Таблица Менделеева может скоро “закончиться” – профессор Зигурд Хофман
Группа под руководством Хофмана в 1996 году синтезировала 112-й элемент таблицы Менделеева. В июне 2009 года открытие было официально признано Международным союзом по чистой и прикладной химии, ученые предложили для элемента название “коперникий”.
Их “конкуренты” – физики из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне – за последние десять лет синтезировали элементы с атомными номерами от 112 по 116, а также самый тяжелый на сегодняшний день 118-й элемент.
В настоящее время в Дубне идет эксперимент по синтезу “пропущенного” 117-го элемента и продолжается подготовка к синтезу 120-го.
Если будущий эксперимент по получению 120-го элемента будет успешным, это будет означать, что ученые вплотную приблизились к названной Хофманом границе.
Научный сотрудник ОИЯИ, руководитель сектора Лаборатории ядерных реакций имени Флерова Владимир Утенков пояснил РИА Новости, что устойчивость ядер сверхтяжелых элементов зависит от их структуры и влияния нейтронных и протонных оболочек.
По словам Утенкова, даже если за названным Хофманом пределом нет еще более тяжелых оболочек, это не значит, что будет “обвал стабильности”.
“Пока предсказывается, что все равно 127-й и несколько более тяжелых элементов будут относительно устойчивыми, – сказал российский физик. – Хотя пока нет ответа на вопрос, есть ли “дважды магические ядра” за пределами 126-го элемента. Этот вопрос открыт”.
Результаты Дубны получат подтверждение
По словам Хофмана, он и его коллеги планируют провести серию экспериментов на линейном ускорителе тяжелых ионов UNILAC с использованием в качестве мишени кюрия-248 – “соседа” берклия, который используют в Дубне, по таблице Менделеева.
“В качестве первого шага мы планируем повторить реакцию слияния кальция-48 и кюрия-248, получить 116-й элемент и подтвердить таким образом данные, полученные впервые в Дубне”, – сказал ученый.
Для официального признания нового сверхтяжелого элемента необходимо, чтобы реакцию повторили в других лабораториях.
В дальнейшем, рассказал Хофман, планируется использовать в качестве “снаряда” хром-54. Его реакция с кюрием может привести к появлению 120-го элемента. В Дубне этот элемент надеются получить в реакции калифорния-98 с титаном-50.
Синтез новых элементов поможет нанонауке
Говоря о значении исследований в этой сфере, Хофман отметил, что синтез и исследование сверхтяжелых элементов необходимы для понимания природы материи.
“Лучшее понимание устройства материи влияет на все современные технологии, которые должны все в большей степени учитывать особенности нано- и субнаноструктур. Кроме того, эта информация оказывает большое влияние на астрофизику”, – отметил ученый.
“Мы подходим к границам материи” – Огонек № 2 (5412) от 18.01.2016
Ученые осторожно дают понять, что периодический закон, заложенный в ней, придется “подправить”. “Огонек” поговорил с теми, кто держит руку на пульсе атомного ядраКирилл Журенков
Сенсация грянула ровно под Новый год: в 11 вечера 30 декабря на сайте Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) был опубликован пресс-релиз о пополнении таблицы Менделеева сразу четырьмя новыми химическими элементами — 113-м, 115-м, 117-м и 118-м. Напомним вкратце: когда Дмитрий Иванович предложил свою знаменитую классификацию химических элементов, там было много свободных мест, постепенно они заполнялись, и вот на наших глазах “закрылся” седьмой ряд таблицы. Фактически это означает, что в своем классическом виде таблица Менделеева завершена и начинает новую жизнь.
Если первые элементы, занесенные в таблицу, повсеместно встречались в природе, то новые создаются в лабораторных условиях. Ученые уверены: таблица будет пополняться и дальше — в ней появятся новые ряды, а в них — новые элементы.
Главная же интрига в том, что новые открытия могут ни много ни мало “поправить” знаменитый периодический закон Менделеева (свойства элементов зависят от величины зарядов ядер их атомов). Известный популяризатор науки химик Эрик Скерри из Калифорнийского университета (США) приводит в пример эксперименты с резерфордием и дубнием — в ходе этих исследований они вели себя не так, как должны были в соответствии с тем местом, которое занимают в таблице. Подобные эффекты проявляются при скоростях, близких к скорости света, с которыми электроны обращаются вокруг ядер, и названы релятивистскими. Скерри, впрочем, ставит вопрос еще радикальнее: если периодический закон не будет работать, то химия в некотором роде станет частью физики!
Между тем в самом IUPAC, с которым связался “Огонек”, полны оптимизма.
— Ключевой момент, связанный с новыми элементами, состоит в том, что они продвигают нас в понимании фундаментальных вещей,— сообщила исполнительный директор организации Линн Соби.— Речь о физике — в том смысле, как сливаются ядра атомов, и о химии — в том смысле, как они себя ведут.
В целом же эти знания могут приблизить нас к пониманию более “нормальных” элементов.
Госпожа Соби особо отмечает важность того, что два из наиболее тяжелых новых элементов относятся к группе галогенов и благородных (инертных) газов (соответственно 17-я и 18-я группа химических элементов согласно таблице Д.И. Менделеева), которые обладают ярко выраженными индивидуальными химическими свойствами, и здесь мы снова возвращается к релятивистским эффектам.
— Предполагается, что по мере того, как скорость электронов в более тяжелых элементах приближается к скорости света, релятивистские эффекты могут смазать эти характеристики,— уточняет Линн Соби.— До какой степени — никто не знает. Не меньшая проблема и то, как оценить эти эффекты.
На повестке дня, впрочем, не только вопросы мироустройства, но и вещи более приземленные — к примеру, как будут называться новые элементы? Сейчас у них лишь рабочие названия — Uut (унунтрий), Uup (унунпентий), Uus (унунсептий) и Uuo (унуноктий), но предложений по названиям много.
Хорошая новость для российской науки в том, что приоритет в синтезе 115-го, 117-го и 118-го элементов отдан ученым из Объединенного института ядерных исследований в Дубне (Россия), а также Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии (США) и Окриджской национальной лаборатории в Теннесси (США). 113-й обязан появлением специалистам из Института естественных наук RIKEN (Япония) — для японцев это, кстати, большая научная премьера.
Правда, без споров не обошлось: в Дубне дали понять, что удивлены решением по 113-му элементу — у наших заслуг в его изучении не меньше. Цена вопроса велика, ведь для ученых, по словам нобелевского лауреата Редзи Ноери, подобное открытие значит больше, чем для спортсменов — олимпийское золото!
Чтобы выяснить, как шли изыскания, “Огонек” связался с замдиректора лаборатории ядерных реакций им. Флерова ОИЯИ в Дубне физиком-ядерщиком Андреем Попеко.
— Андрей Георгиевич, все перечисленные новые элементы в вашей лаборатории синтезировали несколько лет назад. Почему же официальное признание от IUPAC пришло только сейчас?
— Таковы международные правила. Всего за последнее время нам удалось открыть шесть элементов. Два из них, 114-й и 116-й, включены в таблицу Менделеева еще в 2012 году. 114-й был назван флеровием в честь нашей лаборатории и ее основателя, академика Флерова, 116-й — ливерморием, в честь города Ливермора (Ливерморская национальная лаборатория в США — наш давний партнер по исследованиям).
Задержка объяснима строгими правилами IUPAC: недостаточно получить новый элемент — нужно, чтобы этот результат повторили независимые лаборатории, а все данные проверила специальная комиссия. Вот и получается, что между публикацией первой работы и признанием ее результатов проходит лет десять.
