Таблица Менделеева: три новых элемента

Недавно три прежде безымянных элемента периодической системы Менделеева, 110-й, 111-й и 112-й, наконец-то, обзавелись собственными именами. Два из них нарекли в честь Николая Коперника и Вильгельма Рентгена, а один — в честь города, где было зафиксировано их "рождение". В ближайшем будущем ученые также намерены дать имена 114-му и 118-му элементам.

Фото:

Итак, свершилось — на недавно прошедшей 27-й сессии Генеральной ассамблеи Международного союза теоретической и прикладной физики (IUPAP), которая прошла в Лондоне ученые, наконец-то, утвердили обозначения трех тяжелых элементов под номерами 110, 111 и 112. Теперь их следует официально величать дармштадтием, рентгением и коперницием. Более того, с этого времени тройка элементов 110Ds, 111Rg и 112Cn могут занять свои законные места в периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева, и никто их теперь оттуда не прогонит.

Следует заметить, что этого события все ждали несколько лет — между открытием и официальным принятием данных элементов в круг известных науке атомов прошло около семнадцати лет. Первым в Центре исследований тяжелых ионов в городе Дармштадте (Германия) был открыт элемент с порядковым номером 110 — это случилось в феврале 1994 года. Чуть позже, в декабре того же года, исследователи получили элемент с порядковым номером 111, а двумя годами позже был обнаружен и 112-й элемент. А вот дальше их "судьба" сложилась по-разному.

Больше всего "повезло" элементу 111 — его открытие было подтверждено в 2001 году рабочей группой IUPAC (Международного союза теоретической и прикладной химии), а в 2003 году ему присвоили имя дармштадтия — в честь города, где он был открыт. Правда, отечественные ученые из ОИЯИ (Объединенный институт ядерных исследований в городе Дубна) настаивали на другом варианте названия — они предложили наречь этот элемент беккерелием в честь первооткрывателя радиоактивности Анри Беккереля. Однако эту инициативу российских химиков не поддержали. В том же 2001 году было подтверждено и открытие 111-го элемента, но в честь ученого, открывшего рентгеновское излучение, Вильгельма Рентгена, его назвали лишь три года спустя, в 2004 году.

Читайте также: Превысивших скорость света опознают!

Самая драматическая судьба была у 112-го элемента — его открытие подтвердили в 2006 году в Объединенном институте ядерных исследований по конечному продукту распада данного элемента. В эксперименте мишень из плутония-242 облучалась ионами кальция-48. В реакции образовывался изотоп элемента 114 (287Uuq) и проникал в камеру со смесью гелия и аргона при атмосферном давлении. После альфа-распада примерно через полсекунды 287Uuq превращался в изотоп элемента 112 (283Cn), который газовой струей переносился в криогенную камеру с золотыми детекторами. На детекторах были зарегистрированы распады ядер элемента 112.

Однако окончательно этот элемент признали существующим лишь в 2009 году, то есть больше, чем через десять лет после открытия. Кстати, его "злоключения" на этом не закончились — ученые долго не могли определиться с именем для данного элемента. Каких только названий для него предлагалось — тут тебе и штрассманий (St), венусий (Vs), фриший (Fs), гейзенбергий (Hb), а также лаврентий (Lv), виксхаузий (Wi), гельмгольций (Hh)! Наконец, в 2010 году решили назвать его в честь ученого, впервые предложившего модель Вселенной, близкую к современной — Николая Коперника. В итоге элемент стал коперницием (Cn).

Однако латинский символ тоже утвердился не сразу — сначала первооткрыватели предложили вариант Cp, но комиссия отвергла его по двум причинам. Во-первых, это сокращение уже "занято" специалистами по органической химии, этим символом обозначают радикал циклопентадиенил.Во-вторых,долгоевремявГермании элемент лютеций называли кассиопием и обозначали, соответственно, символом Cp. Все это могло породить путаницу — поэтому ученые решили остановиться на обозначении Cn.

Все открытые элементы принадлежат к группе трансурановых — радиоактивных химических элементов, расположенных в периодической системе элементов Д. И. Менделеева за ураном, то есть вес их атомов тяжелее 92. Все известные изотопы таких элементов имеют период полураспада значительно меньший, чем возраст нашей планеты, поэтому они практически отсутствуют в природе и получаются искусственно посредством различных ядерных реакций.

В частности, три вышеупомянутых элемента получили путем слияния ядер. Так, дармштадтий "родился" при бомбардировке мишени из свинца-208 ионами никеля-62, ускоренными в ускорителе ионов UNILAC (позже его также "засекли" при α-распаде изотопов коперниция 283Cn и 285Cn). Этот элемент образует семь изотопов, самым стабильным из которых считается 281 Ds — его период полураспада составляет целых 10 секунд!

О его свойствах ученые пока знают очень мало. Как элемент VIII группы периодической системы, он, без сомнения, является металлом. Судя по всему, его обычное состояние — твердое (при 298 K, то есть 25 °C). Цвет дармштадтия до сих пор неизвестен, но, вероятно, он серебристо-белый или серый с металлическим отливом. Как и остальные трансурановые элементы, дармштадтий радиоактивен.

Рентгений, полученный в результате бомбардировки мишени из висмута-209 ионами никеля-64, также имеет семь изотопов, самый стабильный из которых имеет атомную массу 281 и период полураспада около 20 секунд. Он относится к элементам побочной подгруппы первой группы, седьмого периода периодической системы, и, по предположением ученых, является переходным металлом. Ученые считают, что по химическим свойствам он должен быть весьма близок к золоту, в частности, рентгений, скорее всего, — такой же малоактивный элемент, как и вышеназванный благородный металл.

Структура электронной оболочки рентгения передается формулой [Rn]5f146d107s1. Поэтому считается, что наиболее вероятная степень окисления рентгения +3, то есть такая же, как и у золота (к примеру, в трифториде RgF3). Цвет рентгения до сих пор неизвестен, однако предполагается, что он близок к таковому платины. Интересно, что, по мнению ученых, данный металл обладает чрезвычайно высокой плотностью — он может быть существенно тяжелее, чем осмий.

Коперниций, "рожденный" в результате стрельбы атомными ядрами цинка-70 по мишени из свинца-208 в ускорителе тяжелых ионов, имеет пять изотопов Самый стабильный из них, 285Cn, имеет период полураспада около 34 секунд. Коперниций относится к той же химической группе, что цинк, кадмий и ртуть, то есть также является металлом. По мнению химиков, он представляет собой серебристую жидкость, похожую на ртуть, но менее вязкую, с близкой температурой кипения.

Читайте также: Физики зарегистрировали превращение нейтрино

Данные элементы, без сомнения, представляют огромный интерес для физиков и химиков. А вот о практическом их использовании вопрос пока не стоит — до сих пор не удалось получить сколько-нибудь заметное количество вещества, ими образуемого. Например, со времени открытия дармштадтия было получено лишь несколько атомов этого элемента. Причина достаточна проста — большинство изотопов распадаются через несколько микросекунд после своего "рождения", испуская при этом альфа-частицы. Однако, несмотря на это, ученые не собираются прекращать заполнение пустующих граф таблицы Менделеева — в ближайшем будущем они намерены дать имена 114 и 118 элементам, открытие которых уже подтверждено…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"