Apakah unsur kimia yang diperoleh secara buatan? Unsur kimia tersintesis

, plutonium), dalam fotosfera bintang (technetium dan, mungkin, promethium), dalam cangkerang supernova (californium dan, mungkin, produk pereputannya - berkelium, kurium, americium dan yang lebih ringan).

Unsur terakhir yang ditemui dalam alam semula jadi sebelum ia disintesis secara buatan ialah francium (1939). Unsur kimia pertama yang disintesis ialah technetium pada tahun 1937. Sehingga 2012, unsur-unsur sehingga ununoctium dengan nombor atom 118 telah disintesis melalui gabungan atau pembelahan nuklear, dan percubaan telah dibuat untuk mensintesis unsur transuranium superberat berikut. Sintesis transactinoids dan superactinoids baru diteruskan.

Makmal yang paling terkenal yang telah mensintesis beberapa unsur baru dan beberapa puluh atau ratusan isotop baru ialah Makmal Kebangsaan yang dinamakan sempena. Lawrence di Berkeley dan Livermore National Laboratory (USA), di Dubna (USSR / Russia), Eropah (Jerman), Cavendish Laboratory of Cambridge University (UK), (Jepun) dan lain-lain Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, sintesis unsur-unsur di Amerika, Pasukan Jerman dan Antarabangsa bekerja di pusat Rusia.

Penemuan unsur yang disintesis mengikut negara

USSR, Rusia

USA

Jerman

Keutamaan yang dipertandingkan dan keputusan bersama

Bagi beberapa elemen, keutamaan diluluskan sama mengikut keputusan suruhanjaya bersama IUPAC dan IUPAP atau masih kontroversi:

Amerika Syarikat dan Itali

Rusia dan Jerman

Rusia dan Jepun

Tulis ulasan tentang artikel "Unsur kimia tersintesis"

Nota

Pautan

30px	[[ dalam Wikiquote
	[[Ralat Lua dalam Modul:Wikidata/Interproject pada baris 17: cuba mengindeks medan "wikibase" (nilai tiada). |Unsur kimia tersintesis]] dalam Wikisource
30px	[((localurl:Commons:Kategori: Ralat Lua: callParserFunction: fungsi "#property" tidak ditemui. ))?uselang=ru Unsur kimia tersintesis] di Wikimedia Commons

• Mengenai sintesis unsur-unsur di laman web "Industri Nuklear dan Angkasa Rusia", ,
• Mengenai sintesis unsur di laman web "Jadual Berkala Maya",
• Mengenai sintesis unsur di tapak, ,

Petikan yang mencirikan Unsur Kimia Tersintesis

- Apa yang akan kita lakukan dengan mereka? – Stella mengeluh kejang-kejang dan menunjuk ke arah kanak-kanak yang sedang berkumpul. – Tidak ada cara untuk pergi dari sini.
Saya tidak sempat menjawab apabila satu suara yang tenang dan sangat sedih kedengaran:
"Saya akan tinggal bersama mereka, jika anda membenarkan saya, sudah tentu."
Kami melompat bersama-sama dan menoleh - lelaki yang diselamatkan Mary yang bercakap... Dan entah bagaimana kami melupakannya sepenuhnya.
– Bagaimana perasaan anda? – Saya bertanya seramah mungkin.
Sejujurnya saya tidak ingin membahayakan orang asing yang malang ini, disimpan pada harga yang begitu tinggi. Ia bukan salahnya, dan Stella dan saya memahaminya dengan baik. Tetapi kepahitan kehilangan yang dahsyat masih menyelubungi mata saya dengan kemarahan, dan walaupun saya tahu bahawa ini sangat, sangat tidak adil untuknya, saya tidak dapat menarik diri saya dan menolak kesakitan yang dahsyat ini dari diri saya, meninggalkannya "untuk kemudian hari. ” apabila saya benar-benar keseorangan, dan, setelah mengunci diri saya “di sudut saya,” saya dapat melepaskan air mata yang pahit dan sangat berat... Dan saya juga sangat takut bahawa orang yang tidak dikenali itu entah bagaimana merasakan “penolakan” saya, dan dengan itu dia pembebasan akan kehilangan kepentingan dan kemenangan kecantikannya terhadap kejahatan, atas nama yang kawan-kawan saya mati... Oleh itu, saya cuba sedaya upaya untuk menarik diri saya bersama-sama dan, tersenyum seikhlas mungkin, menunggu jawapan kepada soalan saya.
Lelaki itu dengan sedih memandang sekeliling, nampaknya tidak begitu memahami apa yang berlaku di sini, dan apa yang berlaku pada dirinya selama ini...
"Nah, di mana saya?" Dia bertanya perlahan, suaranya serak kerana teruja. -Tempat jenis apakah ini, sangat mengerikan? Bukan apa yang saya ingat... Siapa awak?
- Kami kawan. Dan anda betul-betul betul - ini bukan tempat yang sangat menyenangkan... Dan lebih jauh lagi, tempat-tempat itu secara amnya sangat menakutkan. Kawan kita tinggal di sini, dia mati...
- Maaf, anak-anak kecil. Bagaimana rakan anda mati?
"Kau bunuh dia," bisik Stella dengan sedih.
Saya terkaku, merenung rakan saya... Ini tidak dikatakan oleh Stella yang "cerah", yang saya kenali dengan baik, yang "tanpa gagal" berasa kasihan kepada semua orang, dan tidak akan membuat sesiapa menderita!.. Tetapi, nampaknya, kesakitan kehilangan, seperti saya, ia memberikan dia perasaan marah yang tidak sedarkan diri "terhadap semua orang dan segala-galanya," dan bayi itu masih belum dapat mengawalnya dalam dirinya.
"Saya?!.." orang asing itu berseru. – Tetapi ini tidak boleh benar! Saya tidak pernah membunuh sesiapa!..
Kami merasakan bahawa dia mengatakan kebenaran mutlak, dan kami tahu bahawa kami tidak berhak untuk mengalihkan kesalahan orang lain kepadanya. Oleh itu, tanpa berkata sepatah pun, kami tersenyum bersama dan segera cuba menjelaskan dengan cepat apa yang sebenarnya berlaku di sini.
Lelaki itu berada dalam keadaan terkejut mutlak untuk masa yang lama... Nampaknya, semua yang didengarinya kedengaran liar kepadanya, dan pastinya tidak bertepatan dengan siapa dirinya sebenarnya, dan bagaimana perasaannya tentang kejahatan yang begitu dahsyat, yang tidak sesuai. ke dalam kerangka manusia biasa...
- Bagaimana saya boleh menebus semua ini?!.. Lagipun, saya tidak boleh? Dan bagaimana kita boleh hidup dengan ini?!.. - dia memegang kepalanya... - Berapa ramai yang telah saya bunuh, beritahu saya!.. Bolehkah sesiapa mengatakan ini? Bagaimana dengan rakan-rakan anda? Mengapa mereka melakukan ini? Nah, kenapa?!!!..
– Supaya kamu boleh hidup seperti yang sepatutnya... Seperti yang kamu mahu... Dan bukan seperti yang dikehendaki seseorang... Untuk membunuh Jahat yang membunuh orang lain. That’s probably why...” kata Stella sayu.
- Maafkan saya, sayang... Maafkan saya... Jika boleh... - lelaki itu kelihatan benar-benar terbunuh, dan saya tiba-tiba "dicucuk" oleh perasaan yang sangat buruk...
- Nah, tidak! - Saya berseru dengan marah. - Sekarang anda mesti hidup! Adakah anda mahu membatalkan keseluruhan pengorbanan mereka?! Jangan berani berfikir! Sekarang anda akan berbuat baik daripada mereka! Ia akan menjadi betul. Dan "meninggalkan" adalah perkara yang paling mudah. Dan kini anda tidak lagi mempunyai hak sedemikian.
Orang yang tidak dikenali itu merenung saya dengan hairan, nampaknya tidak menjangkakan ledakan kemarahan "benar" yang begitu ganas. Dan kemudian dia tersenyum sedih dan berkata dengan tenang:
- Betapa awak menyayangi mereka!.. Siapa awak, perempuan?
Tekak saya menjadi sangat sakit dan untuk beberapa lama saya tidak dapat memerah sepatah perkataan. Ia sangat menyakitkan kerana kehilangan yang begitu berat, dan, pada masa yang sama, saya sedih untuk orang yang "gelisah" ini, yang akan menjadi oh, betapa sukarnya untuk wujud dengan beban sedemikian...
- Saya Svetlana. Dan ini Stella. Kami hanya melepak di sini. Kami melawat rakan atau membantu seseorang apabila kami boleh. Benar, tiada kawan yang tinggal sekarang...
- Maafkan saya, Svetlana. Walaupun ia mungkin tidak akan mengubah apa-apa jika saya meminta pengampunan anda setiap kali... Apa yang berlaku berlaku, dan saya tidak boleh mengubah apa-apa. Tetapi saya boleh mengubah apa yang akan berlaku, bukan? - lelaki itu menjeling saya dengan mata birunya seperti langit dan, tersenyum, senyuman sedih, berkata: - Namun... Anda mengatakan saya bebas dalam pilihan saya?.. Tetapi ternyata - tidak begitu bebas, sayang ... Ia kelihatan lebih seperti penebusan dosa... Yang saya setuju, sudah tentu. Tetapi itu adalah pilihan anda bahawa saya bertanggungjawab untuk hidup untuk rakan-rakan anda. Kerana mereka memberikan nyawa mereka untuk saya... Tetapi saya tidak meminta ini, bukan?.. Oleh itu, ia bukan pilihan saya...

Sintesis unsur

Pada awal 40-an, mereka cuba menggunakan idea Big Bang untuk menerangkan asal usul unsur kimia. Penyelidik Amerika R. Alpher, G. Gamow dan R. Herman mencadangkan bahawa pada peringkat terawal kewujudannya, Alam Semesta adalah segumpal gas neutron super tumpat (atau, seperti yang mereka panggil, "ilema"). Walau bagaimanapun, kemudiannya, telah ditunjukkan bahawa beberapa unsur berat boleh terbentuk di bahagian dalam bintang disebabkan oleh kitaran tindak balas nuklear, jadi keperluan untuk "ilem" seolah-olah hilang.

Penjelasan komposisi kimia Cosmos tidak lama kemudian membawa kepada kontroversi. Jika kita mengira berapa banyak hidrogen dalam bintang-bintang Galaxy kita sepatutnya "terbakar" menjadi helium semasa kewujudannya (10 bilion tahun), ternyata jumlah helium yang diperhatikan adalah 20 kali lebih besar daripada yang diperoleh mengikut pengiraan teori. Ini bermakna sumber pembentukan helium seharusnya bukan sahaja sintesisnya di kedalaman bintang, tetapi juga beberapa proses lain yang sangat berkuasa. Akhirnya, kami terpaksa beralih lagi kepada idea Big Bang dan mencari sumber helium yang berlebihan di dalamnya. Kejayaan kali ini jatuh kepada bahagian ahli sains Soviet terkenal, Academician Ya. Ya. V. Zeldovich, I. D. Novikov. Struktur dan evolusi Alam Semesta. M., Nauka, 1975). Peruntukan utama teori ini adalah seperti berikut.

Pengembangan Alam Semesta bermula dengan ketumpatan yang sangat tinggi dan suhu yang sangat tinggi. Pada awal kewujudannya, Alam Semesta menyerupai makmal tenaga tinggi dan suhu tinggi. Tetapi ini, sudah tentu, adalah makmal yang tidak mempunyai analogi duniawi.