Основные вопросы с нашей стороны — к открытию 113-го элемента, первенство в котором отдано японцам. Им действительно многое удалось: “легкий” изотоп 113-го элемента они синтезировали в результате прямой реакции, бомбардируя мишень на ускорителе (ядра атомов, которыми бомбардируют мишень, сливаются с ядрами тех, что находятся в мишени, и образуют новые элементы.—
Что ж, дождемся официального заключения.— Зато вас уже сейчас можно поздравить с пальмой первенства в открытии остальных элементов. Как назовете? Московием?
— Да, такое название давно предлагается. Но поймите, наш институт — международная организация, мы сотрудничаем с коллегами из-за рубежа, так что это как с именем для ребенка — нужно, чтобы оба супруга были единодушны, хорошо бы также выяснить мнение дедушек и бабушек. Различные формальности продлятся еще примерно год, время есть.
С открытиями новых элементов вообще история непростая: можно вспомнить про 102-й элемент — нобелий. Его сначала открыли шведы, потом американцы доказали, что они ошиблись, а потом мы уже доказали, что ошиблись американцы, однако название, данное шведами, осталось — к нему как-то привыкли. А вот для некоторых элементов приоритет открытия был разделен между лабораториями в Дубне и Беркли (США), в Дубне и Дармштадте (ФРГ). Приятно, что тот же 105-й элемент назван дубнием…
— Можете объяснить, за счет чего мы вырвались вперед?
— Это еще с советских времен: после того как вопросы с ядерным оружием были решены, ученые переключились на научные аспекты изучения тяжелых ядер.
И, конечно, правильная стратегия была выбрана в 1990-е: в нашем институте решили сосредоточиться именно на этих исследованиях. У нас же, в Дубне, были предложены и методы синтеза тяжелых и сверхтяжелых элементов путем холодного (используются мишени из свинца и висмута) и горячего слияния (используются мишени из трансурановых элементов, а в качестве бомбардирующей частицы — ядра кальция-48). С их помощью получены 12 наиболее тяжелых новых элементов от 107-го до 118-го.
Да, сегодня японцы, китайцы, корейцы заявляют о себе в науке все громче — идет настоящая восточная волна. Но тем важнее удержать планку.
— Простите, а насколько вообще это сложно: “родить” новый химический элемент?
— Судите сами: вероятность слияния двух ядер, на чем и построен процесс получения новых элементов, очень мала. К тому же супертяжелые элементы, которые мы изучаем, нестабильны: получаемые атомы живут доли секунды. За эти мгновения их нужно “поймать” и изучить, проследить за процессом распада.
А ведь количество вещества измеряется единичными атомами!
Для самого процесса синтеза требуется наработка материала для мишеней (например, элементов вроде кюрия, берклия, калифорния) — здесь требуются реакторы, где производят изотопы, технологии очистки и разделения изотопов, технологии изготовления мишеней из высокорадиоактивных материалов. В мире таких уникальных ядерных реакторов всего два — один в Окридже в США, другой в нашем Димитровграде.
Нужны и ускорители, производящие мощные потоки тяжелых частиц. Но не надо думать, что если построить такой ускоритель, как Большой адронный коллайдер в ЦЕРН, то можно решить все проблемы: для синтеза новых элементов требуются пучки частиц, ускоренных “только” до 10 процентов скорости света, а это совсем другая, хоть и не менее сложная технология.
Как найти и выделить из “каши”, образовавшейся в результате ядерной реакции, интересующий элемент? Для этого также требуются специальные сепараторы и детекторы. Ну и, конечно, без специалистов самой высшей квалификации все это работать не будет — эксперименты по синтезу идут круглосуточно и длятся годами!
— И каково научное значение ваших исследований? Есть представление, что вы именно ищете?
— А вы что-то слышали про остров стабильности? Так называют сверхтяжелые элементы, расположенные в таблице Менделеева гораздо дальше урана, чьи ядра не распадаются столь быстро, как считалось ранее.
Долгое время — с 1960-х — существование такого “острова” было чистой теорией, и вот сегодня мы можем, наконец, констатировать: “остров” существует, пусть мы и зацепили пока лишь его край.
Так вот интересно, а есть ли предел? Насколько можно увеличивать массу ядра и в какой момент оно начнет мгновенно разваливаться? И не приобретет ли какие-то новые формы? В этих вопросах мы фактически подходим к границам существования привычной нам материи… Не случайно Виталий Гинзбург в своей нобелевской речи назвал синтез сверхтяжелых элементов одним из ключевых направлений научного поиска в XXI веке.
Эти новые элементы вообще очень интересны: предполагается, к примеру, что они могли образовываться при взрывах сверхновых в космосе, а значит, влиять на эволюцию планет.
— А простые смертные когда-либо смогут оценить такие теоретические изыскания?
— Прикладное значение, разумеется, тоже есть. Например, изучая химию одиночных атомов, вы учитесь создавать редкие изотопы, незаменимые в ядерной медицине (применении радионуклидных препаратов для лечения и диагностики.
— “О”). А в экологии такие изотопы могут пригодиться как своего рода “метки” (например, при изучении микроорганизмов и среды их обитания.— “О”). Перспективное направление — поиск и создание новых материалов, которые будут обладать невиданными свойствами. Или давайте вспомним об актуальной проблеме — космическое излучение часто выводит из строя электронику на спутниках. С помощью той же технологии, благодаря которой мы получаем пучки ускоренных частиц, можно тестировать электронные компоненты техники на устойчивость к такому излучению, одним словом, перспектив множество.
— В каком направлении будете искать дальше? Станете изучать тот самый “остров стабильности”?
— Скорее всего. Наибольший интерес в ядерной физике сейчас к необычным ядрам: например, предсказано, что должен быть гелий-10, но его никак не могут найти. Мы двигаемся к более тяжелым элементам — это сфера неизвестного, тем она и интересна…
«В Дубне можно воспроизвести сотворение мира»
Фото: первооткрыватели химических элементов, ученые, внесшие важнейший вклад в открытие новых химических элементов, международная конференция по химии и физике трансактинидных элементов TAN (Германия).
Зачем нужны новые элементы, о которых мало кто знает, кроме физиков-ядерщиков, вписывающих их в периодическую таблицу Менделеева? Академик Юрий Цолакович Оганесян, профессор кафедры № 11 ЭМЯФ, посвятивший жизнь охоте за флеровиями и оганесонами, объяснил «Огоньку», что это — наш шанс разгадать устройство мира. А заодно объяснил, как это знание его изменит.
Российские физики готовы приступить к синтезу 119-го и 120-го элементов периодической таблицы Менделеева. На вопрос «зачем?» отвечают так: это позволит расширить наши знания о материи и, возможно, поправит сам периодический закон Менделеева в области очень тяжелых, еще не открытых элементов.
Что нужно для решения этой задачи? В подмосковной Дубне в Объединенном институте ядерных исследований уже построили новую лабораторию, которую назвали «Фабрика сверхтяжелых элементов». Хотя на самом деле на фабрику все это похоже не очень. Тысячи причудливо изогнутых труб самого разного диаметра, соединяющих части установки, создают технологичный геометрический рисунок, напоминая кадры из научно-фантастических фильмов.
