulardan ba'zilari, masalan, o'smalarni davolashda (kobalt qurollari), urug'larni ekishdan oldin stimulyatsiya qilishda va hatto sud tibbiyotida allaqachon qo'llanilgan. Qo'llashning yana bir sohasi oziq-ovqat va tibbiy mahsulotlarni sterilizatsiya qilishdir, chunki ular tomonidan chiqariladigan izotoplar b - va g - nurlanish nurlangan moddada radioaktivlik paydo bo'lishiga olib kelmaydi.

Bundaylarga asoslanib ijod qilish juda jozibali b -emitentlar elektr energiyasi manbalaridir. Ta'sir ostida b -nurlar (ya'ni, elektronlar oqimi) kremniy yoki germaniy kabi yarimo'tkazgich moddalarida potentsial farq paydo bo'ladi. Bu, masalan, 147 Pm izotopi asosida ko'p yillar davomida qayta zaryadlanmasdan ishlaydigan elektr tokining uzoq muddatli manbalarini yaratishga imkon beradi.

Yadro reaktori o'z-o'zidan parchalanish paytida hosil bo'lganlardan tashqari, turli xil elementlarning izotoplarini yo'naltirilgan sintez qilish uchun bir xil reaksiya kolbasi kabi ishlatilishi mumkin. Yadro reaktorida turli moddalar maxsus kapsulalarga joylashtiriladi, ular neytronlar bilan intensiv nurlanadi, natijada tegishli izotoplar hosil bo'ladi. Shu tarzda olingan g -tuliy va itterbiyning faol izotoplari, shuningdek reaktorlarda hosil bo'lgan texnetiy izotoplari katta hajmli rentgen apparatlari o'rnini bosadigan ixcham mobil qurilmalarni yaratish uchun ishlatiladi. Ular nafaqat tibbiy maqsadlarda diagnostika, balki turli tuzilmalar va jihozlarning kamchiliklarini aniqlash maqsadida texnologiya ehtiyojlari uchun ham qo'llanilishi mumkin.

Shunday qilib, radioaktiv chiqindilarda sezilarli darajada sarflanmagan energiya zaxiralari mavjud bo'lib, uni qazib olish usullari yanada takomillashtiriladi.

Xulosa qiling. Uran barcha boshqa elementlar orasida muhim o'rinni egallaydi. Uning sharofati bilan 20-asrda yangi ilmiy yo'nalish - yadro fizikasi yaratildi va amalda tugamaydigan energiya manbai topildi.

Yigirmanchi asrda alohida rol o'ynaydigan ikkinchi element kremniy. Uning ahamiyatini isbotlash qiyin bo'lmaydi, chunki uran bilan bo'lgani kabi turli xil qorong'u qo'rquvlar bilan bog'liq emas. Asrning ikkinchi yarmida katta hajmli vakuumli elektron kompyuterlar ixcham kompyuterlar bilan almashtirildi. Kompyuterning miyasi - protsessor o'ta toza kremniy kristalidan qilingan. Kremniyning yarimo'tkazgichli xususiyatlari uning asosida barcha zamonaviy kompyuterlarning asosini tashkil etuvchi miniatyura ultra tez hisoblash qurilmalarini yaratishga imkon berdi. Albatta, kompyuter ishlab chiqarishda ko'plab zamonaviy texnologiyalar va turli moddalar, lekin biz faqat kimyoviy elementlar haqida gapirganimiz sababli, kremniyning eksklyuziv roli aniq.

Ko'rinib turibdiki, biz hozir kuchli rivojlanayotgan jarayonning boshlang'ich bosqichida turibmiz - inson faoliyatining tom ma'noda barcha sohalarida kompyuterlarning bo'ronli tarqalishi. Bu shunchaki texnologik taraqqiyot bosqichi emas. Kuzatilgan natija uranga qaraganda ancha ta'sirli, chunki nafaqat yangi texnik vositalarning rivojlanishi, balki insoniyatning turmush tarzi va fikrlash tarzida ham o'zgarishlar yuz bermoqda.

Kompyuterlar uylarga qat'iyat va g'ayrat bilan kirib, har bir oila a'zosini, ayniqsa, yosh avlodni o'ziga jalb qilmoqda. Ko'z o'ngimizda ma'lum darajada inson psixologiyasini qayta qurish jarayoni sodir bo'lmoqda. Kompyuterlar asta-sekin televizor va videomagnitofonlarni almashtirmoqda, chunki ko'pchilik bo'sh vaqtlarining ko'p qismini ularga bag'ishlaydi. Ular ijodkorlik va dam olish uchun ajoyib imkoniyatlarni ochib beradi.

Kompyuterlarning imkoniyatlari juda katta va shuning uchun ular olimlar, yozuvchilar, shoirlar, musiqachilar, dizaynerlar, shaxmatchilar va fotosuratchilarning ishida ajralmas bo'lib qoladi. Ular jumboqlar va strategiya o'yinlari muxlislarini, shuningdek, chet tillarini o'rganishni xohlaydiganlarni va uy pishirishni sevuvchilarni butunlay hayratda qoldirdi. Jahon axborot tarmog'i Internet kompyuterlarning imkoniyatlarini tom ma'noda ikki baravar oshirdi. Har qanday ma'lumot va ma'lumot manbalari, adabiy va ensiklopedik nashrlar mavjud bo'ldi; ammo umumiy manfaatlar bilan bog'langan odamlar o'rtasida muloqot qilish uchun ajoyib imkoniyat paydo bo'ldi. Natijada, ko'pchilik odamlar o'zlarining uy hayvonlariga bo'lgan sevgisi bilan taqqoslanadigan o'z kompyuterlariga nisbatan mehr hissini his qilishadi.

Yarimo'tkazgich xususiyatlariga ko'ra kremniyning qo'shimcha afzalliklarini qayd etmaslik mumkin emas. Ulardan birini biroz oldin aytib o‘tgandik. Bu o'zgartirish uchun imkoniyatdir b - elektr energiyasiga radiatsiya. Ikkinchi juda qimmatli xususiyat quyosh panellarida amalga oshiriladi - kunduzgi yorug'likni elektr energiyasiga aylantirish qobiliyati. Hozirgi vaqtda u kalkulyatorlar va kosmik kemalarni quvvatlantirish uchun kam quvvatli qurilmalarda qo'llaniladi. Yaqin kelajakda yanada kuchli quyosh panellari kundalik hayotda keng qo'llanilishini topadi.

Shunday qilib, kremniy qisman uran yetakchi bo'lgan energetika sohasiga ham bostirib kirmoqda. Shunday qilib, bizning tanlovimizning ikkinchi g'olibi - yarim o'tkazgichlar va kompyuter texnologiyalari davrini ochgan kremniy.