"Permulaan" Alam Semesta, iaitu keadaannya, sepadan, mengikut pengiraan teori, dengan jejari yang hampir dengan sifar, setakat ini mengelak walaupun perwakilan teori. Hakikatnya ialah persamaan astrofizik relativistik kekal sah sehingga ketumpatan tertib 10 93 g/cm3. Alam Semesta, yang dimampatkan kepada ketumpatan sedemikian, pernah mempunyai jejari kira-kira satu persepuluh bilion sentimeter, iaitu saiznya setanding dengan proton! Suhu alam semesta mikro ini, yang, dengan cara itu, beratnya tidak kurang daripada 10 51 tan, adalah sangat tinggi dan, nampaknya, hampir 10 32 darjah. Ini adalah bagaimana Alam Semesta kelihatan seperti pecahan yang tidak ketara sesaat selepas permulaan "letupan". Pada "permulaan" itu sendiri, kedua-dua ketumpatan dan suhu bertukar kepada infiniti, iaitu "permulaan" ini menggunakan terminologi matematik, ialah titik "tunggal" khas yang mana persamaan fizik teori moden kehilangan makna fizikalnya. Tetapi ini tidak bermakna bahawa tidak ada apa-apa sebelum "permulaan": kita tidak boleh bayangkan apa adalah sebelum "permulaan" konvensional Alam Semesta.

Dalam hidup kita, sesaat adalah selang yang tidak penting. Pada saat-saat pertama kehidupan Alam Semesta (secara konvensional dikira dari "permulaan"), banyak peristiwa berlaku dalam detik pertama. Istilah "pengembangan" di sini kelihatan terlalu lemah dan oleh itu tidak sesuai. Tidak, ia bukan pengembangan, tetapi letupan yang kuat.

Menjelang akhir seratus ribu saat selepas "permulaan", Alam Semesta dalam jilid mikronya mengandungi campuran zarah asas: nukleon dan antinukleon, elektron dan positron, serta meson, quanta cahaya (foton). Dalam campuran ini, menurut Ya B. Zeldovich, mungkin terdapat hipotesis (buat masa ini) graviton dan kuark (. Graviton dan kuark ialah zarah hipotesis; interaksi graviti dengan zarah lain menentukan medan graviti (ini adalah kuanta medan graviti); quark ialah "blok binaan asas", gabungannya menimbulkan semua jenis zarah. Banyak usaha dan wang telah dibelanjakan untuk mengesan kuark, tetapi mereka masih belum ditemui), tetapi peranan utama masih nampaknya milik neutrino.

Apabila "umur" Alam Semesta adalah sepersepuluh ribu saat, ketumpatan puratanya (10 14 g/cm3) sudah hampir dengan ketumpatan nukleus atom, dan suhu menurun kepada kira-kira beberapa bilion darjah. Pada masa ini, nukleon dan antinukleon telah berjaya memusnahkan, iaitu, saling dimusnahkan, bertukar menjadi kuanta sinaran keras. Hanya bilangan neutrino yang dihasilkan semasa interaksi zarah dikekalkan dan meningkat, kerana neutrino berinteraksi paling lemah dengan zarah lain. "Lautan" neutrino yang semakin meningkat ini mengasingkan zarah yang paling lama hidup - proton dan neutron - antara satu sama lain dan menyebabkan perubahan proton dan neutron kepada satu sama lain dan kelahiran pasangan elektron-positron. Tidak jelas apa yang menyebabkan penguasaan zarah seterusnya dan bilangan kecil antizarah di dunia kita. Mungkin atas sebab tertentu terdapat asimetri awal: bilangan antizarah sentiasa kurang daripada bilangan zarah, atau, seperti yang dipercayai oleh sesetengah saintis, terima kasih kepada mekanisme pemisahan yang belum diketahui, zarah dan antizarah disusun, tertumpu di bahagian yang berlainan Alam Semesta, dan antizarah di suatu tempat seperti itu mereka mendominasi (sebagai zarah mendominasi dunia kita), membentuk antidunia.

Menurut Ya. B. Zeldovich, “pada masa ini, terdapat quanta yang tersisa di Alam Semesta yang kita amati, serta neutrino dan graviti, yang tidak dapat kita amati dengan cara moden dan, mungkin, tidak akan dapat diperhatikan untuk banyak orang. tahun.”

Mari kita sambung petikan:

"Jadi, dari masa ke masa, semua zarah di Alam Semesta" mati, hanya quanta yang kekal. Ini betul kepada dalam seratus juta. Tetapi pada hakikatnya terdapat satu proton atau neutron untuk setiap seratus juta quanta. Zarah-zarah ini terpelihara kerana ia - zarah yang tinggal - tidak mempunyai apa-apa untuk dimusnahkan (pada mulanya, nukleon, proton dan neutron dimusnahkan dengan antizarahnya). Terdapat sedikit daripada mereka, tetapi ia adalah dari zarah-zarah ini, dan bukan dari quanta, bahawa Bumi dan planet-planet, Matahari dan bintang-bintang dibuat" ( Bumi dan Alam Semesta, 1969, No. 3, hlm. 8 (Ya. B. Zeldovich. Hot Universe)).

Apabila usia Alam Semesta mencapai sepertiga saat, ketumpatan menurun kepada 10 7 g/cm3, dan suhu menurun kepada 30 bilion darjah. Pada masa ini, menurut Ahli Akademik V.L. Ginzburg, neutrino dipisahkan daripada nukleon dan tidak lagi diserap oleh mereka. Hari ini, neutrino "utama" yang mengembara di angkasa lepas sepatutnya mempunyai tenaga hanya beberapa sepuluh perseribu elektronvolt. Kami tidak tahu bagaimana untuk mengesan neutrino sedemikian: untuk melakukan ini, sensitiviti peralatan moden mesti ditingkatkan ratusan ribu kali. Jika ini boleh dilakukan, neutrino "utama" akan membawa kita maklumat berharga tentang detik pertama kehidupan Alam Semesta.

Menjelang penghujung detik pertama, Alam Semesta telah mengembang kepada saiz kira-kira seratus kali lebih besar daripada saiz Sistem Suria moden, yang diameternya ialah 15 bilion km. Kini ketumpatan bahannya ialah 1 t/cm3, dan suhunya adalah kira-kira 10 bilion darjah. Tiada apa-apa di sini yang menyerupai ruang moden lagi. Tiada atom dan nukleus atom yang biasa kepada kita, dan tiada zarah asas yang stabil.

Hanya 0.9 saat sebelum ini, pada suhu 100 bilion darjah, terdapat bilangan proton dan neutron yang sama. Tetapi apabila suhu menurun, neutron yang lebih berat mereput menjadi proton, elektron dan neutrino. Ini bermakna bilangan proton di Alam Semesta telah meningkat secara berterusan, dan bilangan neutron telah berkurangan.

Umur Alam Semesta ialah tiga setengah minit. Pengiraan teori menetapkan suhu pada masa ini pada 1 bilion darjah dan ketumpatan sudah seratus kali kurang daripada ketumpatan air. Saiz Alam Semesta dalam hanya tiga setengah minit meningkat daripada hampir sifar kepada 40 sv. tahun ( Untuk pengembangan ruang, kelajuan cahaya bukanlah had). Keadaan telah dicipta di mana proton dan neutron mula bergabung menjadi nukleus unsur paling ringan, terutamanya hidrogen. Beberapa penstabilan berlaku, dan pada penghujung minit keempat dari permulaan "letupan pertama," Alam Semesta terdiri daripada 70% hidrogen dan 30% helium mengikut jisim. Ini mungkin komposisi asal bintang-bintang yang paling purba. Unsur yang lebih berat timbul kemudiannya hasil daripada proses yang berlaku dalam bintang.

Sejarah Alam Semesta selanjutnya lebih tenang daripada permulaannya yang bergelora. Kadar pengembangan secara beransur-ansur perlahan, suhu, seperti ketumpatan purata, secara beransur-ansur menurun, dan apabila Alam Semesta berusia sejuta tahun, suhunya menjadi sangat rendah (3500 darjah Kelvin) sehingga proton dan nukleus atom helium sudah boleh menangkap bebas. elektron dan bertukar menjadi atom neutral. Dari saat ini, peringkat moden evolusi Alam Semesta pada dasarnya bermula. Galaksi, bintang, planet muncul. Akhirnya, selepas berbilion tahun, Alam Semesta menjadi seperti yang kita lihat.

Mungkin sesetengah pembaca, yang kagum dengan angka yang sangat besar, jauh dari realiti biasa, akan berfikir bahawa sejarah Alam Semesta, yang dilukis dalam istilah yang paling umum, hanyalah abstraksi teori, jauh dari realiti. Tetapi itu tidak benar. Teori alam semesta yang berkembang menerangkan kemelesetan galaksi. Ia disahkan oleh banyak data moden tentang ruang. Akhirnya, satu lagi pengesahan eksperimen yang sangat meyakinkan tentang keadaan super panas Alam Semesta purba ditemui baru-baru ini.

Plasma utama yang pada mulanya memenuhi Alam Semesta terdiri daripada zarah asas dan kuanta radiasi, atau foton - ia adalah gas foton yang dipanggil. Pada mulanya, ketumpatan sinaran dalam "alam semesta mikro" adalah sangat tinggi, tetapi apabila ia berkembang, "gas foton" secara beransur-ansur menyejuk. Ini akan menyejukkan udara panas di dalam beberapa isipadu tertutup yang terus berkembang.

Pada masa kini, hanya kesan halus yang harus kekal dari "haba" utama. Tenaga kuanta "gas foton" utama telah menurun kepada nilai yang sepadan dengan suhu hanya beberapa darjah di atas sifar mutlak. Pada masa kini, "gas foton" utama harus memancarkan paling kuat dalam julat radio sentimeter.

Ini adalah ramalan teori. Tetapi mereka disahkan oleh pemerhatian. Pada tahun 1965, ahli fizik radio Amerika menemui pancaran radio hingar pada panjang gelombang 7.3 cm Pancaran ini datang secara seragam dari semua titik di langit dan jelas tidak dikaitkan dengan mana-mana sumber radio kosmik diskret. Stesen radio duniawi mahupun gangguan yang dihasilkan oleh peralatan radio tidak patut dipersalahkan.

Oleh itu, sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik Alam Semesta telah ditemui, sisa suhu asalnya yang tidak dapat dibayangkan tinggi. Oleh itu, model "panas" Alam Semesta utama, yang dikira secara teori oleh Ya B. Zeldovich dan pelajarnya, telah disahkan.

Jadi, nampaknya, Alam Semesta dilahirkan sebagai hasil daripada "letupan pertama" yang kuat. Daripada jumlah jirim dan sinaran yang tidak ketara, tetapi sangat berat, sangat padat, sangat panas, selama beberapa bilion tahun, apa yang kini kita panggil Angkasa telah timbul.

Apabila Alam Semesta berkembang daripada gumpalan jirim yang sangat kecil tetapi tidak dapat dibayangkan kepada dimensi kosmik, bolanya yang gergasi, masih sangat panas dan sangat padat mungkin hancur menjadi banyak "serpihan". Ini boleh menjadi akibat, sebagai contoh, kepelbagaian bola dan kadar proses yang berbeza yang berlaku di dalamnya.

Setiap "serpihan", yang terdiri daripada jirim prabintang dengan rizab tenaga yang sangat besar, seterusnya hancur dari masa ke masa. Ada kemungkinan bahawa produk pereputan adalah quasar - embrio galaksi. Seperti yang diyakini oleh Ahli Akademik V.A Ambarsumyan dan penyelidik lain, teras quasar (serta teras galaksi) mengandungi bahan prabintang, yang sifatnya belum dapat ditentukan, dan lapisan luarnya terdiri daripada plasma dan gas, yang ketumpatannya adalah hanya beberapa kali lebih tinggi daripada ketumpatan jirim dalam galaksi. Jika ini berlaku, maka kita mesti mengakui bahawa "letupan pertama" dan letupan sekunder berikutnya yang dikeluarkan ke angkasa bukan sahaja "serpihan" bahan prabintang, tetapi juga bahan meresap - plasma, gas dari mana bahan habuk terbentuk. Pada masa yang sama, seseorang mesti berfikir bahawa kandungan awal bahan gas dan habuk di Alam Semesta adalah jauh lebih tinggi daripada sekarang.