В трех залах с высокой степенью радиационной защиты расположено новейшее экспериментальное оборудование — различные установки с магнитами, камерами, детекторами… Центр «Фабрики» — новый ускоритель ДЦ-280. Эксперименты, которые тут планируют проводить, тоже кажутся вполне научно-фантастическими: ученые собираются получать ядра элементов, которых нет и не было в природе. На их установке каждую секунду происходят десятки триллионов ядерных реакций. Чтобы получить новое вещество, ученые обстреливают ядро-«мишень» ядрами-«снарядами». «Снаряды» разгоняются до гигантской скорости в 25 тыс. км/с, а затем врезаются во вращающееся колесо с секторами из титановой фольги, на которую нанесены миллиграммы вещества-мишени. В сепараторе легкие атомы, как в мелком сите, отделяются от тяжелых, тем более от сверхтяжелых элементов, которые так интересуют физиков. Сложность в том, что образование нового элемента — редкий процесс, поэтому результата иногда приходится ждать годами. Больше всего на эффективность работы влияет интенсивность пучка — в новом ускорителе она в десять раз больше, чем была в ускорителях предыдущих.
Для того чтобы проверить работу новой машины, в Дубне уже готовы воспроизвести эксперимент с получением открытых ранее 114-го и 115-го элементов (флеровия и московия), а потом пойдут дальше. Будущие эксперименты в Дубне станут важным тестом современной теории ядер и атомов.
— Юрий Цолакович, ученым известно 118 элементов — от водорода до оганесона. За последние 15 лет в Дубне синтезировали пять новых элементов, теперь Россия — лидер этого научного направлении. Объясните, почему для поиска последующих элементов пришлось прервать работу и строить новую мега-установку?
— Потому что на старой ничего нового мы бы уже не сделали. По своим параметрам, прежде всего по наработке сверхтяжелых атомов «Фабрика» превосходит все, что есть в этой области в мире. Это открывает новые возможности как в синтезе новых элементов, так и в детальном изучении их свойств. Например, раньше мы получали в среднем всего один атом 118-го элемента в месяц. «Фабрика» же позволит получать уже десятки атомов.
Также мы планируем изучить другие недавно открытые элементы — коперниций (112), флеровий (114) и московий (115), о свойствах которых пока известно немного. Считается, что элементы 113–118 могут прояснить процесс образования элементов в природе, а синтез 119-го и 120-го элементов позволит нам открыть восьмой ряд таблицы Менделеева и продвинуться к еще более тяжелым. Пока мы о них ничего не знаем. Возможно, эти элементы откроют нам неизвестную и яркую область химии. Но, чтобы туда добраться, нужно придумать новые подходы их получения и изучения их свойств.
— В чем принципиальная сложность в получении следующих элементов?
— Ситуация, действительно, такова: чем тяжелее элемент, тем сложнее его получить. Чтобы создать ядро нового элемента, взаимодействующие ядра «снаряда» и «мишени» должны слиться друг с другом, стать целым. Для этого им надо подойти друг к другу достаточно близко, чтобы включились в игру короткодействующие ядерные силы, иными словами — произошло сильное взаимодействие.
Для этого ядро «снаряда» нужно сначала разогнать до огромной скорости, в 0,1 скорости света, чтобы преодолеть отталкивание двух положительно заряженных ядер — «мишени» и «снаряда». Сегодня основная проблема в том, что мы используем в качестве мишеней искусственные элементы тяжелее урана, которые получают на ядерных реакторах с высоким потоком нейтронов. В мире существуют два подобных реактора. Один в Ок-Ридже, США (именно здесь был впервые произведен плутоний для американской атомной бомбы.— «О»), второй у нас — в Димитровграде Ульяновской области. Но самый тяжелый элемент, который можно наработать на этих реакторах в необходимом количестве,— калифорний (элемент 98). (Калифорний-252 — самый дорогой промышленный металл в мире, один его грамм стоит четыре миллиона долларов.— «О».)
— Теперь вам надо менять «снаряд»?
— Да, именно так. 118-й элемент мы получили при слиянии ядер кальция и калифорния. Теперь вместо чрезвычайно эффективного кальция нужно брать более тяжелый элемент.
Следующим в таблице Менделеева стоит титан, но с ним, как мы убедились, эффективность получения сверхтяжелых элементов сразу падает.
— Но сейчас на «Фабрике» вы будете использовать как раз титан?
— Да, получить 120-й элемент мы надеемся, сталкивая титан с калифорнием. Мишень из изотопов калифорния уже готовят наши коллеги из Национальной лаборатории в Ок-Ридже (США). Затем будем использовать реакцию слияния титана с берклием для получения 119-го элемента. С берклием работать сложнее, он быстро распадается: его количество убывает вдвое через 320 дней!
— Вы помянули «остров стабильности», подобраться к которому физики мечтали десятки лет. Что он собой представляет?
— Сначала это была теория, которая, без преувеличения, создавалась в конце 1960-х всеми теоретиками мира. До этого долгое время считалось, что, если в периодической таблице переходить от урана, элемента с порядковым номером 92, к элементам с более высокими номерами, продолжительность их жизни будет стремительно уменьшаться.
И уже на 100-м элементе они прекратят свое существование. Считалось, что такое движение ведет к пределу существования материального мира. Однако из новой теории следовало, что далеко за пределами известных в то время тяжелых радиоактивных элементов, там, где по старой теории ядра существовать не могут, будет большая область так называемых сверхтяжелых элементов, значительно более стабильных, чем их легкие предшественники.
— То есть теоретически они могли бы существовать в природе?
— Да, именно так. После этих прогнозов во всем мире начался настоящий бум: сверхтяжелые трансурановые элементы искали в космических лучах, в метеоритах, в лунных и земных образцах. Их пытались синтезировать в мощных атомных реакторах. Затем в мощных ядерных взрывах (пять попыток предприняли в США). К сожалению, эти усилия не привели к результатам.
— А когда начали синтезировать на ускорителях?
— Параллельно в других крупных ядерно-физических лабораториях мира ставились эксперименты по искусственному синтезу гипотетических сверхтяжелых элементов.
Мы тоже были заняты этой проблемой. Но целых 15 лет напряженной работы также не дали результатов. Анализируя причины неудач, мы решили кардинально изменить подход к синтезу сверхтяжелых. Мы поняли: в силу того, что заветная область («остров стабильности сверхтяжелых элементов») относится к ядрам с большим избытком нейтронов, мы с помощью наших средств просто не дотягиваемся до этого «острова сокровищ».Нам надо изменить материал «снаряда» и «мишени». Показателем того, что мы действительно высадились на «остров», станет резкий подъем времени жизни этого тяжеловеса. Но для этого необходимо иметь максимально доступный избыток нейтронов в ядрах «снаряда» и «мишени». Поэтому мы решили в качестве ядра-«снаряда» взять редкий изотоп —кальций-48. Если наиболее распространенный изотоп кальций-40 содержит 20 нейтронов, то в кальции-48 их на 8 больше. Этот изотоп чрезвычайно редкий и дорогой.
— Недавно вице-президент Лондонского королевского общества опубликовал видео с прозрачным пузырьком с белым порошком и сказал, что это одно из самых дорогих веществ на Земле: шесть граммов кальция-48 стоимостью полтора миллиона долларов.
— У нас кальций-48 производят в городе Лесном под Екатеринбургом. В первой попытке получения пучка ионов кальция-48 и первого эксперимента с ним по получению 102-го элемента мы увидели в полном масштабе преимущество этого «снаряда». Но огромный расход, около 40 миллиграммов в час, в нашей установке исключал его использование для синтеза сверхтяжелых, мы просто не «вытянули» бы таких затрат. Однако к началу 1990-х у нас появилась идея, как можно поставить эксперимент по синтезу 114-го элемента. Правда, положение науки к тому времени было ужасающим. Помню, как тогда пришел в гости к жене Г.Н. Флерова — она тоже физик (самого его к тому времени уже не было), и на ее вопрос, что же мы теперь будем делать, сказал: «Мы будем синтезировать сверхтяжелые элементы. Я приложу все силы к синтезу 114-го элемента, а если это получится, назову его именем Георгия Николаевича». Она посмотрела на меня внимательно и сказала: «Вы сошли с ума, какие новые элементы в это время!» Тем не менее мы решили начать наш нелегкий путь.