Kimyoviy elementlar o'rtasidagi raqobat boshqa parametrlarga ko'ra tashkil etilishi mumkin. Keling, savolni boshqacha qo'yaylik. Qaysi biri kimyoviy elementlar(sizga eslatib o'tamanki, biz kimyoviy birikmalar haqida o'ylamaymiz) insoniyat eng ko'p iste'mol qiladigan narsami? Shubhasiz, eng ko'p ishlab chiqaradigan. Raqobat adolatli bo'lishi uchun keling, farq effektini olib tashlaymiz atom massalari elementlar uchun biz ularni alohida hisoblaymiz, ya'ni mollarda ifodalangan ishlab chiqarish hajmlarini ko'rib chiqamiz.

Quyida eng ko'p iste'mol qilinadigan elementlarning o'rtacha yillik ishlab chiqarilishi (mollarda) o'sish tartibida keltirilgan (1980 yillar darajasi):

Vt – 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 ,

Uglerod, asosan, metallurgiya tomonidan iste'mol qilinadigan ko'mir va neft koksi tufayli dominant o'rinni egalladi. Olmos va grafit ishlab chiqarilgan va qazib olingan barcha uglerodning faqat kichik bir qismini tashkil qiladi. Vodorod tabiiy ravishda ikkinchi o'rinni egalladi, chunki uni qo'llash sohalari juda xilma-xil: metallurgiya, neftni qayta ishlash, kimyo va shisha ishlab chiqarish, shuningdek raketasozlik. Temir juda yuqori atom massasiga qaramay, bizning tanlovimizda faxrli uchinchi o'rinni egalladi.

Eslatib o'taman, biz mollarda ifodalangan elementlarning ishlab chiqarilishini taqqoslaymiz. Agar taqqoslash ommaviy ravishda amalga oshirilgan bo'lsa, unda temir so'zsiz yetakchi ekanligini isbotlaydi. U insoniyatga qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lib, taraqqiyot taraqqiyotidagi roli doimiy ravishda ortib bormoqda. Majoziy ma’noda yuqorida tilga olingan uran va kremniyni yigirmanchi asr osmonida charaqlagan yangi yulduzlarga qiyoslash mumkin, temir esa ko‘p asrlar davomida butun tsivilizatsiya yo‘lini yorituvchi ishonchli yoritgichdir. Temir barcha zamonaviy sanoatning yadrosidir va biz bu rol XXI asrda davom etadi deb taxmin qilishimiz mumkin.

Yuqorida olingan qatorlarni elementlarning tarqalishi bilan solishtirish qiziq globus. Bu erda sakkizta eng keng tarqalgan element (molyar ko'plikni oshirish tartibida): Na, Fe,H, Mg, Ca,Al, Si, O. Shubhasiz, naqsh boshqacha. Tabiat o'z o'yin qoidalarini insoniyatga yuklay olmadi. Biz eng ko'p miqdorda mavjud bo'lgan narsani emas, balki taraqqiyot ehtiyojlari bilan bog'liq narsalarni iste'mol qilamiz.

Kimyoviy elementlarning imkoniyatlari to'liq tugamaydi. Qiziq, ulardan qaysi biri 21-asrda eng ahamiyatli bo'ladi? Buni oldindan aytish qiyin. Keling, bu masalani 2101 yilni nishonlaydiganlar hal qilish va xulosa qilish uchun qoldiraylik.

Keling, yana davriy jadvalga qaytaylik - kimyoviy elementlarning ajoyib katalogi. So'nggi paytlarda u ko'pincha kengaytirilgan jadval shaklida tasvirlangan. Ushbu konfiguratsiya beqiyos darajada vizual va qulayroqdir. Davrlar deb ataladigan gorizontal qatorlar uzunroq bo'ldi. Ushbu versiyada avvalgidek sakkizta elementlar guruhi emas, balki o'n sakkiztasi mavjud. "Kichik guruhlar" atamasi yo'qoladi, faqat guruhlar qoladi. Bir xil turdagi barcha elementlar (ular alohida fon bo'yash bilan belgilangan) ixcham tarzda joylashtirilgan. Lantanidlar va aktinidlar, avvalgidek, alohida chiziqlarga joylashtiriladi.

Endi kelajakka qarashga harakat qilaylik. Davriy jadval keyinchalik qanday to'ldiriladi? Yuqorida ko'rsatilgan jadval aktinid lawrencium bilan tugaydi - No 103. Keling, jadvalning pastki qismini batafsilroq ko'rib chiqamiz, so'nggi yillarda kashf etilgan elementlar bilan tanishamiz.

1998 yilda olingan № 114 elementning kimyoviy xossalarini uning davriy jadvaldagi o'rni bilan taxmin qilish mumkin. Bu uglerod guruhida joylashgan o'tish elementi bo'lib, uning xususiyatlari uning ustida joylashgan qo'rg'oshinga o'xshash bo'lishi kerak. Biroq, yangi elementning kimyoviy xossalari to'g'ridan-to'g'ri o'rganish uchun mavjud emas - element bir necha atomlar miqdorida fiksatsiyalangan va qisqa muddatli.

Bugun olingan oxirgi element - № 118 - barcha yetti elektron daraja to'liq to'ldirilgan. Shuning uchun u inert gazlar guruhida bo'lishi tabiiy - radon uning ustida joylashgan. Shunday qilib, davriy sistemaning 7-davrasi yakunlandi. Asrning ajoyib finali!

Yigirmanchi asr davomida. Insoniyat asosan bu ettinchi davrni to'ldirdi va endi u 87-sonli elementdan - Frantsiyadan - yangi sintez qilingan 118-sonli elementga qadar (bu davrda ba'zi elementlar hali olinmagan, masalan, No 113, 115 va 117).

Vaqt ma'lum ma'noda tantanali ravishda keladi. Davriy sistemaning 119-sonli elementidan yangi, 8-davr boshlanadi. Bu voqea, ehtimol, keyingi asrning boshini yoritadi. Elektron qobiqlarni bosqichma-bosqich yakunlash sxemasi umumiy ma'noda aniq. Hamma narsa allaqachon ma'lum bo'lgan tizim bo'yicha o'ynaladi: ma'lum bir vaqtda, f-lantanidlarga mos keladigan elementlar, keyin esa - analoglar d-o'tish davri deb ataladigan elementlar. Eng qizig'i shundaki, 8-davrning elementlari ham yangisini to'ldirishni boshlaydi, bu bugungi kunda olingan barcha elementlar uchun mavjud emas. g-Daraja. Shunday qilib, ular paydo bo'ladi g-bugungi kunda bizga ma'lum bo'lgan davriy sistemada o'xshashi bo'lmagan elementlar. Ular oldinda bo'ladi, deb ishonish uchun asos bor f-elementlar.

Davriy jadvalni sinchiklab o'rganib chiqilsa, undagi ma'lum bir uyg'unlik aniqlanadi, bu darhol sezilmaydi. Aynan shu uyg'unlik tufayli tizim qandaydir bashoratli kuchga ega. Buni bir nechta misollar bilan tasdiqlaylik.