Walau apa pun, mengikut idea moden kita, sehingga peringkat kemunculan galaksi, proses letupan berlaku di Alam Semesta. Tetapi seperti yang telah kita lihat, proses letupan juga merupakan ciri peringkat galaksi, walaupun keamatannya berkurangan dalam proses evolusi galaksi - daripada manifestasi tenaga yang ganas dalam galaksi Markarian dan Seyfert kepada aliran keluar bahan yang tenang dari teras galaksi. seperti kita. Oleh itu, teori Alam Semesta yang berkembang mungkin bertumpu dengan konsep Akademik Ambartsumyan, yang, berdasarkan penemuannya sendiri dan penemuan rakan sekerjanya, serta karya ahli astronomi asing, memperluaskan idea letupan kreatif. kepada proses pembentukan bintang. Menurut konsep ini, semua objek kosmik yang kita kenali (galaksi, bintang, nebula debu gas) dilahirkan dalam proses letupan daripada rumpun jirim prabintang yang sangat padat yang dipenuhi dengan rizab tenaga yang besar. Itulah sebabnya mengapa bintang muncul dalam bentuk kumpulan yang berkembang, pada mulanya padat yang terdiri daripada beribu-ribu atau berjuta-juta bintang. Hipotesis ini nampaknya kepada pengarang yang paling berkemungkinan daripada semua yang lain, dan oleh itu dia mencadangkan "silsilah" berikut untuk semua objek angkasa.

"Atom Primer," iaitu, Alam Semesta dalam keadaan superdense primer, dan bola api utama adalah nenek moyangnya yang paling jauh, yang, tentu saja, memberikan, sebagai tambahan kepada planet-planet, hampir tidak terkira banyaknya keturunan semua objek kosmik.

Beberapa serpihan bola api mungkin telah menjadi teras embrio Galaxy kita dan, dari masa ke masa, memperoleh populasi bintang. Teras galaksi embrio ini dan, mungkin, persatuan bintang yang berputar daripadanya, termasuk Matahari, adalah "saudara" Bumi seterusnya, lebih dekat dengan kita pada masanya.

Skim yang dicadangkan untuk evolusi kosmos daripada "atom pertama" kepada bintang hanyalah hipotesis yang tertakluk kepada pembangunan dan ujian selanjutnya. Setakat ini, tiada teori transformasi "jirim pra-bintang" hipotesis kepada objek angkasa yang boleh diperhatikan wujud, dan keadaan ini merupakan salah satu titik lemah dalam konsep V. A. Ambarsumyan.

Sebaliknya, kelahiran bintang melalui pemeluwapan gas jarang dan bahan debu tidak boleh dianggap mustahil, sebaliknya, kebanyakan ahli astronomi masih mematuhi hipotesis "kondensasi" sedemikian. Pengumpulan gas dan habuk gergasi mungkin timbul pada peringkat letupan "sekunder" "serpihan letupan utama." Ia boleh diandaikan bahawa taburan jirim di dalamnya pada mulanya tidak sekata. Beberapa putaran umum gugusan tersebut mungkin menghasilkan medan magnet yang kuat di dalamnya, yang menyebabkan struktur awan gas dan debu boleh menjadi berserabut. Di bawah pengaruh daya graviti dalam pengembangan (nod) "gentian" ini, kepekatan jirim boleh bermula, yang membawa kepada kemunculan seluruh keluarga bintang.

Konsep ini masih dianuti oleh kebanyakan pengkaji, walaupun ia juga mempunyai kelemahannya. Adalah agak mungkin bahawa kedua-dua konsep ("meletup" dan "kondensasi") tidak mengecualikan, tetapi saling melengkapi: selepas semua, semasa pereputan bahan prabintang, bukan sahaja bintang, tetapi juga nebula muncul. Mungkin perkara nebula ini suatu hari nanti akan berfungsi (atau telah berkhidmat berkali-kali) sebagai bahan permulaan untuk pemeluwapan bintang dan planet? Hanya penyelidikan masa depan akan dapat memberikan kejelasan lengkap kepada isu ini.

Teori Big Bang, yang dibangunkan oleh Ya. B. Zeldovich dan N. D. Novikov, menerangkan dengan sempurna "kelebihan" helium di Alam Semesta. Mengikut pengiraan mereka baru-baru ini, sudah 100 saat selepas permulaan pengembangan, Alam Semesta mengandungi 70% hidrogen dan kira-kira 30% helium. Selebihnya helium dan unsur yang lebih berat muncul semasa evolusi bintang.

Walaupun kejayaan besar ini, cakrawala untuk teori Big Bang tidak bermakna suram. Baru-baru ini, beberapa fakta telah ditemui yang tidak sesuai dengan kerangka teori ini ( Untuk butiran lanjut, lihat buku: V. P. Chechev, Ya. Radioaktiviti dan evolusi alam semesta. M., Nauka, 1978). Sebagai contoh, galaksi diketahui dengan jelas berhubung secara fizikal antara satu sama lain dan terletak pada jarak yang sama dari kita, tetapi pada masa yang sama mempunyai "anjakan merah" yang berbeza dengan ketara (kadang-kadang 13 kali!). Satu lagi perkara yang tidak jelas ialah mengapa, pada jarak yang sama, galaksi lingkaran sentiasa mempunyai "anjakan merah" yang lebih besar daripada galaksi elips. Menurut beberapa data, ternyata dalam arah yang berbeza kadar pengembangan, "bengkak" Alam Semesta tidak sama, yang bercanggah dengan idea-idea yang lazim sebelum ini mengenai bentuk "sfera" yang ketat dari dunia yang berkembang?

Akhirnya, baru-baru ini telah menjadi jelas bahawa halaju galaksi berbanding latar belakang CMB adalah sangat kecil. Mereka diukur bukan dalam ribuan dan puluhan ribu kilometer sesaat, seperti berikut dari teori Alam Semesta yang berkembang, tetapi hanya dalam ratusan kilometer sesaat. Ternyata galaksi secara praktikal dalam keadaan tenang berbanding dengan latar belakang peninggalan Alam Semesta, yang atas beberapa sebab boleh dianggap sebagai kerangka rujukan mutlak ( Untuk butiran lanjut, lihat buku: Pembangunan kaedah penyelidikan astronomi (A. A. Efimov. Astronomi dan prinsip relativiti). M., Nauka, 1979, hlm. 545).

Bagaimana untuk mengatasi kesukaran ini masih tidak jelas. Jika ternyata "anjakan merah" dalam spektrum galaksi bukan disebabkan oleh kesan Doppler, tetapi oleh beberapa proses lain yang belum diketahui oleh kita, gambar rajah yang dilukis tentang asal usul unsur kimia mungkin ternyata tidak betul. Walau bagaimanapun, kemungkinan besar Big Bang bukanlah ilusi, tetapi realiti, dan teori Alam Semesta yang "panas" berkembang adalah salah satu pencapaian sains yang paling penting pada abad ke-20.

Sebagai kesimpulan, kami perhatikan bahawa tidak kira apa pandangan tentang evolusi Alam Semesta yang dipatuhi, fakta yang tidak dapat dipertikaikan tetap tidak tergoyahkan - kita hidup dalam Dunia yang tidak stabil secara kimia, yang komposisinya sentiasa berubah.