Но для этого нам нужно было в буквальном смысле начать с нуля и полностью переоборудовать нашу лабораторию.
— Нетривиальное решение для начала 1990-х. Где вы взяли дорогостоящие компоненты — «снаряд» и «мишень»?
— Вместе с моим заместителем и коллегой Михаилом Иткисом мы отправились на прием к замминистра Минатома Валентину Иванову. Объяснили, что есть у нас идея, как синтезировать сверхтяжелые элементы, а материалов и средств у нас нет. Но мы, видите ли, очень воодушевлены. Речь шла как раз о кальции-48 и мишенных материалах. Иванов не стал нас расспрашивать, а позвонил в Димитровград и сказал: «Все трансурановые материалы, которые у нас есть, никуда не отдавать, будем получать сверхтяжелые элементы».
Набравшись смелости после бесед в Минатоме, я поехал в Америку к нашим конкурентам в Берклиевскую и Ливерморскую лаборатории, а позднее в Ок-Ридж, где расположены национальные лаборатории Минэнергетики США. Я предложил им сотрудничество, сказав, что объясню суть нашей идеи и, если они покажут, что это можно лучше сделать у них, мы приедем к ним, а если лучше это будет у нас, то вы должны будете прибыть к нам.
Они сказали: не надо ничего объяснять, мы едем к вам.
— А что от них нужно было?
— От них нужно было мишенное вещество для экспериментов. Конкретно — плутоний. Но не плутоний-239, который применяется на АЭС для производства электроэнергии, а другой, который имеет еще более тяжелую массу,— плутоний-244, с пятью лишними нейтронами.
— В России такого не производили?
— Нет. Потом оказалось, что можно было сделать эксперимент и на плутонии-242, который у нас был, но тогда мы не были уверены, что получится даже на 244-м, поэтому решили подстраховаться.
— А как вы организовали перевозку плутония из США?
— Это целая история, можно снимать отдельный фильм, но подробностей лучше не рассказывать, мы и так натерпелись по этому поводу.
— Не повезешь же плутоний на пассажирском самолете!
— Оказывается, иногда можно повезти и пассажирским… Но интереснее история с ионным источником для получения пучка кальция-48.
Мы купили ионный источник у французов, которые делали его для своих нужд. По моим оценкам, эта установка должна была очень хорошо подойти для получения ионов кальция-48. Но, когда мы получили французский источник, оказалось, что он вырабатывает ионы из твердого кальция в 10 раз меньше, чем из газов. А у кальция газообразных соединений нет. Тогда мы его основательно переделали и довели источник до уровня работы с газообразными веществами. Возник небольшой скандал: французский источник работает в России существенно лучше, чем во Франции! Их начальство, естественно, призвало к ответу своих инженеров. Пришлось вступиться и предложить им перенять в своих конструкциях наши переделки.
— Редкий принцип в науке, где силен дух соперничества.
— На самом деле, когда начинаешь секретничать, это значит, что ты уже ничего лучшего не создашь. А нужно постоянно идти дальше и делать новое. Новый плазменный источник вместо расхода в 40 миллиграммов в час дал 0,5. Расход снизили в 100 раз!
— В итоге флеровий — первый элемент был получен в вашей лаборатории в 2000 году, а 116-й — в 2004-м.
— Да, первые эксперименты начались как раз с началом нового века — в 2000-м. Наши ускорители проработали с пучком ионов кальция-48 круглосуточно, практически без остановки, без праздников, без выходных около 100 тысяч часов. Потому что синтез нового элемента — это очень редкое событие. Мы были счастливы, когда получали один атом в день. В 2012-м уже все сверхтяжелые элементы, известные на сегодня, были синтезированы. В какой-то момент это стало уже делом техники.
—19-й и 120-й элементы станут тоже «обитателями» этого «острова стабильности»? Мы сможем поднять флаг и там?
— Безусловно. Это все одна земля. За десять лет мы сумели «прощупать» этот «остров», увидеть, что он действительно есть. В теории он включает много элементов.
— Почему считается, что таблица Менделеева может расширяться до 172-го элемента, чем обусловлена эта граница?
— Мы могли бы поговорить об этом, если бы были уверены, что может существовать ядро с таким огромным положительным зарядом.
Когда были сделаны первые шаги на пути к сверхтяжелым элементам, обсуждалось возможное существование атомного ядра с 114 протонами. Существование «острова» определяется свойствами ядерной материи, а не электронным строением атома. Но будет ли второй «остров», который даст возможность продвинуться существенно дальше в синтезе элементов? Мне кажется, что предел существования ядер наступит значительно раньше 172.
— Мы прошлись по бетонному коробу, где разместится новый российский коллайдер NICA, который, как говорят ученые, будет воспроизводить начало мира… Можно с этого момента поподробнее?
— Начнем издалека. В первые мгновения после Большого взрыва образовалась горячая плазма, состоящая из кварков и глюонов. Кстати, глюон — по-английски клей, то есть это вещество, которое склеивает кварки. Если говорить грубо, то спустя около микросекунды после Большого взрыва Вселенная представляла собой глюонный суп, в котором плавали кварки (физики называют вещество в этом состоянии кварк-глюонной плазмой).
А потом, когда температура понизилась, кварки с помощью глюонов объединялись определенным образом в протоны и нейтроны. Затем протоны и нейтроны — в ядра. Дальнейшее охлаждение привело к выстраиванию электронных структур вокруг ядер. Шло образование атомов (элементов). Это и есть сотворение мира.
— Когда это происходило?
— Очень давно. Через одну микросекунду после Большого взрыва. Что хотим сделать сейчас? Вернуться назад, расплавить протоны и нейтроны в кварк-глюонную плазму и увидеть сотворение протонов и нейтронов — строительных кирпичиков мироздания.
— Физически это возможно? Что для этого нужно?
— Чтобы расплавить протоны и нейтроны обратно в суп, нужны громадные энергии. Для этого физики ускоряют два тяжелых ядра, например золота или свинца, до высоких энергий и сталкивают друг с другом. В точке лобового столкновения температура поднимается до рекордных отметок в триллион градусов, и тогда часть протонов и нейтронов на мгновение превращается в кварки и глюоны.
А затем моментально возвращается назад.
—Хватает этого мгновения, чтобы что-то узнать?
— Да, вполне хватает. Но в чистом виде до сих пор такую кварк-глюонную плазму получить не удавалось, хотя пытались — самыми разными путями. Не хватало энергии соударения. Поэтому двигались ко все более высоким энергиям. В ЦЕРНе, например, есть уже несколько поколений ускорителей, способных разгонять достаточно тяжелые частицы так, чтобы в соударении увидеть этот эффект. Возможно, что очень большие энергии не столь эффективны, так как максимальный нагрев зоны столкновения определяется ядерной тормозной способностью, которая максимальна в определенном интервале энергий. И, быть может, отсутствие эффекта в предыдущих экспериментах связано с «перебором» энергии столкновения ядер. Параметры NICA выбраны с учетом этого обстоятельства.
— Не слишком ли дорого строить машину под один конкретный эксперимент? Сегодня, когда оборудование для ядерной физики очень дорого, велик риск ошибиться и поставить не на тот проект.