Keling, savol beraylik: qancha kutilgan g-8-davrdagi elementlar? Oddiy hisoblash sizga buni aniqlashga imkon beradi. Birinchidan, elektronlar ma'lum darajalarda joylashganligini unutmang. Har bir element uchun mumkin bo'lgan darajalar soni davr raqamiga mos keladi. Elektron darajalar orbital deb ataladigan va lotin alifbosi harflari bilan belgilanadigan pastki darajalarga bo'linadi s, p, d, f. Har bir yangi kichik daraja faqat atom raqami ma'lum bir qiymatga yetganda, belgilangan vaqtda paydo bo'lishi mumkin. Har bir pastki daraja (yoki boshqacha aytganda, har bir orbital) ikkitadan ko'p bo'lmagan elektronni sig'dira oladi. s- Har bir element faqat bitta orbitalga ega bo'lishi mumkin, u bitta yoki ikkita elektronga ega. R- Uchta orbital bo'lishi mumkin, shuning uchun ulardagi elektronlarning maksimal mumkin bo'lgan soni oltitaga teng. Nima uchun R- faqat uchta orbital bo'lishi mumkinmi? Bu kvant mexanikasi qonunlari bilan belgilanadi. Suhbatimizda biz bunga e'tibor qaratmaymiz. d- Faqat beshta orbital bo'lishi mumkin, bu 10 ta elektronni bildiradi.

Elementlarning guruh nomlari orbital nomlariga mos ravishda beriladi. Elektronlar bilan to'ldirilgan elementlar s- orbitallar deyiladi s-elementlar, agar to'ldirilgan bo'lsa R-orbitallar, keyin bu R-elementlar va boshqalar. Bularning barchasi jadvalda aniq ko'rinadi, bu erda elementning har bir turi uchun tegishli fon rangi berilgan. Shunday qilib, jadvalning har bir davrida ikkitadan bor s-elementlar, har biri oltita p- elementlar va o'n d-elementlar. Jadvaldagi ushbu oddiy naqshni tekshiring ( d-elementlar birinchi marta faqat 4-davrda paydo bo'ladi).

Siz ketayotganda mumkin bo'lgan orbitallar soniga e'tibor bergandirsiz s- Kimga p- Va d- orbitallar oddiy naqshga ega. Bu toq sonlar qatori: 1, 3, 5. Sizningcha, nechta mumkin bo'lgan sonlar mavjud? f-orbitallar? Mantiq yettilikni buyuradi. Bu to'g'ri va ular maksimal 14 ta elektronni sig'dira oladi. Ma'nosi, f-bir davrdagi elementlar faqat 14 ta bo'lishi mumkin. Bu jadvaldagi lantanidlar soni. Aktinoidlar ham f-elementlar va ularning 14 tasi ham bor.Endi asosiy savol: nechta bo'lishi mumkin g-orbitallar? Keling, raqamlar qatorini aqliy ravishda kengaytiramiz: 1, 3, 5, 7. Shuning uchun, g-orbitallar to'qqizta va mumkin bo'lganlar soni g-elementlar - 18.

Shunday qilib, biz yuqorida berilgan savolga javob berdik. Bularning barchasini faqat uzoq kelajakda eksperimental ravishda tasdiqlash mumkin. Birinchisining soni qancha bo'ladi? g- element? Hozircha aniq javob berishning iloji yo'q, chunki elektron darajalarni to'ldirish tartibi jadvalning yuqori qismidagi kabi bo'lmasligi mumkin. Ular paydo bo'lgan paytga o'xshash f-elementlar, bu 122-sonli element bo'ladi deb taxmin qilishimiz mumkin.

Keling, boshqa masalani hal qilishga harakat qilaylik. 8-davrda nechta element bo'ladi? Har bir elektronning qo'shilishi yangi elementning paydo bo'lishiga to'g'ri kelganligi sababli, siz barcha orbitallardagi elektronlarning maksimal sonini qo'shishingiz kerak. s oldin g: 2 + 6 + 10 + 14 + 18 = 50. Uzoq vaqt davomida bu taxmin qilingan, ammo kompyuter hisob-kitoblari shuni ko'rsatadiki, 8-davrda 50 emas, balki 46 ta element bo'ladi.

Shunday qilib, biz ishonganimizdek, 21-asrda to'ldirishni boshlaydigan 8-davr 119-sonli elementdan 164-songacha davom etadi. Biroq, yangi elementning kashf etilishi kutilgan narsadir, lekin har doim ham oldindan aytib bo'lmaydi. , va shuning uchun 119-sonli element ushbu maqola o'quvchi qo'liga tushgunga qadar qabul qilinishiga tayyor bo'lish kerak, bu yangi asrning kelishiga yanada katta tantana qo'shadi.

Davriy jadvalni diqqat bilan o'rganish bizga yana bir oddiy naqshni qayd etish imkonini beradi. R-Elementlar birinchi marta 2-davrda paydo bo'ladi, d-elementlar - 4-da, f-elementlar - 6-da. Natijada juft sonlar qatori: 2, 4, 6. Ushbu naqsh elektron qobiqlarni to'ldirish qoidalari bilan belgilanadi. Endi nima uchun buni tushunishingiz kerak g- elementlar yuqorida aytib o'tilganidek, 8-davrda paydo bo'ladi. Juft sonlar qatorining oddiy davomi! Uzoq muddatli prognozlar mavjud, ammo ular juda murakkab hisob-kitoblarga asoslangan. Masalan, 9-davrda 2 va 3-da bo'lgani kabi faqat 8 ta element bo'lishi ko'rsatilgan, bu biroz kutilmagan.

Juda qiziq, nazariy jihatdan davriy jadvalning oxirgi elementi bormi? Zamonaviy hisob-kitoblar hali bu savolga javob bera olmaydi, shuning uchun u hali fan tomonidan hal qilinmagan.

Biz prognozlarimizda ancha uzoqqa ketdik, ehtimol hatto 22-asrga ham bordik, ammo bu juda tushunarli. Uzoq kelajakka nazar tashlashga urinish har bir inson uchun, ayniqsa, nafaqat asr, balki ming yillik o'zgarayotgan bir paytda, mutlaqo tabiiy istakdir.

M.M.Levitskiy

Davriy jadvalga so'nggi qo'shimchalar 113 va 115 elementlar bo'lib, ular hali o'z nomlariga ega emas.

O'ta og'ir elementlarni tayyorlash 113 va 115 1. Kaltsiy-48 ionlari nuri (bittasi ko'rsatilgan) siklotronda yuqori tezlikka tezlashtiriladi va ameritsium-243 nishoniga yo'naltiriladi.

2. Maqsad atomi ameritsiy-243. Proton va neytronlardan tashkil topgan yadro va uni o'rab turgan loyqa elektron buluti

3. To'qnashuvdan oldin tezlashtirilgan kaltsiy-48 ioni va maqsadli atom (amerikiy-243)

4. To'qnashuv vaqtida 115 seriya raqamiga ega bo'lgan yangi o'ta og'ir element tug'iladi, u atigi 0,09 soniya yashaydi.

5. 115-element allaqachon 1,2 soniya yashaydigan 113-elementga, so'ngra taxminan 20 soniya davom etadigan to'rtta alfa-parchalanish zanjiri bo'ylab parchalanadi.