Daripada 26 unsur transuranium yang diketahui sekarang, 24 tidak dijumpai di planet kita. Mereka dicipta oleh manusia. Bagaimanakah unsur berat dan superheavy disintesis?
Senarai pertama tiga puluh tiga unsur yang diduga, A Table of Substances kepunyaan semua Kingdoms of Nature, yang mungkin dianggap sebagai Konstituen Badan Termudah, telah diterbitkan oleh Antoine Laurent Lavoisier pada tahun 1789. Bersama dengan oksigen, nitrogen, hidrogen, tujuh belas logam dan beberapa unsur sebenar lain, cahaya, kalori dan beberapa oksida muncul di dalamnya. Dan apabila 80 tahun kemudian Mendeleev muncul dengan Jadual Berkala, ahli kimia mengetahui 62 unsur. Menjelang awal abad ke-20, dipercayai bahawa 92 unsur wujud di alam semula jadi - dari hidrogen hingga uranium, walaupun sebahagian daripadanya belum ditemui Namun begitu, sudah pada akhir abad ke-19, saintis menganggap kewujudan unsur mengikuti uranium dalam jadual berkala (transuranes), tetapi adalah mustahil untuk menemuinya. Kini diketahui bahawa kerak bumi mengandungi sejumlah kecil unsur 93 dan 94 - neptunium dan plutonium. Tetapi dari segi sejarah, unsur-unsur ini mula-mula diperoleh secara buatan dan baru ditemui dalam komposisi mineral.
Daripada 94 unsur pertama, 83 mempunyai sama ada isotop stabil atau tahan lama, separuh hayatnya adalah setanding dengan umur Sistem Suria (ia datang ke planet kita daripada awan protoplanet). Kehidupan 11 unsur semula jadi yang tinggal adalah lebih pendek, dan oleh itu ia muncul di kerak bumi hanya akibat pereputan radioaktif untuk masa yang singkat. Tetapi bagaimana dengan semua elemen lain, dari 95 hingga 118? Tiada satu pun di planet kita. Kesemuanya diperoleh secara buatan.
Buatan pertama
Penciptaan unsur tiruan mempunyai sejarah yang panjang. Kemungkinan asas ini menjadi jelas pada tahun 1932, apabila Werner Heisenberg dan Dmitry Ivanenko membuat kesimpulan bahawa nukleus atom terdiri daripada proton dan neutron. Dua tahun kemudian, kumpulan Enrico Fermi cuba menghasilkan transuranium dengan menyinari uranium dengan neutron perlahan. Diandaikan bahawa nukleus uranium akan menangkap satu atau dua neutron, selepas itu ia akan mengalami pereputan beta untuk menghasilkan unsur 93 atau 94. Mereka juga tergesa-gesa untuk mengumumkan penemuan transurans, yang Fermi panggil ausonium dan hesperium dalam ucapan Nobelnya pada tahun 1938. Walau bagaimanapun, ahli radiokimia Jerman Otto Hahn dan Fritz Strassmann, bersama ahli fizik Austria Lise Meitner, tidak lama kemudian menunjukkan bahawa Fermi tersilap: nuklida ini adalah isotop unsur yang telah diketahui, hasil daripada pemisahan nukleus uranium kepada pasangan serpihan yang kira-kira jisim yang sama. . Penemuan ini, yang dibuat pada Disember 1938, yang memungkinkan untuk mencipta reaktor nuklear dan bom atom Unsur pertama yang disintesis bukanlah transuranium sama sekali, tetapi ecamangan, yang diramalkan oleh Mendeleev. Mereka mencarinya dalam pelbagai bijih, tetapi tidak berjaya. Dan pada tahun 1937, ecamanganese, yang kemudiannya dipanggil technetium (dari bahasa Yunani ??? - tiruan) diperoleh dengan menembak nukleus deuterium pada sasaran molibdenum, dipercepatkan dalam siklotron di Makmal Kebangsaan Lawrence Berkeley.
Peluru ringan
Unsur 93 hingga 101 diperoleh melalui interaksi nukleus uranium atau nukleus transuranium berikutnya dengan neutron, deuteron (nukleus deuterium) atau zarah alfa (nukleus helium). Kejayaan pertama di sini dicapai oleh orang Amerika Edwin McMillan dan Philip Abelson, yang pada tahun 1940 mensintesis neptunium-239, mengusahakan idea Fermi: penangkapan neutron perlahan oleh uranium-238 dan pereputan beta seterusnya uranium-239. Unsur ke-94 - plutonium - ditemui buat kali pertama semasa mengkaji pereputan beta neptunium-238 yang diperolehi oleh pengeboman deuteron uranium di siklotron Universiti California di Berkeley pada awal tahun 1941. Dan tidak lama kemudian menjadi jelas bahawa plutonium-239, di bawah pengaruh neutron perlahan, adalah fisil tidak lebih buruk daripada uranium-235 dan boleh berfungsi sebagai pengisian bom atom. Oleh itu, semua maklumat tentang pengeluaran dan sifat unsur ini telah diklasifikasikan, dan artikel oleh MacMillan, Glenn Seaborg (untuk penemuan mereka, mereka berkongsi Hadiah Nobel 1951) dan rakan sekerja mereka dengan mesej mengenai transuranium kedua muncul dalam cetakan hanya pada tahun 1946. . Pihak berkuasa Amerika selama hampir enam tahun Penerbitan penemuan unsur ke-95, americium, yang pada penghujung tahun 1944 telah diasingkan oleh kumpulan Seaborg daripada produk pengeboman neutron plutonium dalam reaktor nuklear, juga ditangguhkan. Beberapa bulan sebelum itu, ahli fizik dari pasukan yang sama memperoleh isotop pertama unsur 96 dengan berat atom 242, disintesis dengan mengebom uranium-239 dengan zarah alfa dipercepatkan. Ia dinamakan kurium sebagai pengiktirafan terhadap pencapaian saintifik Pierre dan Marie Curie, dengan itu membuka tradisi penamaan transurans sebagai penghormatan kepada fizik dan kimia klasik Siklotron 60 inci di Universiti California menjadi tapak penciptaan tiga lagi elemen, 97, 98 dan 101 . Dua yang pertama dinamakan sempena tempat kelahiran mereka - berkelium dan californium. Berkeley telah disintesis pada Disember 1949 dengan mengebom sasaran americium dengan zarah alfa, dan californium dua bulan kemudian oleh pengeboman kurium yang sama. Unsur ke-99 dan ke-100, einsteinium dan fermium, ditemui semasa analisis radiokimia sampel yang dikumpulkan di kawasan Eniwetak Atoll, di mana pada 1 November 1952, Amerika meletupkan cas termonuklear sepuluh megaton "Mike", cangkerangnya diperbuat daripada uranium-238. Semasa letupan, nukleus uranium menyerap sehingga lima belas neutron, selepas itu mereka mengalami rantaian pereputan beta, yang membawa kepada pembentukan unsur-unsur ini. Elemen 101, mendelevium, ditemui pada awal tahun 1955. Seaborg, Albert Ghiorso, Bernard Harvey, Gregory Choppin dan Stanley Thomson mengalami pengeboman zarah alfa kepada kira-kira satu bilion (ini sangat kecil, tetapi tidak ada lagi) atom einsteinium yang didepositkan secara elektrolitik pada kerajang emas. Walaupun ketumpatan rasuk yang sangat tinggi (60 trilion zarah alfa sesaat), hanya 17 atom mendelevium diperoleh, tetapi sinaran dan sifat kimianya ditentukan.
Ion berat
Mendelevium ialah transuranium terakhir yang dihasilkan menggunakan neutron, deuteron atau zarah alfa. Untuk mendapatkan unsur-unsur berikut, sasaran diperlukan daripada unsur nombor 100 - fermium, yang kemudiannya mustahil untuk dihasilkan (walaupun kini dalam reaktor nuklear fermium diperoleh dalam kuantiti nanogram Para saintis mengambil laluan yang berbeza: mereka menggunakan atom terion, yang mengandungi nukleus). lebih daripada dua proton, untuk mengebom sasaran mereka dipanggil ion berat). Untuk mempercepatkan pancaran ion, pemecut khusus diperlukan. Mesin pertama seumpama itu, HILAC (Heavy Ion Linear Accelerator), telah dilancarkan di Berkeley pada tahun 1957, yang kedua, siklotron U-300, telah dilancarkan di Makmal Tindak Balas Nuklear Institut Bersama untuk Penyelidikan Nuklear di Dubna pada tahun 1960. Kemudian, unit U-400 dan U-400M yang lebih berkuasa telah mula beroperasi di Dubna. Satu lagi pemecut, UNILAC (Universal Linear Accelerator), telah beroperasi di Pusat Helmholtz Jerman untuk Penyelidikan Ion Berat di Wickhausen, salah satu daerah Darmstadt, sejak akhir tahun 1975. Semasa pengeboman sasaran yang diperbuat daripada plumbum, bismut, uranium atau transuranium dengan ion berat, nukleus sangat teruja (panas) yang sama ada runtuh atau membebaskan tenaga berlebihan melalui pelepasan (penyejatan) neutron. Kadang-kadang nukleus ini mengeluarkan satu atau dua neutron, selepas itu mereka menjalani transformasi lain - contohnya, pereputan alfa. Sintesis jenis ini dipanggil sejuk. Di Darmstadt, dengan bantuannya, unsur-unsur dengan nombor dari 107 (borium) hingga 112 (copernicium) diperolehi. Dengan cara yang sama, pada tahun 2004, ahli fizik Jepun mencipta satu atom unsur ke-113 (setahun sebelumnya ia diperoleh di Dubna). Semasa pelakuran panas, nukleus yang baru lahir kehilangan lebih banyak neutron - daripada tiga hingga lima. Dengan cara ini, Berkeley dan Dubna mensintesis unsur-unsur daripada 102 (nobelium) kepada 106 (seaborgium, sebagai penghormatan kepada Glenn Seaborg, di bawah pimpinannya sembilan elemen baharu telah dicipta). Kemudian, di Dubna, enam daripada super-heavyweight yang paling besar telah dibuat dengan cara ini - dari ke-113 hingga ke-118. Kesatuan Kimia Tulen dan Gunaan Antarabangsa (IUPAC) setakat ini hanya meluluskan nama unsur ke-114 (flerovium) dan ke-116 (livermorium).
Hanya tiga atom
Unsur ke-118 dengan nama sementara ununoctium dan simbol Uuo (mengikut peraturan IUPAC, nama sementara unsur terbentuk daripada akar Latin dan Yunani bagi nama digit nombor atomnya, un-un-oct (ium) - 118) telah dicipta oleh usaha bersama dua kumpulan saintifik: Dubna di bawah pimpinan Yuri Oganesyan dan Makmal Kebangsaan Livermore di bawah pimpinan Kenton Moody, seorang pelajar Seaborg. Ununoctium terletak di bawah radon dalam jadual berkala dan oleh itu boleh menjadi gas mulia. Walau bagaimanapun, sifat kimianya masih belum ditentukan, kerana ahli fizik telah mencipta hanya tiga atom unsur ini dengan nombor jisim 294 (118 proton, 176 neutron) dan separuh hayat kira-kira milisaat: dua pada tahun 2002 dan satu dalam 2005. Ia diperoleh dengan mengebom sasaran California-249 (98 proton, 151 neutron) dengan ion isotop berat kalsium dengan jisim atom 48 (20 proton dan 28 neutron), dipercepatkan dalam pemecut U-400. Jumlah bilangan "peluru" kalsium ialah 4.1x1019, jadi produktiviti "penjana unnoctium" Dubna adalah sangat rendah. Walau bagaimanapun, menurut Kenton Moody, U-400 adalah satu-satunya mesin di dunia yang memungkinkan untuk mensintesis unsur ke-118 "Setiap siri eksperimen mengenai sintesis transuranium menambah maklumat baru tentang struktur bahan nuklear, yang. digunakan untuk memodelkan sifat nukleus superheavy. Khususnya, kerja pada sintesis elemen ke-118 memungkinkan untuk membuang beberapa model sebelumnya, ingat Kenton Moody. - Kami membuat sasaran daripada californium, kerana unsur yang lebih berat tidak tersedia dalam kuantiti yang diperlukan. Kalsium-48 mengandungi lapan neutron tambahan berbanding dengan isotop utama kalsium-40. Apabila nukleusnya bergabung dengan nukleus californium, nukleus dengan 179 neutron telah terbentuk. Mereka berada dalam keadaan yang sangat teruja dan oleh itu sangat tidak stabil, dari mana mereka muncul dengan cepat, menumpahkan neutron. Hasilnya, kami memperoleh isotop unsur 118 dengan 176 neutron. Dan ini adalah atom neutral sebenar dengan set lengkap elektron! Sekiranya mereka hidup lebih lama, ia mungkin untuk menilai sifat kimia mereka.
Metusalah nombor 117
Elemen 117, juga dikenali sebagai ununseptium, diperoleh kemudian - pada Mac 2010. Unsur ini dicipta pada mesin U-400 yang sama, di mana, seperti sebelumnya, ion kalsium-48 ditembak pada sasaran yang diperbuat daripada berkelium-249, yang disintesis di Makmal Kebangsaan Oak Ridge. Apabila nukleus berkelium dan kalsium bertembung, nukleus ununseptium-297 yang sangat teruja (117 proton dan 180 neutron) muncul. Para penguji berjaya memperoleh enam nukleus, lima daripadanya menguap empat neutron setiap satu dan bertukar menjadi ununseptium-293, dan selebihnya mengeluarkan tiga neutron dan menimbulkan ununseptium-294 Berbanding dengan ununoctium, ununseptium ternyata menjadi Methuselah sebenar. Separuh hayat isotop yang lebih ringan ialah 14 milisaat, dan yang lebih berat ialah sebanyak 78 milisaat! Pada tahun 2012, ahli fizik Dubna memperoleh lima lagi atom ununseptium-293, dan kemudian beberapa atom kedua-dua isotop. Pada musim bunga tahun 2014, saintis dari Darmstadt melaporkan sintesis empat nukleus unsur 117, dua daripadanya mempunyai jisim atom 294. Separuh hayat unseptium "berat" ini, yang diukur oleh saintis Jerman, adalah kira-kira 51 milisaat ( ini bersetuju dengan baik dengan anggaran saintis dari Dubna) Kini di Darmstadt mereka sedang menyediakan projek untuk pemecut linear baru ion berat pada magnet superkonduktor, yang akan membolehkan sintesis unsur 119 dan 120. Pelan serupa sedang dilaksanakan di Dubna, di mana siklotron DS-280 baharu sedang dibina. Ada kemungkinan dalam beberapa tahun sahaja sintesis transuranium superheavy baru akan menjadi mungkin. Dan penciptaan unsur ke-120, atau bahkan ke-126 dengan 184 neutron dan penemuan pulau kestabilan akan menjadi kenyataan.
Panjang umur di pulau kestabilan
Di dalam nukleus terdapat kulit proton dan neutron, agak serupa dengan kulit elektron atom. Nukleus dengan cangkerang yang terisi sepenuhnya sangat tahan terhadap perubahan spontan. Bilangan neutron dan proton yang sepadan dengan cengkerang tersebut dipanggil sihir. Sebahagian daripadanya telah ditentukan secara eksperimen - ini ialah 2, 8, 20 dan 28.Model cangkerang memungkinkan untuk mengira "nombor ajaib" nukleus superberat secara teori - walau bagaimanapun, tanpa jaminan yang lengkap. Terdapat sebab untuk menjangkakan bahawa nombor neutron 184 akan menjadi ajaib. Ia boleh sepadan dengan nombor proton 114, 120 dan 126, dan yang terakhir, sekali lagi, mesti ajaib. Jika demikian, maka isotop unsur ke-114, ke-120 dan ke-126, yang mengandungi 184 neutron setiap satu, akan hidup lebih lama daripada jiran mereka pada jadual berkala - minit, jam, atau bahkan tahun (kawasan jadual ini adalah biasanya dipanggil pulau kestabilan). Para saintis meletakkan harapan terbesar mereka pada isotop terakhir dengan nukleus ajaib berganda.
Kaedah Dubninsky

Apabila ion berat memasuki kawasan kuasa nuklear sasaran, nukleus sebatian dalam keadaan teruja boleh terbentuk. Ia sama ada mereput menjadi serpihan yang mempunyai jisim yang lebih kurang sama, atau mengeluarkan (menyejat) beberapa neutron dan masuk ke dalam keadaan tanah (tidak teruja).
"Elemen 113 hingga 118 dicipta berdasarkan kaedah luar biasa yang dibangunkan di Dubna di bawah pimpinan Yuri Oganesyan," jelas ahli pasukan Darmstadt Alexander Yakushev. - Daripada nikel dan zink, yang digunakan untuk menembak sasaran di Darmstadt, Oganesyan mengambil isotop dengan jisim atom yang jauh lebih rendah - kalsium-48. Hakikatnya ialah penggunaan nukleus ringan meningkatkan kemungkinan gabungan mereka dengan nukleus sasaran. Nukleus kalsium-48 juga berganda ajaib, kerana ia terdiri daripada 20 proton dan 28 neutron. Oleh itu, pilihan Oganesyan banyak menyumbang kepada kemandirian nukleus kompaun yang timbul apabila sasaran ditembak. Lagipun, nukleus boleh menumpahkan beberapa neutron dan menimbulkan transuranium baru hanya jika ia tidak pecah menjadi serpihan sejurus selepas kelahiran. Untuk mensintesis unsur superheavy dengan cara ini, ahli fizik Dubna membuat sasaran daripada transuranium yang dihasilkan di Amerika Syarikat - plutonium pertama, kemudian americium, kurium, californium dan, akhirnya, berkelium. Kalsium-48 dalam alam semula jadi hanya 0.7%. Ia diekstrak menggunakan pemisah elektromagnet, yang merupakan prosedur yang mahal. Satu miligram isotop ini berharga kira-kira $200. Jumlah ini cukup untuk satu atau dua jam menembak sasaran dan percubaan berlangsung selama berbulan-bulan. Sasaran itu sendiri lebih mahal, harganya mencecah satu juta dolar. Membayar bil elektrik juga menelan kos yang lumayan - pemecut ion berat menggunakan kuasa megawatt. Secara umum, sintesis unsur superheavy bukanlah kesenangan yang murah.”