— Верный вопрос. Хотя напрашивается встречный: «слишком дорого» по сравнению с чем? Но, с моей точки зрения (я ее не навязываю), неправильно как раз обратное — строить машины на все случаи жизни. Потому что, когда целей много, велик риск не достичь ни одной. К тому же строительство — как раз из-за громоздкости конструкции и дороговизны — будет растянуто во времени, и установка может устареть раньше, чем будет достроена. Напротив, в случае конкретной задачи все сфокусировано в цель.
—А что будет с такой однозадачной техникой потом?
— Я не очень понимаю, что такое однозадачная техника. Это же научное исследование. Надо добиться того, чтобы увидеть задуманное (в процессе работы оснащать эксперимент все более новой техникой). А если не получится, надо понять — почему не получается то, что предсказывает теория. В начале интервью мы говорили о сверхтяжелых элементах. Этой проблемой занимались 50 лет крупнейшие ядерно-физические лаборатории мира, прежде чем они были синтезированы и их свойства подтвердили теоретические ожидания.
— Фабрика сверхтяжелых элементов и NICA — это чисто фундаментальная наука. Как вы объясняете чиновникам, зачем на нее нужно тратить такие колоссальные средства?
— Не надо ничего никому объяснять. Я выступал недавно в Петербургском университете, в большой аудитории людей разных специальностей. Соответственно, были разные вопросы. Один из присутствующих, человек немолодой, трагическим голосом спрашивает: хорошо, вот вы открыли сверхтяжелые элементы, заполнили седьмой период таблицы Менделеева и что от этого изменилось? Я говорю: ровным счетом ничего, вы можете спокойно спать и заниматься своими делами.
— Часто говорят, что на основе сверхтяжелых элементов будет создана новая ядерная энергетика, ведь несколько миллиграммов любого из открытых веществ эквивалентны 20 кг урана. Вам не кажется, что это бы убедило?
— Понять на самом деле значение таких работ не просто, нужна некая подготовка. Надо знать специфику научной работы, вечного поиска, многих проб и многих ошибок, прежде чем появится внутренняя уверенность, что ты, наконец, на верном пути.
Но и это не результат. Чтобы его получить, еще придется пуд соли съесть! Надо сделать прибор, которого в мире нет, получить сверхчистое вещество, которое неизвестно, как получить, нет ни рецептов, ни аналогов, создать детектор, не чувствующий фона, который в тысячи раз выше ожидаемого, и пр., и пр… Приходится все отложить в сторону и заниматься тем, чем никто не занимался.
Ты идешь туда, куда дороги нет, потому что раньше туда не ходили. Поэтому приходится решать кучу чисто научно-технических задач, и эти решения часто становятся ноу-хау. А им цены нет! Со стороны это выглядит как корабль под флагом науки, плывущий в свой «фундаментальный» порт приписки. Он тянет за собой невод, в который попадает разная рыба, причем некоторые рыбки не то чтобы золотые, а просто бесценные. Так, говорят, в свое время возник интернет: физики не знали, как справиться с массивами информации, вот и придумали локальные сети.
Другой важный фактор — привлекательность научной профессии для способных молодых людей.
Тогда они тянутся к знаниям, идут на передовые позиции в науке и, по сути, продвигают научно-технический прогресс. Помните, совсем недавно много говорили об открытии бозона Хиггса в ЦЕРНе? Это было сделано на ускорительном комплексе — Большом адронном коллайдере (БАК), носителе всех современных ускорительных технологий. Говорят, стоимость установки более 9 млрд евро.
Не думаете ли Вы, что в один прекрасный день главы правительств стран — участниц ЦЕРНа (а бюджет ЦЕРНа — это вклад стран-участниц и ассоциированных членов, в основном из Европы и США) собрались в Женеве и подумали: а не скинуться ли нам дополнительно на сумму 9–10 миллиардов, чтобы подтвердить существование бозона Хиггса? И скинулись. И — подтвердили!
Я полагаю, что они действительно собирались и, конечно, одобрили идею создание БАК-а. То есть и флаг был подходящий — бозон Хиггса, — и БАК, думаю, себя окупил. Но основная идея была в том, что этим займутся специалисты высокого класса, а молодое поколение, на них глядя, пойдет туда же.
Способные, одаренные люди везде нужны: в политике, искусстве, бизнесе, математике, спорте, литературе, авиастроении. Но талантливая молодежь на фронте научно-технического прогресса — это прорыв общества, это будущее страны и ее людей. Мне как-то сказали, знаешь, ради чего стоит пойти в столовую ЦЕРНа? Там собираются в обеденный перерыв одновременно около 1000 таких молодых людей, которые оживленно беседуют, смеются, жестикулируют! И это по-настоящему впечатляет…
— Сегодня вас сложно застать в России. Почему же вы не уехали работать за границу в 1990-е, когда все рушилось?
— Предложения поступали не раз, но у меня как-то это не получается. Я работал во Франции, но уехал оттуда раньше времени, за что, уже здесь, получил выговор. 20 лет спустя мои бывшие французские коллеги как-то пригласили меня и говорят: ты помнишь, что сказал, когда уезжал? Ты сказал, что мне там интереснее. Я понял, что этого они мне до сих пор простить не могут. Но мне действительно в России было намного интереснее.
Вообще, когда мы говорим, что многие уехали, нужно понимать: большая часть это сделала вынужденно. Они не имели возможности выбора, уезжали далеко не на первые позиции. У меня в семье тоже есть пример — муж моей дочери, молодой физик, прекрасный экспериментатор, работал в ФИАНе, строили на Тянь-Шане телескоп для исследования космических лучей. Настолько интересный, что американцы хотели прислать ему своих стажеров, так как хотели построить такой же в Перу. Он работал увлеченно и отдал этому проекту пять лет, жил половину времени в Москве, а другую половину на горе. А потом вдруг оказалось, что советской власти нет, а Казахстану этот телескоп не нужен. Это было тяжелое время, и тогда один из его друзей позвал его в аспирантуру в США. Представьте, что значит для человека, который уже отучился в аспирантуре и построил телескоп, снова очутиться за партой с новичками? В общем, когда я устраиваю конференции и здесь, и на Западе, я обязательно приглашаю всех этих уехавших, чтобы они обязательно выступали, чтобы они общались, слышали.
Это очень важно для нас и для них.
— Насколько я знаю, вы хотели быть архитектором? Что вы собирались построить?
— Ничего осмысленного, в этом направлении я не думал. У меня отец был инженером по коммуникациям, дома собирались архитекторы, инженеры и другие специалисты по жилищному строительству. В рабочей группе отца был молодой человек Юрий Яралов, который потом стал известным архитектором в Москве. Он сказал, что у меня есть определенные способности, помог сделать первые шаги в архитектуре. Я сдавал экзамены в МАРХИ, но до этого, как медалист, прошел собеседование в московский МИФИ за компанию с друзьями. В итоге, когда хотел отнести документы в МАРХИ, в МИФИ мне их не отдали. Сказали, что я уже зачислен.
—Кто с вами учился?
— Я поступил в 1950 году и попал в очень интересное общество. Оно состояло из двух категорий: мы, 17-летние юнцы, и люди, которые пришли с фронта. Они были лет на десять старше: после войны, многие быстро поняли, что надо получать образование.
Мы вместе учились, жили в общежитии, но относились к старшим всегда с большим уважением, они тоже нам никогда не делали замечаний.
—Тогда, наверное, все мечтали заниматься ядерной физикой, ведь как раз в 1949-м СССР испытал первую ядерную бомбу — через четыре года после американцев, сбросивших бомбы на Хиросиму и Нагасаки.