6. Alfa-parchalanish zanjiridagi oxirgi bo'g'inning o'z-o'zidan yemirilishi - 105-element (dubniy) boshqa ikkita atomga.

Ikki yetakchi Rossiya va Amerika yadroviy tadqiqot markazlari olimlari qurollanish poygasidan voz kechib, nihoyat biznesga kirishib, ikkita yangi elementni yaratdilar. Agar biron-bir mustaqil tadqiqotchi o'z natijalarini tasdiqlasa, yangi elementlar "ununtrium" va "ununpentium" deb nomlanadi. Butun dunyo kimyogarlari va fiziklari xunuk nomlarga e'tibor bermay, bu yutuqdan xursand bo'lishadi. Ken Mudi, Livermorda joylashgan Amerika jamoasi rahbari milliy laboratoriya Lourens shunday deydi: “Shunday qilib davriy jadval uchun yangi istiqbollar ochildi”.

Moody ta'kidlagan davriy jadval - bu bir vaqtning o'zida ikkitadan ortiq kimyogarlar uchrashishi mumkin bo'lgan har qanday xonaning devorlarini bezab turgan taniqli plakat. Biz hammamiz uni o'rta maktab yoki universitetning kichik yillarida kimyo darslarida o'rganganmiz. Ushbu jadval nima uchun turli elementlarning bir tarzda emas, balki boshqa tarzda birlashishini tushuntirish uchun yaratilgan. Unda kimyoviy elementlar atom og'irligiga qat'iy muvofiq joylashtirilgan va kimyoviy xossalari. Elementning nisbiy joylashuvi uning boshqa elementlar bilan aloqalarini bashorat qilishga yordam beradi. 113 va 115-chi yaratilganidan keyin umumiy soni fanga ma'lum elementlar 116 ga yetdi (117, seriya raqami 118 bo'lgan elementni hisoblasak, sintezi 2002 yilda Dubnada allaqachon kuzatilgan, ammo bu kashfiyot hali rasman tasdiqlanmagan. - PM muharrirlari).

Davriy sistemaning yaratilish tarixi 1863 yilda boshlangan (ammo bundan oldin qoʻrqoq urinishlar boʻlgan: 1817 yilda I.V. Döbereyner elementlarni triadalarga birlashtirishga harakat qilgan, 1843 yilda L. Gmelin bu tasnifni tetradalar va pentadlar bilan kengaytirishga harakat qilgan. - "PM" tahririyati), yosh frantsuz geologi Aleksandr-Emil Beguyer de Shankurtua o'sha paytda ma'lum bo'lgan barcha elementlarni atom og'irligiga qarab zanjirda joylashtirganida. Keyin u silindrni bu ro'yxat bilan lenta bilan o'rab oldi va ma'lum bo'ldiki, kimyoviy jihatdan o'xshash elementlar ustunlar bilan tizilgan. Sinov va xato usuli bilan solishtirganda - yagona tadqiqot yondashuvi, bu o'sha davrning kimyogarlari tomonidan qo'llanilgan - lentali bu hiyla jiddiy amaliy natijalarga olib kelmagan bo'lsa-da, oldinga siljish kabi ko'rinardi.

Taxminan bir vaqtning o'zida yosh ingliz kimyogari Jon A.R. Nyulandlar xuddi shu tarzda tajriba o'tkazdilar nisbiy pozitsiya elementlar. U kimyoviy guruhlar har sakkiz elementda takrorlanishini ta'kidladi (masalan, eslatmalar, shuning uchun muallif o'z kashfiyotini "oktavalar qonuni" deb atagan. - PM muharrirlari). Oldinda buyuk kashfiyot borligiga ishonib, u g'urur bilan Britaniya kimyo jamiyatiga xabar etkazdi. Voy! Ushbu jamiyatning yoshi kattaroq, konservativ a'zolari bu g'oyani o'ldirishdi va uni bema'ni deb e'lon qilishdi va ko'p yillar davomida u unutilib ketishdi. (Konservativ olimlarni ortiqcha ayblamaslik kerak - "oktavalar qonuni" faqat birinchi o'n etti elementning xususiyatlarini to'g'ri bashorat qilgan. - PM muharrirlari).

Rossiyaning tiklanishi

19-asrda ilmiy axborot almashinuvi hozirgidek faol emas edi. Shunday ekan, unutilgan g‘oyaning qayta tiklanishiga yana besh yil o‘tgan bo‘lsa, ajabmas. Bu safargi tushuncha rus kimyogari Dmitriy Ivanovich Mendeleev va uning nemis hamkasbi Yuliy Lotar Meyerga keldi. Bir-biridan mustaqil ishlagan holda, ular kimyoviy elementlarni ettita ustunga joylashtirish g'oyasini ilgari surdilar. Har bir elementning joylashuvi uning kimyoviy va bilan aniqlangan jismoniy xususiyatlar. Bu erda, de Shankurtua va Nyulendlar ilgari payqaganidek, elementlar o'z-o'zidan "kimyoviy oilalar" deb atalishi mumkin bo'lgan guruhlarga birlashgan.

Mendeleev sodir bo'layotgan voqealarning ma'nosini chuqurroq o'rganishga muvaffaq bo'ldi. Natijada hali topilmagan elementlarni qaerdan qidirish kerakligini ko'rsatadigan bo'sh kataklari bo'lgan jadval paydo bo'ldi. Agar o'sha paytda olimlar atomlarning tuzilishi haqida hech qanday tasavvurga ega bo'lmaganini eslasak, bu tushuncha yanada ajoyib ko'rinadi.

Keyingi asrda davriy jadval tobora ko'proq ma'lumotga ega bo'ldi. Bu erda ko'rsatilgan oddiy diagrammadan u o'ziga xos tortishish, magnit xususiyatlar, erish va qaynash nuqtalarini o'z ichiga olgan ulkan varaqga aylandi. Bu yerda siz bino haqida ma'lumot ham qo'shishingiz mumkin. elektron qobiq atom, shuningdek izotoplarning atom og'irliklari ro'yxati, ya'ni ko'p elementlarga ega bo'lgan og'irroq yoki engilroq egizaklar.

Sun'iy elementlar

Ehtimol, davriy jadvalning birinchi versiyalari kimyogarlarga etkazilgan eng muhim yangilik hali ochilmagan elementlarning qayerda joylashganligining ko'rsatkichi edi.

20-asr boshlariga kelib, fiziklar orasida atomlarning umuman oʻylangandek tuzilmaganligiga shubha kuchaydi. Keling, bular umuman monolit to'plar emas, balki bo'sh joyga cho'zilgan hajmli tuzilmalar ekanligidan boshlaylik. Mikrodunyo haqidagi g'oyalar qanchalik aniq bo'lsa, bo'sh hujayralar tezroq to'ldiriladi.

