Головна |
« Попередня | Наступна » | |
Нові елементи |
||
У 1934 році Енріко Фермі почав перші експерименти, пов'язані з бомбардуванням урану нейтронами, експерименти, які змінили світ. Фермі виявив, що повільні нейтрони, що володіли дуже малою енергією, легко поглиналися атомним ядром, набагато легше, ніж поглиналися швидкі нейтрони, і ще швидше, ніж заряджені частинки. Часто траплялося так, що нейтрон просто поглинався ядрами. Оскільки нейтрон мав масове число 1 і атомне число 1 (тому що був не заряджений), ядро, яке поглинуло нейтрон, залишалося ізотопом того ж самого елемента, але його масове число зростало. Давайте припустимо, що нейтрони використовувалися для того, щоб бомбардирів- пе вать водень-1, який тоді захоплював один з нейтронів. З одиничного протона він перетворювався на протон плюс нейтрон, з водню-1 - у водень-2. Утворене в процесі нове ядро набувало велику енергію, які випускають у формі гамма-променя. Іноді більш масивний ізотоп, який формувався в ході поглинання нейтрона, залишався стабільним, як, наприклад, водень-2. Іноді він не був стабільним, а був, навпаки, радіоактивним. Оскільки до нього додавався нейтрон, він мав занадто багато нейтронів, що не дозволяли йому залишатися стабільним. Щоб знову знайти стабільність, він випускає бета-частинки (електрон), що й перетворювало один з нейтронів в протон. Масове число залишалося тим же, але атомний номер зростав на одиницю. Скажімо, елемент родій, що мав атомне число 45, мав тільки 1 стабільний ізотоп з масовим числом 103. Якщо родій-103 (45 протонів, 58 нейтронів) поглинав нейтрон, він ставав родием-104 (45 протонів, 59 нейтронів), який не був стабільним. Родій-104 поглинав бета-частинку, перетворюючи нейтрон в протон, так що ядро тепер складалося з 46 протонів і 58 нейтронів. Виходив родій-104, який був стабільним. Наведемо ще один приклад. Поглинувши нейтрон, індій-115 (складається з 49 прото нов, 88 нейтронів) стає индием-116 (49 протонів, 67 нейтронів), потім, віддавши бета-частинку, стає оловом-116 (50 протонів, 66 нейтронів), яке є стабільним . Існує більше 100 ізотопів, поглинаючих нейтрони і зрештою стають ізотопами елементів, що займають місце на одну сходинку вище у шкалі атомних номерів. Фермі вдалося спостерігати кілька таких випадків. Здійснивши задумане, він задумався над тим, що станеться, якщо бомбардувати нейтронами уран. Тому в 1932 році Фермі продовжував бомбардувати уран нейтронами, сподіваючись отримати атоми дев'яносто третього елемента. Нейтрони поглиналися, те, що утворювалося, випускало бета-частинки, отже, не доводилося сумніватися в існуванні дев'яносто третього елемента. Але потім елемент випускав чотири різних типи бета-частинок (різних за містилася в них енергії) і справа остаточно заплутувалося. Фермі ніяк не вдавалося точно визначити існування атомів дев'яносто третього елемента, втім, і інші дослідники також не могли цього зробити. Поступово він зайнявся іншими проблемами, які виявилися набагато більш істотними. Перш ніж розповісти про них, зауважимо, що в результаті дослідів Фермі дійсно утворювався елемент 93, хоча вчений так і не зміг цього підтвердити. Тільки в 1939 році американські фізики Едвін Макміллан і Філіп Абельсон, бомбардуючи уран повільними нейтронами, змогли визначити 93-й елемент. Оскільки уран був названий на честь планети Уран, новий елемент, наступний за ураном, відповідно назвали на честь планети Нептун, яка розташовувалася за Ураном. 93-й елемент стали називати нептунієм. Як говориться, що очікували, те й отримали. Атом урану-238 (92 протона, 146 нейтронів) поглинав нейтрон, перетворюючись на уран-239 (92 протона, 147 нейтронів), а потім, важко зітхнувши бета-частинку, перетворювався на нептуний-239 (93 протона, 146 нейтронів). Фактично нептуний також випускає бета-частинки, так що йому судилося стати ізотопом елемента, який обіймав ще вищу сходинку в цифровий шкалою. Цей новий, 94-й елемент був названий плутонієм на честь планети Плутон, розташованої за Нептуном. Ізотоп, плутоній-239, що утворився від нептуния-239, виявився єдиним слабо радіоактивним, проте його не вдавалося визначити аж до 1941 року. Насправді відкриття плутонію сталося роком раніше, коли вперше отримали нептуний-238. Він випускає бета-частинки і перетворювався на плутоній-238, ізотоп, який опинився досить радіоактивним, щоб його вдалося виявити і визначити, що й зробили Гленн Сиборг (1912-1999) і його помічники, які завершили експерименти Макміллана, коли того відкликали для виконання інших , військових розробок. Нептуний і плутоній виявилися першими трансурановими елементами, отриманими в лабораторії, але далеко не останніми. Протягом наступних 30 років були знайдені ізотопи, які володіли великим числом протонів в ядрах і, отже, мали великі атомні номери. До моменту написання цієї книги були виявлені ізотопи кожного елемента аж до 105-го номера. Ряд отриманих нових елементів назвали на честь учених, які зробили свій внесок в історію ядерних досліджень. 96-й елемент назвали «кюріем» на честь П'єра і Марії Кюрі, 99-й елемент - Ейнштейна (на честь Альберта Ейнштейна), 100-й - ферми (на честь Енріко Фермі). 101-й елемент отримав назву «менделевій» на згадку про російською химике Дмит рії Менделееве, який ще в 1869 році виявився першим, хто запропонував розумний і корисний порядок розташування елементів. Елемент 103 (лоуренсій) названий на честь Е. Лоуренса, елемент 104 («резерфордій») - Е. Резерфорда, елемент 105 (Ханійе) - на честь Отто Хана (1879 - 1968), німецького фізика і хіміка, про чиї відкриттях ми поговоримо нижче. Однак нептуний не опинився першим новим елементом, створеним в лабораторії. На початку 1930-х років залишалися ще 2 елемента з відносно низькими атомними номерами, які не були виявлені. Це елементи з атомними номерами 43 і 61. У 1937 році в лабораторії Лоуренса в Сполучених Штатах піддали нейтронної бомбардування молібден (атомний номер 42). У результаті проведеного експерименту було отримано невелику кількість сорок третього елемента. Працював з Фермі італійський фізик Еміліо Сегре (1905 - 1989) отримав зразок піддалося бомбардуванню молібдену і довів існування елемента 43. Він став першим новим елементом, виробленим штучним шляхом, тому його назвали технецием, від грецького слова «штучний». Отриманий ізотоп технецію виявився радіоактивним. Дійсно, всі ізотопи техніці радіоактивні. Виявлений в 1945 році 61-й елемент, названий Прометей, також не мав стабільних ізотопів. Технецій і прометій є єдиними елементами з атомними номерами менше ніж 84, у яких немає ні одного стабільного ізотопу.
|
||
« Попередня | Наступна » | |
|
||
Інформація, релевантна " Нові елементи " |
||
|