— Тема была очень популярной и полузакрытой, все знали, что правительство вкладывает туда огромные средства. Нас учили по двум программам, соответственно читали курсы с физфака МГУ и из Бауманки, явно с инженерным уклоном. В итоге каждый семестр сдавали десять экзаменов! При этом какой-то единой установившейся программы не было. Но все понимали: нас готовят как специалистов по атомной энергии. Тогда все, не только ученые, но и люди в правительстве, ощущали, что мы стоим на пороге какой-то новой эры. Грубо говоря, человек из урана смог получить энергию, заложенную туда при сотворении мира. Так что я знал, что буду заниматься ядерной физикой, но до последнего момента не знал где именно, куда меня распределят.
—А куда вы хотели?
— Я в ту пору женился. Моя жена была скрипачкой, ее приняли в аспирантуру в Московскую консерваторию по классу скрипки. Это создавало некоторые неудобства, потому что все наши крупные атомные объекты располагались далеко от столицы. Так что я хотел остаться в Москве, поэтому пришел в Институт атомной энергии, которым руководил Игорь Курчатов. Со мной проводили собеседование сначала Андрей Будкер, а потом Георгий Николаевич Флеров. Тогда я и познакомился с людьми, у которых потом работал. Андрей Михайлович (Будкер.— «О») устроил мне экзамен на час. Остался доволен и собирался меня взять, но потом выяснилось, что у него нет мест. Он устроил скандал в отделе кадров, кадровикам очень не понравилось. Мне сказали, что сейчас со мной побеседовать придет еще один человек. Флерова интересовало, чем я увлекаюсь, каким спортом занимаюсь. И все. Так я оказался у него в лаборатории. А дальше моя биография простая: был распределен в Объединенный институт ядерных исследований в Дубне, когда он образовался.
С тех пор живу и работаю здесь. Вот уже 60 лет.
—Академик Флеров работал над созданием атомной бомбы, а институт был создан, насколько я понимаю, как некая международная коллаборация для изучения мирного атома. Как это сочеталось?
— Пока атомная энергия была связана с бомбой, это, естественно, имело свои ограничения по части секретности. Так было в СССР, так было и в Штатах. Но, когда впервые (а это был 1959 год) в Обнинске была построена первая АЭС, все стало восприниматься иначе. Стало ясно: атомная энергия — это не просто взрыв, это управляемая энергия. Мне кажется, что укрощение атомной энергии обеспечило настоящий взлет ядерной физики. Как мирной, так и военной, которая после атомной занялась водородной бомбой.
—Как вы относитесь к мнению, что советские физики «подсмотрели» проект атомной бомбы у американцев.
— Это совершенно не так, и я не понимаю, почему это мнение предается такой широкой огласке. В 1989 году в США была большая международная конференция, посвященная 50-летию открытия деления урана.
Было очень интересно, потому что там впервые встретились физики из разных стран, работавшие по закрытым тематикам, которые до этого знали друг друга только по публикациям. Георгий Николаевич (Флеров.— «О») сделал там прекрасный доклад, который показал, какой потрясающий расцвет физики был в нашей стране до войны. Было впечатляюще! Чего только стоит одна потрясающая школа Физтеха Абрама Федоровича (Иоффе.— «О») в Ленинграде и ФИАНа в Москве!
—Почему же тогда все-таки американцы построили бомбу первыми?
— Потому что здесь важно не только знание и понимание конкретных принципов, но и исполнение. Добыча, разделение и обогащение урана требуют гигантской инфраструктуры, нужно было построить десятки заводов. А на территории нашей страны бушевала Вторая мировая война! Но думать о том, что после войны что-то можно подсмотреть и сделать за четыре года всю эту огромную работу, наивно. Теперь уже известно, что каждый коллектив ученых шел своим путем, если какие-то сведения и просачивались, то они не могли быть определяющими в решении огромной задачи.
— Вы успеваете что-то кроме работы? Почитать, посмотреть, куда-то съездить?
— Девять лет назад умерла жена, дети разъехались, поэтому я сам хозяин своего времени. Мне приходится очень много ездить по работе, но, когда приезжаю в гости к дочке в Америку, люблю бывать в театрах на Бродвее. Мне очень нравится эта форма театрального искусства, совершенно современная, в которой заняты артисты высокого класса с потрясающими голосами! Еще очень нравится японский театр Кабуки. Это фантастика какая-то! У них потрясающе поставлены сценическое движение, речь, мимика, невероятные костюмы и голоса. Сделано очень профессионально и талантливо, а это — то, что я ценю во всем.
Источник: Огонек (беседовала Елена Кудрявцева)
Источник фотографии: GSI
Поиски последнего элемента
Я уверен, вы слышали, что Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) недавно объявил о проверке четырех новых элементов в периодической таблице: унунтрий (атомный номер, Z = 113, обнаружен в 2003 г.
), унунпентий ( Z = 115, обнаружен в 2004 г.), унунсептий ( Z = 117, обнаружен в 2010 г.) и унунокций ( Z = 118, обнаружен в 2006 г.).
Теперь, когда эти четыре элемента официально признаны, таблица периодов заполнена на всем протяжении строки 7 th .Это достижение наводит на естественный вопрос: насколько высоко может быть атомный номер периодической таблицы? Есть ли предел тому, насколько большими могут стать элементы?
Возможно, вы слышали утверждение, что элементы с Z > 137 не могут существовать. Этот аргумент можно довольно просто обосновать, используя боровскую модель атома, немного физики и немного алгебры (см. Приложение). После этого можно показать, что скорость v электрона в квантовом состоянии n атома равна:
Уравнение 1
Где c скорость света и
— постоянная тонкой структуры ( e — элементарный заряд, h — постоянная Планка, e 0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства).
Используя уравнение 1, мы видим, что атомы с Z > 137 требуют, чтобы электроны в первой оболочке ( n = 1) превышали скорость света 1 . Поскольку масса покоя электронов не равна нулю, согласно теории относительности Эйнштейна, они не могут превышать скорость света в вакууме. Таким образом, атомы с Z > 137 не могут существовать. Легенда гласит, что великий физик Ричард Фейнман первым заявил, что элемент 137 является самым большим из возможных элементов 2 .Либо эта сказка, либо увлечение Фейнмана постоянной тонкой структуры привело к неофициальному названию еще не открытого элемента 137 «фейнманиум» 2 . Мартин Полякофф из Периодической таблицы видео считает, что недавно обнаруженный элемент 117 должен быть назван Feynmanium 3 , но я надеюсь, что они сохранят это обозначение для элемента 137 — если он когда-либо будет обнаружен.
Конечно, мы знаем, что квантовая теория усовершенствовала модель Бора, поэтому неудивительно, что современные теоретические исследования установили ограничение на размер атома Z < 173 или около того 2,4 . Тем не менее, я планирую поделиться этими идеями со своими учениками в ближайшем будущем. Я надеюсь, что мои студенты найдут это дополнительное обсуждение таким же интересным и творческим, как и я. В качестве последнего примечания Периодическая таблица видео опубликовала видео о неоткрытых крупных элементах с Z > 118 для тех, кто хочет глубже изучить эту концепцию 5 .
Ссылки и примечания
1. Другой интересный результат уравнения 1 заключается в том, что скорость электрона увеличивается с Z .Фактически, 1s-электроны в элементах с периодом 6 th и 7 th достигают скоростей, составляющих значительные доли скорости света. Релятивистские скорости, достигаемые электронами в тяжелых элементах, приводят к существенным химическим эффектам. Двумя примечательными примерами являются желтый цвет золота и текучесть ртути при комнатной температуре. Для получения дополнительной информации об этих удивительных релятивистских эффектах в химии см.