Jadvaldagi bo'shliqlarning bevosita ko'rsatkichlari hali kashf etilmagan, ammo tabiatda mavjud bo'lgan elementlarni izlashni tubdan tezlashtirdi. Ammo atom yadrosining tuzilishini etarli darajada tavsiflovchi aniq nazariya shakllanganida, yangi yondashuv davriy jadvalni "to'ldirish" uchun. Mavjud metallarni yuqori energiyali elementar zarrachalar oqimi bilan nurlantirish orqali "sun'iy" yoki "sintetik" elementlarni yaratish texnikasi yaratildi va sinovdan o'tkazildi.

Agar siz yadroga elektr zaryadsiz neytronlarni qo'shsangiz, element og'irlashadi, lekin uning kimyoviy harakati o'zgarmaydi. Ammo atom og'irligi oshishi bilan elementlar tobora beqaror bo'lib, o'z-o'zidan parchalanish qobiliyatiga ega bo'ladi. Bu sodir bo'lganda, ba'zi erkin neytronlar va boshqa zarralar atrofdagi kosmosga tarqaladi, lekin protonlar, neytronlar va elektronlarning ko'pchiligi o'z o'rnida qoladi va engilroq elementlar shaklida qayta joylashadi.

Stolga yangi kelganlar

Joriy fevral oyida LLNL (Lorens Livermor milliy laboratoriyasi) va Rossiya Qoʻshma yadroviy tadqiqotlar instituti (JINR) tadqiqotchilari yuqorida tavsiflangan atom bombardimon qilish texnikasidan foydalangan holda ikkita mutlaqo yangi elementni qoʻlga kiritishdi.

Ulardan birinchisi, 115-element, ameritsiyni radioaktiv kaltsiy izotopi bilan bombardimon qilingandan so'ng olingan. (Ma’lumot uchun, ameritsiy, kundalik hayotda tez-tez uchramaydigan metall, oddiy yong‘in signalizatsiyasining tutun detektorlarida qo‘llaniladi.) Bombardman natijasida 115-elementning to‘rtta atomi hosil bo‘ldi, biroq 90 millisekunddan keyin ular parchalanib, boshqa yangi tug‘ilgan – 113-elementni yaratdi. to'rt atom deyarli bir yarim soniya yashab, ulardan fanga ma'lum bo'lgan engilroq elementlar hosil bo'ldi. Sun'iy elementlar kamdan-kam hollarda uzoq umr ko'radi - ularning o'ziga xos beqarorligi ularning yadrolarida proton va neytronlarning haddan tashqari ko'pligi oqibatidir.

Va endi - ularning noqulay ismlari haqida. Bir necha yil oldin, shtab-kvartirasi Research Triangle Park, N.C.da joylashgan Xalqaro sof va amaliy kimyo ittifoqi (IUPAC). yangi kimyoviy elementlarga madaniy jihatdan neytral nomlar berish to'g'risida qaror qabul qildi. Agar siz ushbu elementning seriya raqamining lotincha talaffuzidan foydalansangiz, bunday betaraflikka erishish mumkin davriy jadval. Shunday qilib, 1, 1, 5 raqamlari "un, un, pent" deb o'qiladi va lingvistik uyg'unlik uchun "ium" oxiri qo'shiladi. (Xalqaro sof va amaliy kimyo ittifoqi uning yakuniy nomini tasdiqlamagunga qadar elementga neytral lotin nomi va mos keladigan uch harfli belgi vaqtincha beriladi. Tashkilotning 2002-yilda nashr etilgan koʻrsatmalariga koʻra, kashfiyotchilar ushbu element nomini taklif qilishda ustuvor ahamiyatga ega. yangi element , an'anaga ko'ra elementlar mifologik voqealar yoki belgilar (shu jumladan samoviy jismlar), minerallar, geografik hududlar, elementning xossalari, mashhur olimlar. - "PM" tahririyati).

Agar bu yangi elementlar unchalik uzoq umr ko‘rmasa va laboratoriyalar devoridan tashqarida topilmasa ham, ularning yaratilishi shunchaki bo‘sh hujayralarni to‘ldirish va fanga ma’lum bo‘lgan elementlarning umumiy sonini ko‘paytirishdan ko‘proq narsani anglatadi. "Ushbu kashfiyot bizga kimyoning asosiy tamoyillarini qo'llash imkoniyatlarini kengaytirish imkonini beradi, - deydi Livermor boshlig'i Mudi, "kimyodagi yangi yutuqlar esa yangi materiallarning yaratilishiga va yangi texnologiyalarning rivojlanishiga olib keladi".

Neytronlari bir necha MeV bo'lgan yadro reaktorida reaktsiyalar sodir bo'lishi mumkin (n,p) va(n,a) . Shunday qilib, reaktsiyalar natijasida to'rtta eng muhim radioaktiv izotoplar 14 C, 32 P, 35 S va 3 H hosil bo'ladi:

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

Bularning barchasida maqsadli elementdan boshqa kimyoviy elementning radioaktiv izotopi hosil bo'ladi va shu bilan bu izotoplarni ajratib olish mumkin bo'ladi. tashuvchisiz yoki belgilangan radioaktivlikka ega.

Radionuklidlarni olish uchun yadro reaktorlaridan tashqari, bombardimon qiluvchi zarralar va gamma-kvantalarning boshqa manbalari ham keng qo'llaniladi, ularning ishlashi turli yadro reaktsiyalarining paydo bo'lishiga asoslangan. Zaryadlangan zarrachalarning kuchli oqimlari yordamida olinadi tezlatgichlar(elektrostatik, chiziqli va siklotronlar va boshqalar), ularda zaryadlangan zarralar doimiy yoki o'zgaruvchan maydonlar ta'sirida tezlashadi. Elektrostatik va chiziqli tezlatgichlarda zarralar bitta elektr maydoni bilan tezlashadi, siklotronlarda esa magnit maydon ham elektr bilan bir vaqtda harakat qiladi.

Guruch. Sinxropazotron

Yuqori energiyali neytronlarni ishlab chiqarish uchun zaryadlangan zarralar, ko'pincha deytronlar ta'sirida yadro reaktsiyalarini ishlatadigan neytron generatorlari qo'llaniladi. (d, n) yoki protonlar (p, n).

Asosan tezlatgichlardan foydalanish turli Z bilan radionuklidlarni qabul qiladi.

Kuchaytirgichlar bilan taraqqiyot bilan bog'liq so'nggi yillar yangi kimyoviy elementlarning sintezida. Shunday qilib, energiyasi 41 MeV va nur zichligi 6 × 10 12 zarracha / s bo'lgan alfa zarralari bilan siklotronda nurlanish orqali. Eynshteyniya dastlabki 17 ta atom olindi mendeleviya:

Keyinchalik, bu ko'p zaryadlangan ionlarni tezlashtirish usulining jadal rivojlanishiga turtki berdi. Uran-238 ni siklotronda uglerod ionlari bilan bombardimon qilish natijasida kaliforniy olindi:

U(C6+,6n)Qarang

Biroq, engil snaryadlar - uglerod yoki kislorod ionlari - faqat 104-10 elementlarga o'tishga imkon berdi. Vaqt o'tishi bilan og'irroq yadrolarni sintez qilish uchun qo'rg'oshin va vismutning barqaror izotoplarini xrom ionlari bilan nurlantirish orqali seriya raqamlari 106 va 107 bo'lgan izotoplar olindi:

Pb(Cr,3n)Sg

209 83 B(Cr,2n)Bh

1985 yilda Dubna shahrida alfa-faol element 108-gassiy (Hs) olingan. Cf neon-22 bilan nurlanish:

Cf(Ne+4n)Hs

Xuddi shu yili G. Seaborg laboratoriyasida ular sintez qildilar 109 va 110 elementlar uran-235 ni argon yadrolari 40 bilan nurlantirish orqali.