Jika anda bertanya kepada saintis yang manakah penemuan abad ke-20. yang paling penting, maka hampir tidak ada yang akan lupa menamakan sintesis tiruan unsur kimia. Dalam tempoh yang singkat - kurang daripada 40 tahun - senarai unsur kimia yang diketahui telah meningkat sebanyak 18 nama. Dan kesemua 18 telah disintesis, disediakan secara buatan.

Perkataan "sintesis" biasanya menunjukkan proses mendapatkan daripada kompleks mudah. Sebagai contoh, interaksi sulfur dengan oksigen ialah sintesis kimia sulfur dioksida SO 2 daripada unsur.

Sintesis unsur boleh difahami dengan cara ini: pengeluaran buatan daripada unsur dengan cas nuklear yang lebih rendah dan nombor atom yang lebih rendah bagi unsur dengan nombor atom yang lebih tinggi. Dan proses pengeluaran itu sendiri dipanggil tindak balas nuklear. Persamaannya ditulis dengan cara yang sama seperti persamaan tindak balas kimia biasa. Di sebelah kiri adalah bahan tindak balas, di sebelah kanan adalah produk yang terhasil. Bahan tindak balas dalam tindak balas nuklear ialah sasaran dan zarah pengeboman.

Sasaran boleh menjadi mana-mana unsur jadual berkala (dalam bentuk bebas atau dalam bentuk sebatian kimia).

Peranan pengeboman zarah dimainkan oleh α-zarah, neutron, proton, deuteron (nukleus isotop berat hidrogen), serta ion berat berganda yang dipanggil pelbagai unsur - boron, karbon, nitrogen, oksigen, neon, argon dan unsur-unsur lain dalam jadual berkala.

Untuk tindak balas nuklear berlaku, zarah pengeboman mesti berlanggar dengan nukleus atom sasaran. Jika zarah mempunyai tenaga yang cukup tinggi, ia boleh menembusi dengan sangat dalam ke dalam nukleus sehingga ia bergabung dengannya. Oleh kerana semua zarah yang disenaraikan di atas, kecuali neutron, membawa cas positif, apabila ia bergabung dengan nukleus, ia meningkatkan casnya. Dan perubahan dalam nilai Z bermakna transformasi unsur: sintesis unsur dengan nilai baru cas nuklear.

Untuk mencari cara untuk mempercepatkan pengeboman zarah dan memberi mereka tenaga yang tinggi, mencukupi untuk mereka bergabung dengan nukleus, pemecut zarah khas, siklotron, telah dicipta dan dibina. Kemudian mereka membina kilang khas untuk unsur-unsur baru - reaktor nuklear. Tujuan langsungnya adalah untuk menjana tenaga nuklear. Tetapi kerana fluks neutron sengit sentiasa wujud di dalamnya, ia mudah digunakan untuk tujuan gabungan buatan. Neutron tidak mempunyai cas, dan oleh itu ia tidak perlu (dan mustahil) untuk dipercepatkan. Sebaliknya, neutron perlahan ternyata lebih berguna daripada neutron laju.

Ahli kimia terpaksa memerah otak mereka dan menunjukkan keajaiban kebijaksanaan sebenar untuk membangunkan cara untuk memisahkan sejumlah kecil unsur baharu daripada bahan sasaran. Belajar untuk mengkaji sifat unsur baru apabila hanya beberapa atom yang tersedia...

Melalui kerja ratusan dan ribuan saintis, lapan belas sel baru telah diisi dalam jadual berkala.

Empat berada dalam sempadan lamanya: antara hidrogen dan uranium.

Empat belas - untuk uranium.

Begini bagaimana semuanya berlaku...

Technetium, promethium, astatin, francium... Empat tempat dalam jadual berkala kekal kosong untuk masa yang lama. Ini adalah sel No. 43, 61, 85 dan 87. Daripada empat unsur yang sepatutnya menduduki tempat ini, tiga telah diramalkan oleh Mendeleev: ekamanganese - 43, ecaiodine - 85 dan ekakaesium - 87. Yang keempat - No. 61 - sepatutnya tergolong dalam unsur nadir bumi.

Empat elemen ini sukar difahami. Usaha saintis untuk mencari mereka di alam semula jadi tetap tidak berjaya. Dengan bantuan undang-undang berkala, semua tempat lain dalam jadual berkala - dari hidrogen hingga uranium - telah lama diisi.

Lebih daripada sekali, laporan mengenai penemuan empat elemen ini telah muncul dalam jurnal saintifik. Ekamanganese telah "ditemui" di Jepun, di mana ia diberi nama "nipponium," dan di Jerman ia dipanggil "masurium." Elemen No. 61 "ditemui" di negara yang berbeza sekurang-kurangnya tiga kali, ia menerima nama "illinium", "Florence", "kitaran onium". Ekaiodine juga telah ditemui dalam alam semula jadi lebih daripada sekali. Dia diberi nama "Alabamius", "Helvetius". Ekacesium pula menerima nama "Virginia" dan "Moldova". Beberapa nama ini tercatat dalam pelbagai buku rujukan dan juga ditemui dalam buku teks sekolah. Tetapi semua penemuan ini tidak disahkan: setiap kali pemeriksaan yang tepat menunjukkan bahawa ralat telah dibuat, dan kekotoran yang tidak ketara secara rawak disalah anggap sebagai unsur baharu.

Pencarian yang panjang dan sukar akhirnya membawa kepada penemuan salah satu unsur alam semula jadi yang sukar difahami. Ternyata excasium, yang sepatutnya menduduki tempat ke-87 dalam jadual berkala, timbul dalam rantaian pereputan isotop radioaktif semula jadi uranium-235. Ia adalah unsur radioaktif jangka pendek.

Elemen No. 87 wajar dibincangkan dengan lebih terperinci.

Sekarang dalam mana-mana ensiklopedia, dalam mana-mana buku teks kimia yang kita baca: francium (nombor siri 87) ditemui pada tahun 1939 oleh saintis Perancis Margarita Perey. Ngomong-ngomong, ini adalah kali ketiga apabila penghormatan untuk menemui unsur baru adalah milik seorang wanita (sebelum ini, Marie Curie menemui polonium dan radium, Ida Noddak menemui renium).

Bagaimanakah Perey berjaya menangkap elemen yang sukar difahami? Mari kita kembali bertahun-tahun lamanya. Pada tahun 1914, tiga ahli radiokimia Austria - S. Meyer, W. Hess dan F. Paneth - mula mengkaji pereputan radioaktif isotop aktinium dengan nombor jisim 227. Telah diketahui bahawa ia tergolong dalam keluarga actinouranium dan mengeluarkan zarah-β; maka hasil pecahannya ialah torium. Walau bagaimanapun, saintis mempunyai syak wasangka yang samar-samar bahawa actinium-227 dalam kes yang jarang berlaku juga mengeluarkan zarah-α. Dengan kata lain, ini adalah salah satu contoh garpu radioaktif. Adalah mudah untuk mengetahui: semasa transformasi sedemikian, isotop unsur No. 87 harus dibentuk Meyer dan rakan-rakannya memang memerhatikan zarah alfa. Kajian lanjut diperlukan, tetapi ia terganggu oleh Perang Dunia Pertama.

Margarita Perey mengikuti jalan yang sama. Tetapi dia mempunyai instrumen yang lebih sensitif dan kaedah analisis baharu yang dipertingkatkan. Itulah sebabnya dia berjaya.

Francium dikelaskan sebagai unsur yang disintesis secara buatan. Namun begitu, unsur itu mula-mula ditemui di alam semula jadi. Ini adalah isotop bagi francium-223. Separuh hayatnya hanya 22 minit. Ia menjadi jelas mengapa terdapat begitu sedikit Perancis di Bumi. Pertama, kerana kerapuhannya, ia tidak mempunyai masa untuk menumpukan perhatian dalam sebarang kuantiti yang ketara, dan kedua, proses pembentukannya sendiri dicirikan oleh kebarangkalian yang rendah: hanya 1.2% daripada pereputan nukleus aktinium-227 dengan pelepasan α- zarah.

Dalam hal ini, adalah lebih menguntungkan untuk menyediakan francium secara buatan. 20 isotop fransium telah diperolehi, dan yang paling lama hayatnya ialah fransium-223. Bekerja dengan jumlah garam fransium yang tidak ketara, ahli kimia dapat membuktikan bahawa sifatnya sangat serupa dengan sesium.

Elemen No. 43, 61 dan 85 kekal sukar difahami. Tidak ada cara untuk mencari mereka dalam alam semula jadi, walaupun saintis sudah mempunyai kaedah yang kuat yang jelas menunjukkan cara untuk mencari unsur-unsur baru - undang-undang berkala. Terima kasih kepada undang-undang ini, semua sifat kimia unsur yang tidak diketahui diketahui oleh saintis terlebih dahulu. Jadi mengapa pencarian untuk ketiga-tiga elemen ini secara semula jadi tidak berjaya?

Dengan mengkaji sifat nukleus atom, ahli fizik membuat kesimpulan bahawa isotop stabil tidak boleh wujud untuk unsur dengan nombor atom 43, 61, 85 dan 87. Mereka hanya boleh menjadi radioaktif, mempunyai separuh hayat yang pendek dan mesti hilang dengan cepat. Oleh itu, semua unsur ini dicipta secara buatan oleh manusia. Laluan untuk penciptaan unsur baru ditunjukkan oleh undang-undang berkala. Mari cuba gunakannya untuk menggariskan laluan untuk sintesis ecamangan. Unsur No. 43 ini adalah yang pertama dicipta secara buatan.

Sifat kimia sesuatu unsur ditentukan oleh kulit elektronnya, dan ia bergantung kepada cas nukleus atom. Nukleus unsur nombor 43 sepatutnya mempunyai 43 cas positif dan 43 elektron yang mengorbit nukleus. Bagaimanakah anda boleh mencipta unsur dengan 43 cas dalam nukleus atom? Bagaimanakah anda boleh membuktikan bahawa elemen sedemikian telah dicipta?

Mari kita lihat dengan lebih dekat unsur-unsur dalam jadual berkala yang terletak berhampiran ruang kosong yang dimaksudkan untuk unsur No. 43. Ia terletak hampir di tengah-tengah tempoh kelima. Di tempat yang sepadan dalam tempoh keempat terdapat mangan, dan pada keenam - rhenium. Oleh itu, sifat kimia unsur 43 hendaklah serupa dengan sifat mangan dan renium. Bukan tanpa alasan D.I Mendeleev, yang meramalkan unsur ini, memanggilnya sebagai ekamanganese. Di sebelah kiri sel ke-43 ialah molibdenum, yang menduduki sel 42, di sebelah kanan, di ke-44, ialah ruthenium.

Oleh itu, untuk mencipta unsur nombor 43, adalah perlu untuk menambah bilangan cas dalam nukleus atom yang mempunyai 42 cas dengan satu cas asas lagi. Oleh itu, untuk mensintesis unsur baru No. 43, adalah perlu untuk mengambil molibdenum sebagai bahan permulaan. Ia mempunyai tepat 42 caj dalam terasnya. Unsur paling ringan, hidrogen, mempunyai satu cas positif. Jadi, kita boleh menjangkakan bahawa unsur nombor 43 boleh diperolehi daripada tindak balas nuklear antara molibdenum dan hidrogen.