1. Релятивистские эффекты и химия самых тяжелых элементов главной группы Джона С.Тайер.
2. Действительно ли элемент 137 означает конец таблицы Менделеева? Филип Болл изучает улики.
3. Предлагаемая периодическая таблица до Z ≤ 172, основанная на расчетах Дирака-Фока для атомов и ионов, выполненных Пеккой Пьюкко.
4. Фейнманиум (?), Периодическая таблица видео.
5. Большая периодическая таблица, Периодическая таблица видео. Интересно отметить, что статья, упомянутая в ссылке 3 выше, показана в этом видео!
Приложение
В модели Бора предполагается, что электроны существуют на фиксированных орбитах вокруг ядра атома.Другими словами, электроны зафиксированы на расстоянии r от ядра. В этом случае электрон, вращающийся вокруг ядра, будет иметь центростремительную силу F , равную:
Уравнение 1
Где m и v — масса и скорость электрона соответственно.
Эта сила должна быть равна кулоновской (электростатической) силе между электроном и ядром:
Уравнение 2
Где Z — заряд ядра, e — элементарный заряд, а e 0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства.Приравнивание центростремительной и электростатической сил:
Уравнение 3
Используя уравнение 3 для вычисления квадрата скорости электрона, мы находим:
Уравнение 4
Центральным предположением модели атома Бора является то, что угловой момент электрона, L , квантуется:
Уравнение 5
Где ч — постоянная Планка, а n — целое число.Решение уравнения 5 для r :
Уравнение 6
Если мы подставим правую часть уравнения 6 в уравнение 4, мы найдем:
Уравнение 7
Деление обеих частей уравнения 7 на и дает:
Уравнение 8
Теперь мы умножаем верхнюю часть нижней части уравнения 8 на скорость света, c :
Уравнение 9
Заметим, что уравнение 9 содержит постоянную тонкой структуры:
Уравнение 10
Таким образом, подстановка постоянной тонкой структуры в уравнение 9 дает искомое уравнение:
Уравнение 11
Периодическая таблица — AP Chemistry
Если вы считаете, что контент, доступный с помощью Веб-сайта (как это определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно
или более ваших авторских прав, пожалуйста, сообщите нам, предоставив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее
в
информацию, описанную ниже, назначенному агенту, указанному ниже.
Если университетские наставники примут меры в ответ на
ан
Уведомление о нарушении, он предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, предоставившей такой контент
средства самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.
Ваше Уведомление о нарушении может быть направлено стороне, предоставившей контент, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.
Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатов), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или деятельность нарушают ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что содержимое находится на Веб-сайте или на который ссылается Веб-сайт, нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к адвокату.
Чтобы подать уведомление, выполните следующие действия:
Вы должны включить следующее:
Физическая или электронная подпись владельца авторских прав или лица, уполномоченного действовать от его имени;
Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены;
Описание характера и точного местонахождения контента, который, как вы утверждаете, нарушает ваши авторские права, в \
достаточно подробно, чтобы преподаватели университета могли найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем
а
ссылку на конкретный вопрос (а не только название вопроса), который содержит содержание и описание
к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т.
д. — относится ваша жалоба;
Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и
Заявление от вас: (а) что вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, как вы утверждаете, нарушает
ваши авторские права не разрешены законом или владельцем авторских прав или его агентом; б) что все
информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство вы
либо владельцем авторских прав, либо лицом, уполномоченным действовать от их имени.
Отправьте жалобу нашему назначенному агенту по адресу:
Чарльз Кон
Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
Сент-Луис, Миссури 63105
Или заполните форму ниже:
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.
Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка браузера на прием файлов cookie
Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.
Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.
Что такое Z в периодической таблице? – Easyrwithpractice.com
Что такое Z в периодической таблице?
Атомный номер или протонное число (символ Z) химического элемента — это число протонов, находящихся в ядре каждого атома этого элемента.Он идентичен зарядовому числу ядра. В незаряженном атоме атомный номер также равен числу электронов.
Как называется элемент Z?
Ниппоний как новый элемент (Z = 75), выделенный японским химиком Масатака Огава: научная и научно-историческая переоценка.
Что представляет Z в химии?
Z = атомный номер = количество протонов в ядре = количество электронов, вращающихся вокруг ядра; A = массовое число = количество протонов и нейтронов в наиболее распространенном (или наиболее стабильном) ядре.
Какова идентичность элемента Z?
А количество протонов дает Z , атомный номер, который определяет идентичность элемента: Z=1 , элемент водород; Z=2 , элемент гелий; Z=3 , элемент литий;…………
Что ты имеешь в виду в периодической таблице?
Уран
Является ли кремний изолятором?
Кристаллическая форма кремния представляет собой серебристое металлическое вещество. В кремниевой решетке все атомы кремния идеально связаны с четырьмя соседями, не оставляя свободных электронов для проведения электрического тока.Это делает кристалл кремния скорее изолятором, чем проводником.
Почему германий используется в полупроводниках?
У атомов германия на одну оболочку больше, чем у атомов кремния, но интересными полупроводниковыми свойствами обладает тот факт, что у обоих атомов на валентной оболочке по четыре электрона. Как следствие, оба материала легко образуют кристаллические решетки. Замещенные атомы изменяют электрические свойства.
Каковы основные области применения германия?
Больше всего германий используется в полупроводниковой промышленности.При легировании небольшими количествами мышьяка, галлия, индия, сурьмы или фосфора германий используется для изготовления транзисторов для использования в электронных устройствах. Германий также используется для создания сплавов и в качестве люминофора в люминесцентных лампах.
Какова температура плавления германия?
938,2 °С
4 новейших элемента периодической таблицы только что получили название
Еще в январе официальные лица объявили, что четыре новых элемента заняли постоянное место в периодической таблице, а элементы 113, 115, 117 и 118 замыкают седьмой ряд.
В то время все они имели временные имена и символы — унунтриум (Уут), унунпентий (Ууп), унунсептиум (Уус) и унуноктиум (Ууо) — но тирания Уус наконец закончилась, потому что теперь у нас есть некоторые блестящие новые имена, чтобы быть в восторге.
Группам исследователей из США, России и Японии приписывают открытие этих новых элементов, поэтому им были предоставлены права на присвоение имен, которые сопровождаются некоторыми очень специфическими критериями.
В соответствии с требованиями Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC), организации, ответственной за подтверждение открытия новых элементов, любой новый элемент должен быть назван в честь:
- Мифологическое понятие или персонаж (включая астрономический объект )
- Минерал или подобное вещество
- Место или географический регион
- Свойство элемента
- Ученый
Приятно видеть, что любители фэнтези все еще могут насытиться.Можем ли мы назвать что-нибудь дрогонианским?
Имея это в виду, вот новые предлагаемые имена:
- нихоний и символ Nh для элемента с Z = 113,
- московий с символом Mc, для элемента с Z = 115,
- теннессин с символом Ts для элемента с Z = 117 и
- оганесона с символом Og, для элемента с Z = 118.
Как сообщает Брайан Резник для Vox, слово «нихониум» происходит от японского слова «Япония», обозначающего Японию, а название «московий» дано в честь российской столицы Москвы.
Теннессин назван в честь штата Теннесси, известного своими новаторскими исследованиями в области химии. «Теннесси — это признание вклада региона Теннесси, включая Национальную лабораторию Ок-Риджа, Университет Вандербильта и Университет Теннесси в Ноксвилле, в исследования сверхтяжелых элементов», — говорится в сообщении IUPAC.