Keyingi elementlarning sintezi U, kuriy-248, Es ni Ca yadrolari bilan bombardimon qilish orqali amalga oshirildi.

114-elementning sintezi 1999-yilda Dubna shahrida kaltsiy-48 va plutoniy-244 yadrolarining sintezi orqali amalga oshirildi. Yangi, o‘ta og‘ir yadro soviydi, 3-4 neytron chiqaradi, so‘ngra 110-elementga alfa zarrachalarini chiqarish orqali parchalanadi.

116-elementni sintez qilish uchun kuriy-248 va kaltsiy-48 o'rtasidagi termoyadroviy reaksiya amalga oshirildi. 2000 yilda 116-elementning shakllanishi va parchalanishi uch marta qayd etilgan. Keyin, taxminan 0,05 soniyadan so'ng, 116-elementning yadrosi 114-elementga, so'ngra alfa zanjiri 110-elementga parchalanadi, u o'z-o'zidan parchalanadi.

Sintezlangan o'z-o'zidan parchalanadigan yangi elementlarning yarimparchalanish davri bir necha mikrosekundlarni tashkil etdi. Og'irroq elementlarning sintezini davom ettirish ma'nosiz bo'lib tuyuladi, chunki ularning ishlash muddati va hosildorligi juda qisqa. Shu bilan birga, ushbu elementlarning kashf etilgan yarimparchalanish davri kutilganidan ancha uzoqroq bo'lib chiqdi. Shuning uchun proton va neytronlarning ma'lum bir birikmasi bilan ko'p ming yillik yarimparchalanish davriga ega barqaror yadrolarni olish kerak deb taxmin qilish mumkin.

Shunday qilib, tabiatda uchramaydigan izotoplarni olish faqat texnik vazifadir, chunki nazariy jihatdan savol aniq. Siz nishonni olishingiz, uni tegishli energiya bilan bombardimon zarralari oqimi bilan nurlantirishingiz va kerakli izotopni tezda ajratib olishingiz kerak. Biroq, mos nishonni tanlash va zarralarni bombardimon qilish unchalik oson emas.

2016 yil yanvar oyida Qo'shma Shtatlardagi Livermor milliy laboratoriyasi fiziklari inertial boshqariladigan termoyadro sintezidagi taraqqiyot haqida xabar berishdi. Yangi texnologiyadan foydalangan holda olimlar bunday qurilmalarning samaradorligini to'rt baravar oshirishga muvaffaq bo'lishdi. Tadqiqot natijalari Nature Physics jurnalida chop etildi va Livermor milliy laboratoriyasi va San-Diegodagi Kaliforniya universiteti tomonidan qisqacha ma'lum qilindi. Lenta.ru yangi yutuqlar haqida gapiradi.

Odamlar uzoq vaqtdan beri uglevodorod energiya manbalariga (ko'mir, neft va gaz) muqobil topishga harakat qilmoqdalar. Yonilg'ining yonishi atrof-muhitni ifloslantiradi. Uning zahiralari tez kamayib bormoqda. Vaziyatdan chiqish yo'li - suv resurslariga, shuningdek, iqlim va ob-havoga bog'liqlik - bu termoyadro stansiyalarini yaratishdir. Buning uchun inson uchun zarur bo'lgan energiyani chiqaradigan termoyadro termoyadroviy reaktsiyalarining boshqarilishiga erishish kerak.

Termoyadro reaktorlarida engil elementlardan og'ir elementlar sintezlanadi (deyteriy va tritiyning sintezi natijasida geliy hosil bo'lishi). An'anaviy (yadro) reaktorlar, aksincha, og'ir yadrolarning engilroqlarga parchalanishi ustida ishlaydi. Ammo termoyadroviy uchun vodorod plazmasini termoyadroviy haroratgacha qizdirish kerak (taxminan Quyosh yadrosi bilan bir xil - Tselsiy bo'yicha yuz million daraja yoki undan ko'proq) va o'z-o'zidan barqaror reaktsiya paydo bo'lguncha uni muvozanat holatida ushlab turish kerak.

Ikki istiqbolli yo‘nalish bo‘yicha ishlar olib borilmoqda. Birinchisi, isitiladigan plazmani ishlatish bilan cheklash imkoniyati bilan bog'liq magnit maydon. Bu tipdagi reaktorlarga tokamak (magnit bobinli toroidal kamera) va stellarator kiradi. Tokamakda elektr toki plazma orqali toroidal shnur shaklida o'tadi, yulduzchada magnit maydon tashqi bobinlar tomonidan induktsiya qilinadi.

Fransiyada qurilayotgan ITER (Xalqaro termoyadroviy eksperimental reaktor) tokamak, 2015-yil dekabr oyida Germaniyada ishga tushirilgan Wendelstein 7-X esa yulduzchadir.

Boshqariladigan termoyadro sintezining ikkinchi istiqbolli yo'nalishi lazerlar bilan bog'liq. Fiziklar materiyani kerakli harorat va zichlikka tez qizdirish va siqish uchun lazer nurlanishidan foydalanishni taklif qilmoqdalar, shunda u inertial cheklangan plazma holatida termoyadroviy reaktsiyaning paydo bo'lishini ta'minlaydi.

Inertial boshqariladigan termoyadro termoyadroviy sintezi oldindan siqilgan nishonni yoqishning ikkita asosiy usulidan foydalanishni o'z ichiga oladi: zarba - fokuslangan zarba to'lqini yordamida va tez - nishon ichidagi sferik vodorod qatlamining portlashi (ichkariga portlash). Ularning har biri (nazariy jihatdan) lazer energiyasini impulsli energiyaga optimal aylantirishni va keyinchalik uni siqilgan sferik termoyadro nishoniga o'tkazishni ta'minlashi kerak.

Qo'shma Shtatlardagi Milliy lazer sintezi zavodida o'rnatish ikkinchi yondashuvdan foydalanadi, bu siqishni va isitish fazalarini ajratishni o'z ichiga oladi. Bu, olimlarning fikriga ko'ra, yoqilg'ining zichligini (yoki uning massasini) kamaytirish va yuqori daromad omillarini ta'minlash imkonini beradi. Isitish petavatt lazerining qisqa zarbasi bilan hosil bo'ladi: kuchli elektron nur o'z energiyasini nishonga o'tkazadi. Oxirgi tadqiqotda qayd etilgan tajribalar Nyu-York shahridagi Rochester universitetining lazer energetika laboratoriyasidagi OMEGA-60 ob'ektida o'tkazildi, u umumiy quvvati 18 kilojoul bo'lgan 54 ta lazerni o'z ichiga oladi.