Sifat unsur No. 43 hendaklah serupa dengan mangan dan renium, dan untuk mengesan dan membuktikan pembentukan unsur ini, adalah perlu untuk menggunakan tindak balas kimia yang serupa dengan tindak balas yang mana ahli kimia menentukan kehadiran kuantiti yang kecil. mangan dan renium. Beginilah cara jadual berkala memungkinkan untuk mencarta laluan untuk penciptaan unsur tiruan.

Dengan cara yang sama seperti yang baru sahaja kami gariskan, unsur kimia buatan pertama dicipta pada tahun 1937. Ia menerima nama penting - technetium - elemen pertama yang dihasilkan secara teknikal, buatan. Ini adalah bagaimana technetium disintesis. Plat molibdenum telah mengalami pengeboman hebat oleh nukleus isotop berat hidrogen - deuterium, yang dipercepatkan dalam siklotron dengan kelajuan yang sangat besar.

Nukleus hidrogen berat, yang menerima tenaga yang sangat tinggi, menembusi ke dalam nukleus molibdenum. Selepas penyinaran dalam siklotron, plat molibdenum telah dibubarkan dalam asid. Sebilangan kecil bahan radioaktif baru telah diasingkan daripada larutan menggunakan tindak balas yang sama yang diperlukan untuk penentuan analitik mangan (analog unsur No. 43). Ini adalah elemen baru - technetium. Sifat kimianya tidak lama kemudian dikaji secara terperinci. Mereka sepadan dengan tepat dengan kedudukan unsur dalam jadual berkala.

Kini technetium telah menjadi agak mudah diakses: ia terbentuk dalam kuantiti yang agak besar dalam reaktor nuklear. Technetium telah dikaji dengan baik dan sudah pun digunakan secara praktikal. Technetium digunakan untuk mengkaji proses kakisan logam.

Kaedah yang mana elemen 61 dicipta adalah sangat serupa dengan kaedah yang mana teknetium diperoleh. Elemen #61 mestilah unsur nadir bumi: sel ke-61 berada di antara neodymium (#60) dan samarium (#62). Unsur baru pertama kali diperoleh pada tahun 1938 dalam siklotron dengan mengebom neodymium dengan nukleus deuterium. Secara kimia, unsur 61 hanya diasingkan pada tahun 1945 daripada unsur-unsur pemecahan yang terbentuk dalam reaktor nuklear akibat pembelahan uranium.

Unsur itu menerima nama simbolik promethium. Nama ini diberikan kepadanya atas sebab tertentu. Mitos Yunani kuno memberitahu bahawa raksasa Prometheus mencuri api dari langit dan memberikannya kepada orang ramai. Untuk ini dia dihukum oleh para dewa: dia dirantai pada batu, dan helang besar menyiksanya setiap hari. Nama "promethium" bukan sahaja melambangkan laluan sains dramatik yang mencuri tenaga pembelahan nuklear dari alam semula jadi dan menguasai tenaga ini, tetapi juga memberi amaran kepada orang ramai terhadap bahaya ketenteraan yang dahsyat.

Promethium kini diperolehi dalam kuantiti yang banyak: ia digunakan dalam bateri atom - sumber arus terus yang boleh beroperasi tanpa gangguan selama beberapa tahun.

Unsur halida terberat No. 85 telah disintesis dengan cara yang sama. Ia pertama kali diperoleh dengan mengebom bismut (No. 83) dengan nukleus helium (No. 2), dipercepatkan dalam siklotron kepada tenaga tinggi.

Nukleus helium, unsur kedua dalam jadual berkala, mempunyai dua cas. Oleh itu, untuk mensintesis unsur ke-85, bismut diambil - unsur ke-83. Unsur baru dinamakan astatin (tidak stabil). Ia adalah radioaktif dan hilang dengan cepat. Sifat kimianya juga ternyata sesuai dengan hukum berkala. Ia kelihatan seperti iodin.

Unsur transuranik.

Ahli kimia meletakkan banyak usaha untuk mencari unsur yang lebih berat daripada uranium dalam alam semula jadi. Lebih daripada sekali notis kemenangan telah muncul dalam jurnal saintifik tentang penemuan "dipercayai" unsur "berat" baharu dengan jisim atom lebih besar daripada uranium. Sebagai contoh, unsur No. 93 telah "ditemui" dalam alam semula jadi berkali-kali, ia menerima nama "bohemia" dan "sequanium". Tetapi "penemuan" ini ternyata hasil daripada kesilapan. Mereka mencirikan kesukaran menentukan secara analitikal jejak minit unsur baru yang tidak diketahui dengan sifat yang belum dipelajari.

Hasil carian ini adalah negatif, kerana hampir tiada unsur di Bumi yang sepadan dengan sel-sel jadual berkala yang sepatutnya terletak di luar sel ke-92.

Percubaan pertama untuk mendapatkan unsur-unsur baru yang lebih berat daripada uranium secara buatan dikaitkan dengan salah satu kesilapan yang luar biasa dalam sejarah perkembangan sains. Adalah diperhatikan bahawa di bawah pengaruh fluks neutron, banyak unsur menjadi radioaktif dan mula memancarkan sinar beta. Nukleus atom, setelah kehilangan cas negatifnya, beralih dalam sistem berkala satu sel ke kanan, dan nombor sirinya menjadi satu lagi - transformasi unsur berlaku. Oleh itu, di bawah pengaruh neutron, unsur yang lebih berat biasanya terbentuk.

Mereka cuba menggunakan neutron pada uranium. Para saintis berharap, seperti unsur-unsur lain, uranium akan mempamerkan aktiviti β dan, akibat pereputan β, unsur baru dengan nombor satu lebih tinggi akan muncul. Dia akan menduduki sel ke-93 dalam sistem Mendeleev. Adalah dicadangkan bahawa unsur ini harus serupa dengan renium, jadi ia sebelum ini dipanggil ekarenium.

Eksperimen pertama seolah-olah mengesahkan andaian ini dengan segera. Lebih-lebih lagi, didapati bahawa dalam kes ini bukan satu elemen baru timbul, tetapi beberapa. Lima unsur baru yang lebih berat daripada uranium telah dilaporkan. Selain ekarenium, ecaosmium, ecairidium, ekaplatinum dan ecagold "ditemui". Dan semua penemuan itu ternyata satu kesilapan. Tetapi ia adalah satu kesilapan yang luar biasa. Dia membawa sains kepada pencapaian terbesar fizik dalam seluruh sejarah umat manusia - penemuan pembelahan uranium dan penguasaan tenaga nukleus atom.

Tiada unsur transuranium sebenarnya ditemui. Dalam unsur-unsur baru yang pelik mereka cuba sia-sia untuk mencari sifat yang sepatutnya ada pada unsur-unsur daripada ekarenium dan ekazold. Dan tiba-tiba, di antara unsur-unsur ini, barium radioaktif dan lanthanum ditemui secara tidak dijangka. Bukan transuranium, tetapi yang paling biasa, tetapi isotop radioaktif unsur-unsur yang tempatnya berada di tengah-tengah jadual berkala Mendeleev.

Sedikit masa berlalu sebelum keputusan yang tidak dijangka dan sangat pelik ini difahami dengan betul.

Mengapakah nukleus atom uranium, yang berada di penghujung sistem unsur berkala, membentuk di bawah tindakan neutron nukleus unsur yang tempatnya berada di tengahnya? Sebagai contoh, apabila neutron bertindak ke atas uranium, unsur-unsur muncul yang sepadan dengan sel jadual berkala berikut:

Banyak unsur ditemui dalam campuran kompleks isotop radioaktif yang tidak dapat dibayangkan yang terbentuk dalam uranium yang disinari dengan neutron. Walaupun ia ternyata merupakan unsur lama yang diketahui oleh ahli kimia, pada masa yang sama ia adalah bahan baru, pertama kali dicipta oleh manusia.

Secara semula jadi tidak ada isotop radioaktif bromin, kripton, strontium dan banyak lagi daripada tiga puluh empat unsur - daripada zink kepada gadolinium, yang timbul apabila uranium disinari.

Ini sering berlaku dalam sains: yang paling misteri dan paling kompleks ternyata mudah dan jelas apabila ia diselesaikan dan difahami. Apabila neutron terkena nukleus uranium, ia berpecah kepada dua serpihan - menjadi dua nukleus atom berjisim lebih kecil. Serpihan ini boleh mempunyai saiz yang berbeza, itulah sebabnya mengapa begitu banyak isotop radioaktif berbeza unsur kimia biasa terbentuk.

Satu nukleus atom uranium (92) hancur menjadi nukleus atom bromin (35) dan lanthanum (57); Jumlah nombor atom unsur-unsur pemecahan yang terhasil akan sama dengan 92.

Ini adalah permulaan rantaian penemuan hebat. Tidak lama kemudian didapati bahawa di bawah kesan neutron, bukan sahaja serpihan - nukleus dengan jisim yang lebih kecil - timbul daripada nukleus atom uranium-235, tetapi juga dua atau tiga neutron terbang keluar. Setiap daripada mereka, seterusnya, mampu menyebabkan pembelahan nukleus uranium sekali lagi. Dan dengan setiap bahagian tersebut, banyak tenaga dilepaskan. Ini adalah permulaan penguasaan tenaga intra-atom manusia.

Antara kepelbagaian besar produk yang timbul daripada penyinaran nukleus uranium dengan neutron, unsur transuranium pertama No. 93, yang kekal tanpa disedari untuk masa yang lama, ia kemudiannya ditemui daripada tindakan neutron pada uranium-238. Dari segi sifat kimia, ia ternyata sangat serupa dengan uranium dan tidak sama sekali: dengan renium, seperti yang dijangkakan semasa percubaan pertama untuk mensintesis unsur yang lebih berat daripada uranium. Oleh itu, mereka tidak dapat mengesannya dengan segera.

Unsur pertama yang dicipta oleh manusia di luar "sistem semula jadi unsur kimia" dinamakan neptunium sempena planet Neptun. Penciptaannya meluaskan bagi kita sempadan yang ditentukan oleh alam semula jadi itu sendiri. Begitu juga, penemuan planet Neptun yang diramalkan memperluaskan sempadan pengetahuan kita tentang sistem suria.

Tidak lama kemudian unsur ke-94 telah disintesis. Ia dinamakan sempena planet terakhir. Sistem suria.

Ia dipanggil plutonium. Dalam sistem berkala Mendeleev, ia mengikut urutan neptunium, serupa dengan "planet terakhir sistem Suria*, Pluto, yang orbitnya terletak di belakang orbit Neptun Elemen No. 94 timbul daripada neptunium semasa pereputan βnya.

Plutonium adalah satu-satunya unsur transuranium yang kini dihasilkan dalam reaktor nuklear dalam kuantiti yang sangat besar. Seperti uranium-235, ia mampu pembelahan di bawah pengaruh neutron dan digunakan sebagai bahan api dalam reaktor nuklear.

Elemen No. 95 dan No. 96 dipanggil americium dan kurium. Mereka juga kini dihasilkan dalam reaktor nuklear. Kedua-dua unsur mempunyai radioaktiviti yang sangat tinggi - ia memancarkan sinar-α. Keradioaktifan unsur-unsur ini sangat hebat sehingga larutan pekat garamnya menjadi panas, mendidih dan bersinar dengan sangat kuat dalam gelap.

Semua unsur transuranium - daripada neptunium kepada americium dan kurium - diperolehi dalam kuantiti yang agak besar. Dalam bentuk tulennya, ini adalah logam berwarna perak, semuanya radioaktif dan sifat kimianya agak serupa antara satu sama lain, tetapi dalam beberapa cara ia berbeza dengan ketara.