Это второй штат США, удостоенный чести в периодической таблице. Первым был штат Калифорния, на который ссылается калифорний (элемент 98), открытый в 1950-х годах.Хассиум (элемент 108) был назван в честь немецкой земли Гессен.
Оганесон назван в честь 83-летнего русского физика Юрия Оганесяна, и, по словам Ричарда Ван Нордена из Nature , это лишь второй раз, когда новый элемент назван в честь живого ученого.
«Первый такой случай привел к огромным спорам, когда в 1993 году группа из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли предложила назвать элемент 106 сиборгием в честь пионера ядерной химии США Гленна Сиборга», — говорит Ван Норден.
«В то время комитет IUPAC отклонил предложение после принятия резолюции о том, что элементы не должны называться в честь живых ученых, но в конечном итоге уступил».
Имена были предложены исследовательскими группами, приняты IUPAC, и теперь должны пройти пятимесячный период публичного рассмотрения, который истекает 8 ноября 2016 года. все они безобидны – тогда имена получат официальное одобрение. Тогда пришло время выбросить наши старые учебники, вычистить стены в ванной и освободить место для новых.
Так почему же этим четырем элементам потребовалось так много времени, чтобы попасть в периодическую таблицу?
В отличие от классических элементов, таких как золото, железо и алюминий, эти новые элементы не встречаются в природе. Это синтетические элементы, которые можно создать только в лаборатории, и они так быстро распадаются после синтеза, что в течение многих лет команды, стоящие за ними, не имели возможности как следует рассмотреть их, прежде чем они полностью превратились во что-то другое.
«Более семи лет мы продолжали поиск данных, окончательно идентифицирующих элемент 113, но мы просто никогда не видели другого события», — сказал Косуке Морита из RIKEN в Японии о нихониуме еще в январе.«Однако я не был готов сдаться, так как верил, что однажды, если мы проявим настойчивость, нам снова сопутствует удача».
Японская команда нацелилась на «неизведанную территорию элемента 119 и выше», так что, надеюсь, скоро у нас появится дрогонианский элемент. (Нам всем иногда нужно мечтать!)
| |
|
Большинство этих элементов радиоактивны с очень коротким периодом полураспада. Однако теории строения ядра предсказывают, что при определенном атомном номере, который в настоящее время находится за пределами существующих экспериментальных ограничений, могут быть созданы новые долгоживущие ядра.
5 мин) Æ 239 Np (2,36 д),
Плутоний захватил несколько нейтронов и в конечном итоге превратился в америций ( 241 Am):
Точно так же калифорний (Cf, Z = 98) был получен при бомбардировке гелием мишени, состоящей из микрограммовых количеств кюрия, в
Менделевий был действительно уникальным открытием, потому что новый элемент был получен и идентифицирован практически по одному атому за раз.Эйнштейний был бомбардирован ионами гелия для получения менделевия через:
Наконец, нобелий был получен и положительно идентифицирован в 1958 году с помощью следующей реакции:
Скорость производства этих элементов при бомбардировке ускорителей была невероятно низкой. Следовательно, за весь эксперимент могло образоваться лишь несколько атомов. Иногда эти эксперименты продолжались непрерывно в течение нескольких недель.Кроме того, периоды полураспада трансактинидов очень короткие, что затрудняет их идентификацию. В отличие от нептуния и плутония, эти элементы могут подвергаться радиоактивному распаду до того, как будут обнаружены. В результате химическое разделение, как правило, очень трудно проводить для идентификации трансактинидов. Чтобы подтвердить, что новый элемент действительно был создан, необходимо обнаружить членов цепочки его распада и проследить их как сигнатуру неизвестного элемента.
Затем атомам давали возможность распасться, и последующие продукты распада альфа-частиц из ядер-потомков коррелировали, чтобы идентифицировать неизвестное родительское ядро. При открытии 112-го элемента отдельные атомы были идентифицированы по цепочкам распада ядер родитель-дочь-внучка (вверху).В ускорителях для производства этих новых элементов использовались различные комбинации мишени и снаряда.
Более эффективный сепаратор частиц будет использовать магнитные поля для разделения атомов в зависимости от их массы и заряда. Это оборудование позволит обнаруживать нуклиды с низкой производительностью и чрезвычайно коротким периодом полураспада. Планируется использовать такой сепаратор для изготовления элементов 114 и 116.Нынешние ограничения для открытия новых элементов основаны на низкой скорости образования и коротком периоде полураспада. Есть надежда, что новые разработки в оборудовании для обнаружения повысят чувствительность для обнаружения меньшего количества атомов (или даже одного атома) с очень коротким периодом полураспада. Широко используемая теория предсказывает существование элементов до Z = 125. В этой модели более массивные элементы были бы настолько нестабильны, что их ядра немедленно разлетались бы на нуклоны и ядерные фрагменты и никогда не становились атомами.
Однако для некоторых трансфермиевых элементов (Z = 102 и выше) были конкурирующие претензии на их открытие. В последнее время имена для элементов были определены до Z = 109. В таблице 8-1 перечислены утвержденные в настоящее время названия IUPAC.
Периоды полураспада уменьшаются до миллисекунд и микросекунд, так что идентификация новых ядер становится все более трудной. Эти периоды полураспада были бы невероятно короткими, если бы не присутствие замкнутых оболочек нуклонов, повышающих ядерную стабильность.
NYLearns.org — Таблица Менделеева
Подсказки
1. Элемент M не является самым большим в своей группе и будет реагировать с элементом O с образованием MO 3 и MO 2 .
2. Элементы L и E относятся к одному периоду.
3. Радиус атомов элемента P меньше, чем у атомов элемента R.
4. Элемент Т имеет самый низкий потенциал ионизации в своей группе.
5. Элемент W более реакционноспособен, чем элемент A, а элемент A более реакционноспособен, чем элемент D. Все три элемента находятся в одном ряду.
6. Радиус атомов элемента Н меньше, чем у атомов элемента I.
7. Элемент B является наименее реакционноспособным щелочноземельным элементом.
8. Точечное обозначение Льюиса для элемента K: .
9. Когда элементы K и L реагируют, L имеет положительную степень окисления.
10. Элемент Q — самый электроотрицательный элемент.
11. Атомный номер элемента V на единицу больше, чем у элемента P.
12. Элемент J является самым неметаллическим элементом в своей группе.
13. Элементы C и N относятся к тому же периоду и реагируют с образованием CN.
14. Степень окисления элемента O равна 2- почти во всех соединениях, кроме тех, которые связаны с атомами элемента Q.
15. Элемент Z — самый активный металл своего периода.
16. Атомный номер Z на 16 больше, чем атомный номер Y.
17. Элемент E реагирует с элементом P с образованием EP 3 .
18. Элемент U является наименьшим (размером атомов) элементом в своем периоде, но не в своей группе.
19. Элемент G имеет самый высокий потенциал ионизации в своей группе.
В следующей периодической таблице показаны только элементы группы А.
Обратите внимание, что атомные номера прыгают с 20 до 31 в четвертом периоде. Это связано с тем, что элементы с 21 по 30, переходные элементы, принадлежат к группам B.
Автор
Патрик Гормли
Лист ответов
Нажмите на ссылку ниже:
Описание
Целью этого упражнения является использование периодических свойств элементов для заполнения следующей таблицы.Кодовые буквы от A до Z были присвоены первым 26 репрезентативным элементам периодической таблицы. Буквы кода не представляют собой определенные химические символы, то есть C не может быть углеродом, и буквы не расположены в алфавитном порядке.
Эти буквы представлены в семействах, и ваша задача состоит в том, чтобы расположить эти буквы в нужном месте в периодической таблице.