Olimlar tomonidan o'rganilayotgan tizim quyidagicha tuzilgan. Maqsad - ichki devorga yupqa deyteriy-tritiy qatlami qo'llaniladigan plastik kapsula. Kapsula lazerlar bilan nurlantirilganda, u kengayadi va uning ichida joylashgan vodorodni qisqarishga majbur qiladi (birinchi fazada), u plazmaga qizdiriladi (ikkinchi fazada). Deyteriy va tritiydan plazma beradi rentgen nurlanishi va kapsulaga bosadi. Ushbu sxema tizimni lazer bilan nurlantirilgandan so'ng bug'lanib ketmaslikka imkon beradi va plazmani yanada bir xilda isitishni ta'minlaydi.

O'z tajribalarida olimlar misni plastik qobiqqa kiritdilar. Lazer nurlari kapsulaga yo'naltirilsa, u tez elektronlarni chiqaradi, bu esa mis indikatorlarga urilib, ularni chiqarishga olib keladi. rentgen nurlari. Olimlar birinchi marta kapsula ichidagi elektronlar tomonidan energiya uzatilishini kuzatish va natijada tizim parametrlarini aniqroq hisoblash imkonini beruvchi K-qobiq elektronlarini vizualizatsiya qilish texnikasini taqdim etishga muvaffaq bo‘ldi. Bu ishning ahamiyati quyidagicha.

Muvaffaqiyat yuqori daraja Siqilish tez elektronlar tomonidan to'sqinlik qiladi, ularning energiyasi nishon tomonidan so'rilgan nurlanishning katta qismiga aylanadi. Bunday zarrachalarning erkin yo'li nishonning diametriga to'g'ri keladi, buning natijasida u muddatidan oldin qizib ketadi va kerakli zichliklarga siqilishga vaqt topa olmaydi. Tadqiqot nishonning ichiga qarash va u erda sodir bo'layotgan jarayonlarni kuzatish imkonini berdi, bu esa nishonning optimal nurlanishi uchun zarur bo'lgan lazer parametrlari haqida yangi ma'lumotlarni taqdim etdi.

Qo'shma Shtatlardan tashqari, Yaponiya, Frantsiya va Rossiyada inertial termoyadro sintezi bilan bog'liq ishlar olib borilmoqda. Nijniy Novgorod viloyatining Sarov shahrida Butunrossiya eksperimental fizika ilmiy-tadqiqot instituti negizida 2020 yilda UFL-2M ikki maqsadli lazer qurilmasini ishga tushirish rejalashtirilgan, bu boshqa vazifalar qatorida. termoyadro yoqilg'isining yonish va yonish sharoitlarini o'rganish uchun ishlatilishi kerak.

Termoyadroviy reaksiyaning samaradorligi termoyadroviy reaksiyada ajralib chiqadigan energiyaning nisbati sifatida aniqlanadi umumiy energiya tizimni kerakli haroratgacha isitish uchun sarflanadi. Agar bu qiymat bir (yuz foiz) dan katta bo'lsa, lazer termoyadroviy reaktori muvaffaqiyatli deb hisoblanishi mumkin. Tajribalarda fiziklar lazer nurlanishi energiyasining yetti foizigacha yoqilg'iga o'tkazishga muvaffaq bo'lishdi. Bu ilgari erishilgan tezkor ateşleme tizimlarining samaradorligidan to'rt baravar yuqori. Kompyuter modellashtirish samaradorlikning 15 foizgacha oshishini bashorat qilish imkonini beradi.

E'lon qilingan natijalar AQSh Kongressi qurilish va texnik xizmat ko'rsatish uchun 4 milliard dollardan ko'proq mablag 'sarflagan Livermordagi Milliy lazer sintezi zavodi kabi megajoul ob'ektlarini moliyalashtirishni kengaytirish ehtimolini oshiradi. Termoyaviy tadqiqotlar bilan birga keladigan shubhalarga qaramay, u asta-sekin, ammo ishonch bilan oldinga siljiydi. Bu sohada olimlar fundamental emas, balki xalqaro hamkorlik va yetarli mablag‘ talab qiladigan texnologik muammolarga duch kelishmoqda.

Xalqaro sof va amaliy kimyo ittifoqi (IUPAC) davriy jadvalning to‘rtta yangi elementi uchun qaysi nomlarni eng mos deb bilishini e’lon qildi. Ulardan birini rus fizigi, akademik Yuriy Oganesyan sharafiga nomlash tavsiya etiladi. Bundan biroz oldin KSh muxbiri Yuriy Tsolakovich bilan uchrashdi va u bilan uzoq suhbatlashdi. Ammo IUPAC olimlardan yangi nomlar rasman e'lon qilinadigan 8-noyabrgacha izoh bermaslikni so'ramoqda. Davriy jadvalda kimning nomi paydo bo'lishidan qat'i nazar, shuni aytishimiz mumkin: Rossiya yarim asrdan ko'proq vaqtdan beri davom etayotgan transuran poygasida etakchilardan biriga aylandi.

Yuriy Oganesyan. Yadro fizikasi boʻyicha mutaxassis, Rossiya Fanlar akademiyasi akademigi, JINR yadro reaksiyalari laboratoriyasining ilmiy rahbari, Dubna universiteti yadro fizikasi kafedrasi mudiri. Georgiy Flerovning shogirdi sifatida u ruterfordiy, dubniy, seaborgiy, boriy va boshqalarni sintez qilishda ishtirok etgan. Jahon miqyosidagi kashfiyotlar orasida sovuq sintez yadrolar, bu yangi elementlarni yaratish uchun juda foydali vosita bo'lib chiqdi.

Davriy jadvalning pastki qatorlarida uranni osongina topishingiz mumkin, uning atom raqami 92. Keyingi barcha elementlar hozir tabiatda mavjud emas va ular juda murakkab tajribalar natijasida kashf etilgan.
Amerikalik fiziklar Glenn Siborg va Edvin Makmillan birinchi bo'lib yangi element yaratdilar. 1940 yilda plutoniy shunday tug'ilgan. Keyinchalik, Siborg boshqa olimlar bilan birgalikda amerisiy, kuriy, berkeliyni sintez qildi... Davriy sistemaning texnogen kengayishi faktining o‘zi qaysidir ma’noda koinotga uchish bilan qiyoslanadi.