Unsur ke-97, berkelium, juga diasingkan dalam bentuk tulennya. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk meletakkan penyediaan plutonium tulen di dalam reaktor nuklear, di mana ia terdedah kepada aliran neutron yang kuat selama enam tahun penuh. Pada masa ini, beberapa mikrogram unsur No. 97 terkumpul di dalamnya Plutonium dikeluarkan dari reaktor nuklear, dilarutkan dalam asid, dan berkelium-249 yang paling lama diasingkan daripada campuran. Ia sangat radioaktif - ia mereput separuh dalam setahun. Setakat ini, hanya beberapa mikrogram berkelium telah diperolehi. Tetapi jumlah ini sudah cukup untuk para saintis mengkaji dengan tepat sifat kimianya.

Unsur yang sangat menarik ialah nombor 98 - californium, yang keenam selepas uranium. Californium pertama kali dicipta dengan mengebom sasaran kurium dengan zarah alfa.

Kisah sintesis dua unsur transuranium seterusnya: 99 dan 100 sangat menarik. Mereka pertama kali ditemui di awan dan "lumpur". Untuk mengkaji apa yang dihasilkan dalam letupan termonuklear, sebuah kapal terbang terbang melalui awan letupan dan sampel sedimen dikumpulkan pada penapis kertas. Kesan dua unsur baru ditemui dalam sedimen ini. Untuk mendapatkan data yang lebih tepat, sejumlah besar "kotoran" - tanah dan batu yang diubah oleh letupan - telah dikumpulkan di tapak letupan. "Kotoran" ini telah diproses di makmal, dan dua elemen baru telah diasingkan daripadanya. Mereka dinamakan einsteinium dan fermium, sebagai penghormatan kepada saintis A. Einstein dan E. Fermi, yang mana manusia terutamanya berhutang penemuan cara untuk menguasai tenaga atom. Einstein datang dengan undang-undang kesetaraan jisim dan tenaga, dan Fermi membina reaktor atom pertama. Kini einsteinium dan fermium juga dihasilkan di makmal.

Unsur ratus kedua.

Tidak lama dahulu, hampir tidak ada yang percaya bahawa simbol unsur keseratus akan dimasukkan ke dalam jadual berkala.

Sintesis tiruan unsur melakukan tugasnya: untuk masa yang singkat, fermium menutup senarai unsur kimia yang diketahui. Pemikiran para saintis kini diarahkan ke kejauhan, kepada unsur-unsur seratus kedua.

Tetapi ada halangan di sepanjang jalan yang tidak mudah untuk diatasi.

Sehingga kini, ahli fizik telah mensintesis unsur transuranium baharu terutamanya dalam dua cara. Atau mereka menembak sasaran yang diperbuat daripada unsur transuranium, yang telah disintesis, dengan zarah alfa dan deuteron. Atau mereka membombardir uranium atau plutonium dengan aliran neutron yang kuat. Akibatnya, isotop yang sangat kaya dengan neutron bagi unsur-unsur ini terbentuk, yang, selepas beberapa pereputan β berturut-turut, bertukar menjadi isotop transuranium baru.

Walau bagaimanapun, pada pertengahan 50-an, kedua-dua kemungkinan ini telah meletihkan diri mereka sendiri. Dalam tindak balas nuklear, adalah mungkin untuk mendapatkan jumlah einsteinium dan fermium tanpa berat, dan oleh itu sasaran tidak boleh dibuat daripadanya. Kaedah sintesis neutron juga tidak membenarkan kemajuan melebihi fermium, kerana isotop unsur ini tertakluk kepada pembelahan spontan dengan kebarangkalian yang lebih tinggi daripada pereputan beta. Adalah jelas bahawa dalam keadaan sedemikian tidak masuk akal untuk bercakap tentang sintesis unsur baru.

Oleh itu, ahli fizik mengambil langkah seterusnya hanya apabila mereka berjaya mengumpul jumlah minimum unsur No. 99 yang diperlukan untuk sasaran Ini berlaku pada tahun 1955.

Salah satu pencapaian paling luar biasa yang boleh dibanggakan oleh sains ialah penciptaan unsur ke-101.

Unsur ini dinamakan sempena pencipta besar sistem berkala unsur kimia, Dmitry Ivanovich Mendeleev.

Mendelevium diperoleh seperti berikut. Salutan halimunan yang terdiri daripada kira-kira satu bilion atom einsteinium telah digunakan pada sekeping kerajang emas yang paling nipis. Zarah alfa dengan tenaga yang sangat tinggi, menembusi kerajang emas dari bahagian belakang, boleh memasuki tindak balas nuklear apabila berlanggar dengan atom einsteinium. Akibatnya, atom unsur ke-101 telah terbentuk. Dengan perlanggaran sedemikian, atom mendelevium terbang keluar dari permukaan kerajang emas dan terkumpul pada daun emas nipis yang lain bersebelahan. Dengan cara yang bijak ini, adalah mungkin untuk mengasingkan atom tulen unsur 101 daripada campuran kompleks einsteinium dan produk pereputannya. Plak yang tidak kelihatan telah dibasuh dengan asid dan tertakluk kepada penyelidikan radiokimia.

Sesungguhnya ia adalah satu keajaiban. Bahan permulaan untuk penciptaan unsur 101 dalam setiap eksperimen individu adalah kira-kira satu bilion atom einsteinium. Ini sangat sedikit kurang daripada satu bilion miligram, dan adalah mustahil untuk mendapatkan einsteinium dalam kuantiti yang lebih besar. Ia telah dikira terlebih dahulu bahawa daripada satu bilion atom einsteinium, selama beberapa jam pengeboman dengan zarah alfa, hanya satu atom einsteinium tunggal boleh bertindak balas dan, oleh itu, hanya satu atom unsur baru boleh dibentuk. Ia adalah perlu bukan sahaja untuk dapat mengesannya, tetapi juga untuk melakukannya dengan cara untuk mengetahui sifat kimia unsur dari hanya satu atom.

Dan ia telah dilakukan. Kejayaan percubaan melebihi pengiraan dan jangkaan. Adalah mungkin untuk melihat dalam satu eksperimen bukan satu, tetapi dua atom unsur baru. Secara keseluruhan, tujuh belas atom mendelevium telah diperolehi dalam siri pertama eksperimen. Ini ternyata cukup untuk membuktikan fakta pembentukan unsur baru, tempatnya dalam jadual berkala, dan menentukan sifat kimia dan radioaktif asasnya. Ternyata ini adalah unsur α-aktif dengan separuh hayat kira-kira setengah jam.

Mendelevium, unsur pertama dari ratus kedua, ternyata menjadi sejenis peristiwa penting dalam laluan ke sintesis unsur transuranium. Sehingga kini, ia kekal sebagai yang terakhir yang disintesis oleh kaedah lama - penyinaran dengan zarah-α. Kini peluru yang lebih berkuasa telah datang ke tempat kejadian - ion berbilang cas yang dipercepatkan daripada pelbagai elemen. Penentuan sifat kimia mendelevium daripada beberapa atomnya meletakkan asas kepada disiplin saintifik yang sama sekali baru - kimia fizikal atom tunggal.

Simbol unsur No. 102 No - dalam jadual berkala diletakkan dalam kurungan. Dan dalam kurungan ini terdapat sejarah panjang dan kompleks unsur ini.

Sintesis Nobelium telah dilaporkan pada tahun 1957 oleh sekumpulan ahli fizik antarabangsa yang bekerja di Institut Nobel (Stockholm). Buat pertama kalinya, ion dipercepatkan berat digunakan untuk mensintesis unsur baharu. Ia adalah 13 ion C, yang alirannya diarahkan ke sasaran kurium. Para penyelidik membuat kesimpulan bahawa mereka telah berjaya mensintesis isotop unsur 102. Ia dinamakan sempena pengasas Institut Nobel dan pencipta dinamit, Alfred Nobel.

Setahun berlalu, dan eksperimen ahli fizik Stockholm telah dihasilkan hampir serentak di Kesatuan Soviet dan Amerika Syarikat. Dan satu perkara yang menakjubkan ternyata: hasil saintis Soviet dan Amerika tidak mempunyai persamaan sama ada dengan kerja Institut Nobel atau antara satu sama lain. Tiada orang lain yang dapat mengulangi eksperimen yang dijalankan di Sweden. Keadaan ini menimbulkan jenaka yang agak menyedihkan: "Nobel is all that's left" (No bermaksud "no" dalam bahasa Inggeris). Simbol yang diletakkan secara tergesa-gesa pada jadual berkala tidak menggambarkan penemuan sebenar unsur tersebut.

Sintesis unsur No. 102 yang boleh dipercayai telah dijalankan oleh sekumpulan ahli fizik dari Makmal Tindak Balas Nuklear Institut Bersama Penyelidikan Nuklear. Pada tahun 1962-1967 Para saintis Soviet mensintesis beberapa isotop unsur No. 102 dan mengkaji sifatnya. Pengesahan data ini diterima di Amerika Syarikat. Walau bagaimanapun, simbol Tiada, tanpa mempunyai sebarang hak untuk berbuat demikian, masih berada dalam sel ke-102 jadual.

Lawrence, unsur nombor 103 dengan simbol Lw, dinamakan sempena pencipta siklotron, E. Lawrence, telah disintesis pada tahun 1961 di Amerika Syarikat. Tetapi merit ahli fizik Soviet tidak kurang penting di sini. Mereka memperoleh beberapa isotop lawrencium baru dan mengkaji sifat unsur ini buat kali pertama. Lawrencium juga wujud melalui penggunaan ion berat. Sasaran californium telah disinari dengan ion boron (atau sasaran americium dengan ion oksigen).

Unsur No. 104 pertama kali diperoleh oleh ahli fizik Soviet pada tahun 1964. Sintesisnya dicapai dengan membedil plutonium dengan ion neon. Unsur ke-104 dinamakan kurchatovium (simbol Ki) sebagai penghormatan kepada ahli fizik Soviet yang cemerlang Igor Vasilyevich Kurchatov.

Unsur ke-105 dan ke-106 juga disintesis buat kali pertama oleh saintis Soviet - pada tahun 1970 dan 1974. Yang pertama daripada mereka, hasil pengeboman americium dengan ion neon, dinamakan nielsborium (Ns) sebagai penghormatan kepada Niels Bohr. Sintesis yang lain telah dijalankan seperti berikut: sasaran plumbum telah dihujani dengan ion kromium. Sintesis unsur 105 dan 106 juga dijalankan di Amerika Syarikat.

Anda akan belajar tentang ini dalam bab seterusnya, dan kami akan menyimpulkan yang ini dengan cerita pendek tentang

Bagaimana untuk mengkaji sifat unsur-unsur ratus kedua.

Tugas yang sangat sukar dihadapi oleh penguji.

Berikut ialah syarat awalnya: diberikan beberapa kuantiti (sepuluh, paling tidak ratusan) atom unsur baharu, dan atom yang sangat pendek (separuh hayat diukur dalam saat, atau bahkan pecahan sesaat). Ia diperlukan untuk membuktikan bahawa atom-atom ini adalah atom unsur yang benar-benar baru (iaitu, untuk menentukan nilai Z, serta nilai nombor jisim A untuk mengetahui isotop transuranium baru yang kita bicarakan ), dan untuk mengkaji sifat kimianya yang paling penting.

Beberapa atom, jangka hayat yang tidak penting...

Kepantasan dan kepintaran tertinggi datang untuk membantu saintis. Tetapi seorang penyelidik moden - pakar dalam sintesis unsur-unsur baru - bukan sahaja boleh "menyikat kutu". Dia juga mesti fasih dalam teori.

Mari kita ikuti langkah asas untuk mengenal pasti elemen baharu.

Kad panggilan yang paling penting adalah terutamanya sifat radioaktifnya - ini boleh menjadi pelepasan zarah alfa atau pembelahan spontan. Setiap nukleus α-aktif dicirikan oleh nilai tenaga tertentu bagi zarah-α. Keadaan ini membolehkan seseorang sama ada mengenal pasti nukleus yang diketahui atau membuat kesimpulan bahawa nukleus baru telah ditemui. Sebagai contoh, dengan mengkaji ciri-ciri zarah-α, saintis dapat memperoleh bukti yang boleh dipercayai tentang sintesis unsur ke-102 dan ke-103.