Dunyoning etakchi davlatlari o'ta og'ir yadrolarni yaratish poygasiga kirishdi (agar xohlasangiz, oy poygasi bilan taqqoslash mumkin, ammo bu erda bizning mamlakatimiz g'alaba qozonish ehtimoli ko'proq). SSSRda birinchi transuran elementi 1964 yilda Moskva viloyatining Dubna shahridagi Birlashgan Yadro tadqiqotlari instituti (JINR) olimlari tomonidan sintez qilingan. Bu ruterfordiy deb nomlangan 104-element edi. Loyihaga JINR asoschilaridan biri Georgiy Flerov rahbarlik qildi. Uning nomi ham jadvalga kiritilgan: flerovium, 114. Va 105-element dubnium deb nomlangan.

Yuriy Oganesyan Flerovning shogirdi bo‘lib, ruterfordiy, so‘ngra dubniy, seaborgiy, boriy sintezida qatnashgan... Fiziklarimizning muvaffaqiyatlari Rossiyani transuran poygasida AQSh, Germaniya, Yaponiya (balki, ehtimol tenglar orasida birinchi).

Ko'rib chiqilayotgan yangi elementlar - 113, 115, 117, 118 - 2002–2009 yillarda JINRda U-400 siklotronida sintez qilingan. Ushbu turdagi tezlatgichlarda og'ir zaryadlangan zarrachalar - protonlar va ionlar nurlari yuqori chastotalar yordamida tezlashadi. elektr maydoni, keyin ularni bir-biri bilan yoki nishon bilan to'qnashtirish va ularning parchalanish mahsulotlarini o'rganish uchun.

Barcha tajribalar deyarli bir vaqtning o'zida xalqaro hamkorlikda o'tkazildi turli mamlakatlar. Misol uchun, Yaponiyaning RIKEN instituti olimlari 113-elementni boshqalardan mustaqil ravishda sintez qilishdi. Natijada ochilish ustuvorligi ularga berildi.

Yangi kimyoviy elementga dastlab lotin raqamidan olingan vaqtinchalik nom beriladi. Masalan, ununoktiy "bir yuz o'n sakkizinchi". Keyin ilmiy jamoa - kashfiyot muallifi - IUPACga o'z takliflarini yuboradi. Komissiya tarafdor va qarshi dalillarni ko'rib chiqmoqda. Xususan, u quyidagi qoidalarga rioya qilishni tavsiya qiladi: “Yangi kashf etilgan elementlarning nomi: (a) mifologik xarakter yoki tushuncha (shu jumladan astronomik ob'ekt) nomi bilan atalishi mumkin; (b) mineral yoki shunga o'xshash moddaning nomi bilan; (c) hudud yoki geografik hudud nomi bilan; d) elementning xususiyatlariga muvofiq yoki (e) olim nomi bilan ..."

Ko'pgina tillarda ismlarni talaffuz qilish oson bo'lishi kerak. ma'lum tillar va elementni bir ma'noda tasniflash imkonini beruvchi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Misol uchun, barcha transuranlar ikki harfli belgilarga ega va ular metallar bo'lsa, "-iy" bilan tugaydi: ruterfordium, dubnium, seaborgium, bohrium...

Ikki yangi element (115 va 118) "ruscha" nomlarni oladimi yoki yo'qmi, noyabr oyida aniq bo'ladi. Ammo oldinda hali ko'p tajribalar bor, chunki barqarorlik orollari gipotezasiga ko'ra, nisbatan uzoq vaqt davomida mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan og'irroq elementlar mavjud. Ular hatto tabiatda bunday elementlarni topishga harakat qilmoqdalar, ammo Oganesyan ularni tezlatgichda sintez qilsa, aniqroq bo'ladi.

Yangi elementlar bo'yicha dosye

Seriya raqami: 113

U qanday va kim tomonidan kashf etilgan: ameritsium-243 ning nishoni kaltsiy-48 ionlari bilan bombardimon qilindi va ununpentiy izotoplari olindi, ular 113-elementning izotoplariga parchalandi. 2003 yilda sintez qilingan.

Ochilish ustuvorligi: Fizika va kimyoviy tadqiqotlar instituti (RIKEN), Yaponiya.

Joriy nomi: untry.

Mo'ljallangan xususiyatlar: og'ir erituvchi metall.

Tavsiya etilgan ism: nihonium (Nh). Bu element birinchi bo'lib Osiyoda, xususan, Yaponiyada topilgan. "Nihonii" - bu mamlakat nomining ikkita variantidan biri. “Nihon” so‘zi “quyosh chiqayotgan mamlakat” deb tarjima qilinadi.

Seriya raqami: 115

U qanday va kim tomonidan kashf etilgan: americium-243 nishoni kaltsiy-48 ionlari bilan bombardimon qilindi. 2003 yilda sintez qilingan. Kashfiyotdagi ustuvorlik: JINR (Rossiya), Livermor Milliy Laboratoriyasi (AQSh) va Oak Ridge Milliy Laboratoriyasidan (AQSh) tashkil topgan hamkorlik.

Joriy nomi: ununpentium.

Mo'ljallangan xususiyatlar: vismutga o'xshash metall.

Tavsiya etilgan ism: moskovium (Moscovium, Mc). IUPAC Dubna va JINR joylashgan Moskva viloyati sharafiga "Moskva" nomini tasdiqladi. Shunday qilib, ushbu rus shahri davriy jadvalda ikkinchi marta o'z izini qoldirishi mumkin: dubnium uzoq vaqtdan beri rasman 105-element deb nomlangan.

Seriya raqami: 117

U qanday va kim tomonidan kashf etilgan: berkeliy-249 nishoni kaltsiy-48 ionlari bilan bombardimon qilindi. 2009 yilda sintez qilingan. Kashfiyot uchun ustuvorlik: JINR, Livermore, Oak Ridge.

Joriy nomi: ununseptium.

Mo'ljallangan xususiyatlar: rasmiy ravishda yod kabi halogenlarga ishora qiladi. Haqiqiy xususiyatlar hali aniqlanmagan. Ehtimol, u metall va metall bo'lmagan xususiyatlarni birlashtiradi.

Tavsiya etilgan ism: Tennessin (Ts). AQShning Tennessi shtati, jumladan Oak Ridj milliy laboratoriyasi, Vanderbilt universiteti va Tennessi universitetining transuran sinteziga qo'shgan hissalarini e'tirof etish uchun.

Seriya raqami: 118

U qanday va kim tomonidan kashf etilgan: kaliforniy-249 nishoni kaltsiy-48 bilan bombardimon qilindi. 2002 yilda sintez qilingan. Kashfiyotdagi ustuvorlik: JINR, Livermor.

Joriy nomi: ununoktiy.

Mo'ljallangan xususiyatlar: tomonidan kimyoviy xususiyatlar inert gazlarni nazarda tutadi.

Tavsiya etilgan ism: oganesson (Oganesson, Og). Sharafiga ilmiy rahbar O'ta og'ir elementlarni o'rganishga katta hissa qo'shgan JINR Yuriy Oganesyanning Yadro reaktsiyalari laboratoriyasi. Mumkin bo‘lgan nomlarning jamoatchilik muhokamasi 8-noyabrgacha davom etadi, shundan so‘ng komissiya yakuniy qarorni qabul qiladi.

"Shrodingerning mushuki" haqida