Nukleus serpihan bertenaga yang terhasil daripada pembelahan adalah lebih mudah untuk dikesan berbanding zarah alfa kerana tenaga serpihan yang lebih tinggi. Untuk mendaftarkannya, plat yang diperbuat daripada jenis kaca khas digunakan. Serpihan meninggalkan tanda yang ketara pada permukaan rekod. Plat kemudian menjalani rawatan kimia (etsa) dan diperiksa dengan teliti di bawah mikroskop. Kaca larut dalam asid hidrofluorik.

Jika plat kaca yang dicengkerang dengan serpihan diletakkan dalam larutan asid hidrofluorik, maka di tempat di mana serpihan terkena, kaca akan larut lebih cepat dan lubang akan terbentuk di sana. Saiznya ratusan kali lebih besar daripada jejak asal yang ditinggalkan oleh serpihan itu. Telaga boleh diperhatikan di bawah mikroskop dengan pembesaran rendah. Sinaran radioaktif lain menyebabkan kurang kerosakan pada permukaan kaca dan tidak kelihatan selepas etsa.

Inilah yang dikatakan oleh pengarang sintesis Kurchatov tentang bagaimana proses mengenal pasti unsur baharu berlaku: “Eksperimen sedang dijalankan selama empat puluh jam, nukleus neon terus membedil sasaran plutonium Selama empat puluh jam, pita itu membawa nukleus sintetik ke plat kaca Akhirnya, cyclotron dimatikan Piring kaca dipindahkan ke makmal untuk diproses. Beberapa jam berlalu berada dalam julat masa dari 0.1 hingga 0.5 s.

Dan inilah cara penyelidik yang sama bercakap tentang menilai sifat kimia kurchatovium dan nilsborium. "Skim untuk mengkaji sifat kimia unsur No. 104 adalah seperti berikut. Atom mundur keluar dari sasaran ke dalam aliran nitrogen, dihalang di dalamnya, dan kemudian berklorin. Sebatian unsur ke-104 dengan klorin mudah menembusi melalui khas penapis, tetapi semua aktinida tidak melaluinya Jika ke-104 tergolong dalam siri aktinida, maka ia akan dikekalkan oleh penapis Walau bagaimanapun, kajian telah menunjukkan bahawa unsur ke-104 adalah analog kimia hafnium langkah ke arah mengisi jadual berkala dengan elemen baharu.

Kemudian sifat kimia unsur 105 dikaji di Dubna. Ternyata kloridanya terserap pada permukaan tiub di mana ia bergerak dari sasaran pada suhu yang lebih rendah daripada hafnium klorida, tetapi lebih tinggi daripada niobium klorida. Hanya atom unsur yang serupa dalam sifat kimia dengan tantalum boleh berkelakuan seperti ini. Lihat jadual berkala: analog kimia tantalum - unsur No. 105! Oleh itu, eksperimen mengenai penjerapan pada permukaan atom unsur ke-105 mengesahkan bahawa sifatnya bertepatan dengan yang diramalkan berdasarkan jadual berkala."

14.1 Peringkat sintesis unsur

Untuk menjelaskan kelaziman pelbagai unsur kimia dan isotop mereka dalam alam semula jadi, Gamow mencadangkan model Hot Universe pada tahun 1948. Menurut model ini, semua unsur kimia telah terbentuk pada saat Big Bang. Bagaimanapun, dakwaan ini kemudiannya disangkal. Telah terbukti bahawa hanya unsur-unsur ringan yang boleh dibentuk pada masa Big Bang, dan unsur-unsur yang lebih berat timbul dalam proses nukleosintesis. Peruntukan ini dirumuskan dalam model Big Bang (lihat perenggan 15).
Mengikut model Big Bang, pembentukan unsur kimia bermula dengan pelakuran nuklear awal unsur cahaya (H, D, 3 He, 4 He, 7 Li) 100 saat selepas Big Bang pada suhu Alam Semesta 10 9 K.
Asas eksperimen model adalah pengembangan Alam Semesta yang diperhatikan berdasarkan anjakan merah, sintesis awal unsur dan sinaran latar belakang kosmik.
Kelebihan besar model Big Bang ialah ramalan kelimpahan D, He dan Li, yang berbeza antara satu sama lain dengan banyak pesanan magnitud.
Data eksperimen tentang kelimpahan unsur dalam Galaxy kita menunjukkan bahawa terdapat 92% atom hidrogen, 8% atom helium, dan 1 atom dalam 1000 nukleus yang lebih berat, yang konsisten dengan ramalan model Big Bang.

14.2 Pelaburan nuklear - sintesis unsur cahaya (H, D, 3 He, 4 He, 7 Li) di Alam Semesta awal.

• Kelimpahan 4 Dia atau bahagian relatifnya dalam jisim Alam Semesta ialah Y = 0.23 ±0.02. Sekurang-kurangnya separuh daripada helium yang dihasilkan oleh Big Bang terkandung dalam ruang antara galaksi.
• Deuterium asal hanya wujud di dalam bintang dan cepat berubah menjadi 3 He.
  Daripada data pemerhatian, sekatan berikut terhadap kelimpahan deuterium dan He relatif kepada hidrogen diperolehi:

10 -5 ≤ D/H ≤ 2·10 -4 dan
1.2·10 -5 ≤ 3 He/H ≤ 1.5·10 -4 ,

dan nisbah D/H yang diperhatikan hanyalah pecahan ƒ daripada nilai asal: D/H = ƒ(D/H) awalan. Oleh kerana deuterium cepat bertukar kepada 3 He, anggaran kelimpahan berikut diperolehi:

[(D + 3 He)/H] awalan ≤ 10 -4.

• Kelimpahan 7 Li sukar diukur, tetapi data daripada kajian atmosfera bintang dan pergantungan kelimpahan 7 Li pada suhu berkesan digunakan. Ternyata, bermula dari suhu 5.5·10 3 K, jumlah 7 Li kekal malar. Anggaran terbaik bagi purata kelimpahan 7 Li ialah:

7 Li/H = (1.6±0.1)·10 -10 .

• Kelimpahan unsur yang lebih berat seperti 9 Be, 10 B dan 11 B adalah lebih rendah dengan beberapa urutan magnitud. Oleh itu, kelaziman 9 Be/H< 2.5·10 -12 .

14.3 Sintesis nukleus dalam bintang Jujukan Utama di T< 108 K

Sintesis helium dalam bintang Jujukan Utama dalam kitaran pp dan CN berlaku pada suhu T ~ 10 7 ÷7·10 7 K. Hidrogen diproses menjadi helium. Nukleus unsur cahaya muncul: 2 H, 3 He, 7 Li, 7 Be, 8 Be, tetapi terdapat sedikit daripada mereka kerana fakta bahawa mereka kemudiannya memasuki tindak balas nuklear, dan nukleus 8 Be mereput hampir serta-merta disebabkan olehnya. seumur hidup pendek (~10 -16 saat)

8 Jadilah → 4 Dia + 4 Dia.

Proses sintesis nampaknya terpaksa dihentikan, Tetapi alam telah menemui jalan penyelesaian.
Apabila T > 7 10 7 K, helium "terbakar", bertukar menjadi nukleus karbon. Tindak balas helium tiga kali ganda berlaku - "Denyar helium" - 3α → 12 C, tetapi keratan rentasnya sangat kecil dan proses pembentukan 12 C berlaku dalam dua peringkat.
Tindak balas pelakuran 8 Be dan 4 He nukleus berlaku dengan pembentukan nukleus karbon 12 C* dalam keadaan teruja, yang mungkin disebabkan oleh kehadiran tahap 7.68 MeV dalam nukleus karbon, i.e. tindak balas berlaku:

8 Be + 4 Dia → 12 C* → 12 C + γ.

Kewujudan paras tenaga nuklear 12 C (7.68 MeV) membantu memintas jangka hayat 8 Be yang singkat. Oleh kerana kehadiran tahap ini dalam nukleus 12 C, Resonans Breit-Wigner. Nukleus 12 C bergerak ke tahap teruja dengan tenaga ΔW = ΔМ + ε,
di mana εM = (M 8Be − M 4He) − M 12C = 7.4 MeV, dan ε dikompensasikan oleh tenaga kinetik.
Reaksi ini telah diramalkan oleh ahli astrofizik Hoyle dan kemudian dihasilkan semula di makmal. Kemudian tindak balas bermula:

12 C + 4 Dia → 16 0 + γ
16 0 + 4 Dia → 20 Ne + γ dan seterusnya sehingga A ~ 20.

Tahap teras 12 C yang diperlukan memungkinkan untuk melalui kesesakan dalam gabungan termonuklear unsur.
Nukleus 16 O tidak mempunyai tahap tenaga sedemikian dan tindak balas untuk membentuk 16 O berjalan dengan sangat perlahan

12 C + 4 Dia → 16 0 + γ.

Ciri-ciri tindak balas ini membawa kepada akibat yang paling penting: terima kasih kepada mereka, bilangan nukleus 12 C dan 16 0 adalah sama, yang mewujudkan keadaan yang menggalakkan untuk pembentukan molekul organik, i.e. kehidupan.
Perubahan pada tahap 12 C sebanyak 5% akan membawa kepada malapetaka - sintesis unsur selanjutnya akan terhenti. Tetapi kerana ini tidak berlaku, nukleus dengan A dalam julat terbentuk

A = 25÷32

Ini membawa kepada nilai A

Semua nukleus Fe, Co, Cr terbentuk akibat pelakuran termonuklear.

Adalah mungkin untuk mengira kelimpahan nukleus di Alam Semesta berdasarkan kewujudan proses ini.
Maklumat tentang banyaknya unsur dalam alam semula jadi diperoleh daripada analisis spektrum Matahari dan Bintang, serta sinaran kosmik. Dalam Rajah. Rajah 99 menunjukkan keamatan nukleus pada nilai A yang berbeza.

nasi. 99: Banyaknya unsur di Alam Semesta.

Hidrogen H adalah unsur yang paling biasa di Alam Semesta. Litium Li, berilium Be dan boron B ialah 4 tertib magnitud lebih kecil daripada nukleus jiran dan 8 tertib magnitud lebih kecil daripada H dan He.
Li, Be, B adalah bahan api yang baik; ia cepat terbakar pada T ~ 10 7 K.
Adalah lebih sukar untuk menjelaskan mengapa mereka masih wujud - kemungkinan besar disebabkan oleh proses pemecahan nukleus yang lebih berat pada peringkat protostar.
Terdapat banyak lagi nukleus Li, Be, dan B dalam sinar kosmik, yang juga merupakan akibat daripada proses pemecahan nukleus yang lebih berat semasa interaksinya dengan medium antara bintang.
12 C÷ 16 O ialah hasil Kilat Helium dan kewujudan tahap resonan dalam 12 C dan ketiadaan satu dalam 16 O, nukleusnya juga berganda ajaib.
12 C - teras separuh ajaib.
Oleh itu, kelimpahan maksimum nukleus besi ialah 56 Fe, dan kemudian terdapat penurunan mendadak.

Untuk A > 60, sintesis tidak menguntungkan secara bertenaga.

14.5 Pembentukan nukleus lebih berat daripada besi
Pecahan nukleus dengan A > 90 adalah kecil - 10 -10 daripada nukleus hidrogen. Proses pembentukan nuklear dikaitkan dengan tindak balas sampingan yang berlaku pada bintang. Terdapat dua proses sedemikian yang diketahui:
s (lambat) - proses perlahan,
g (cepat) – proses cepat. Kedua-dua proses ini dikaitkan dengan penangkapan neutron

mereka. Adalah perlu bahawa keadaan timbul di mana banyak neutron dihasilkan. Neutron dihasilkan dalam semua tindak balas pembakaran.
13 C + 4 He → 16 0 + n – pembakaran helium,
12 C + 12 C → 23 Mg + n − suar karbon,
16 O + 16 O → 31 S + n – kilat oksigen,

Akibatnya, latar belakang neutron terkumpul dan s- dan r-proses—penangkapan neutron—boleh berlaku. Apabila neutron ditangkap, nukleus kaya neutron terbentuk, dan kemudian pereputan β berlaku. Ia mengubahnya menjadi nukleus yang lebih berat.