Трансурановый элемент - Transuranium element - Wikipedia

В трансурановые элементы (также известен как трансурановые элементы) являются химические элементы с атомные номера больше 92, что является атомным номером уран. Все эти элементы нестабильны и радиоактивно распадаться в другие элементы.

Обзор

Периодическая таблица с элементами, окрашенными в соответствии с периодом полураспада их наиболее стабильного изотопа.

Элементы, содержащие хотя бы один стабильный изотоп.

Слаборадиоактивные элементы: самый стабильный изотоп очень долгоживущий, с периодом полураспада более двух миллионов лет.

Значительно радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада от 800 до 34 000 лет.

Радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада от одного дня до 130 лет.

Высокорадиоактивные элементы: наиболее стабильный изотоп имеет период полураспада от нескольких минут до одного дня.

Чрезвычайно радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада менее нескольких минут.

Большинство элементов с атомными номерами от 1 до 92 встречаются в природе и имеют стабильные изотопы (например, водород ) или очень долгоживущие радиоизотопы (Такие как уран ), или существующие как обычные продукты распада распада урана и тория (например, радон ). Исключения составляют элементы 43, 61, 85, и 87; все четыре встречаются в природе, но только в очень незначительных ветвях цепочек распада урана и тория, и, таким образом, все, за исключением элемента 87, были впервые обнаружены путем синтеза в лаборатории, а не в природе (и даже элемент 87 был обнаружен из очищенных образцов его родитель, а не напрямую от природы).

Все элементы с более высокими атомными номерами были впервые обнаружены в лаборатории. нептуний и плутоний позже также обнаружен в природе. Они все радиоактивный, с период полураспада намного короче, чем возраст Земли, поэтому любые первичные атомы этих элементов, если они когда-либо присутствовали при формировании Земли, давно распались. Незначительные количества нептуния и плутония образуются в некоторых богатых ураном породах, и небольшие количества образуются во время атмосферных испытаний. ядерное оружие. Эти два элемента генерируются из захват нейтронов в урановой руде с последующим бета-распад (например. ²³⁸U + п → ²³⁹U → ²³⁹Np → ²³⁹Пу ).

Все элементы тяжелее плутония полностью синтетический; они созданы в ядерные реакторы или же ускорители частиц. Периоды полураспада этих элементов имеют общую тенденцию к уменьшению с увеличением атомных номеров. Однако есть исключения, в том числе несколько изотопов кюрий и дубний. Считается, что некоторые более тяжелые элементы в этом ряду с атомными номерами 110–114 нарушают эту тенденцию и демонстрируют повышенную ядерную стабильность, включая теоретические остров стабильности.^[1]

Тяжелые трансурановые элементы сложно и дорого производить, и их цены быстро растут с ростом атомного номера. По состоянию на 2008 год стоимость оружейного плутония составляла около 4000 долларов за грамм.^[2] и калифорний превысила 60 000 000 долларов США за грамм.^[3] Эйнштейний это самый тяжелый элемент, который был произведен в макроскопических количествах.^[4]

Трансурановые элементы, которые не были обнаружены или были обнаружены, но еще не получили официального названия, используют ИЮПАК с систематические имена элементов. Название трансурановых элементов может быть источником полемика.

Открытие и название трансурановых элементов

На данный момент практически все трансурановые элементы были обнаружены в четырех лабораториях: Национальная лаборатория Лоуренса Беркли в США (элементы 93–101, 106 и общий зачет 103–105) Объединенный институт ядерных исследований в России (элементы 102 и 114–118 и совместный зачет 103–105), GSI Центр исследования тяжелых ионов имени Гельмгольца в Германии (элементы 107–112), и RIKEN в Японии (элемент 113).

Радиационная лаборатория (ныне Национальная лаборатория Лоуренса Беркли ) на Калифорнийский университет в Беркли, во главе с Эдвин Макмиллан, Гленн Сиборг, и Альберт Гиорсо, в 1945-1974 гг .:
- 93. нептуний, Np, названный в честь планеты Нептун, как следует уран и Нептун следует Уран в планетарная последовательность (1940).
- 94. плутоний, Пу, названный в честь карликовой планеты Плутон, следуя тому же правилу именования, которое следует за нептунием, а Плутон следует за Нептуном в планетарной последовательности до 2006 года (1940).
- 95. америций, Am, названный потому, что он является аналогом европий, и поэтому был назван в честь континента, где он был впервые произведен (1944).
- 96. кюрий, См, им. Пьер и Мари Кюри, известные ученые, выделили первые радиоактивный элементов (1944 г.), как его более легкий аналог гадолиний был назван в честь Йохан Гадолин.
- 97. берклий, Бк, названный в честь города Беркли, где расположен Калифорнийский университет в Беркли (1949 г.).
- 98. калифорний, Cf, названный в честь государства Калифорния, где расположен университет (1950 г.).
- 99. эйнштейний, Es, названа в честь физика-теоретика Альберт Эйнштейн (1952).
- 100. фермий, Fm, им. Энрико Ферми, физик, создавший первую управляемую цепная реакция (1952).
- 101. менделевий, Мкр, им. русский химик Дмитрий Менделеев, признанный главным создателем периодическая таблица из химические элементы (1955).
- 102. нобелий, Нет, назван в честь Альфред Нобель (1958). Об этом открытии заявили и ОИЯИ, назвав его иолиотий (Jl) после Фредерик Жолио-Кюри. ИЮПАК пришел к выводу, что ОИЯИ был первым, кто убедительно синтезировал элемент, но сохранил название нобелий так глубоко укоренилось в литературе.
- 103. лоуренсий, Lr, им. Эрнест О. Лоуренс, физик, наиболее известный разработкой циклотрон, и человек, для которого Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора и Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (где были созданы эти трансурановые элементы) названы (1961). Об этом открытии заявил и ОИЯИ, предложивший название резерфорд (Rf) после Эрнест Резерфорд. ИЮПАК пришел к выводу, что кредит следует разделить, сохранив название лоуренсий как укоренилось в литературе.
- 104. резерфорд, Рф, им. Эрнест Резерфорд, который отвечал за концепцию атомное ядро (1968). Об этом открытии также заявили Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубна, Россия (тогда Советский союз ), во главе с Георгий Флёров: они назвали элемент Курчатовий (Ку), после Игорь Курчатов. ИЮПАК пришел к выводу, что кредит следует разделить.
- 105. дубний, Db, элемент, названный в честь города Дубна, где расположен ОИЯИ. Первоначально названный «ханиум» (Ха) в честь Отто Хан группой Беркли (1970), но переименован Международным союзом чистой и прикладной химии (1997). Об этом открытии заявили и ОИЯИ, назвав его Nielsbohrium (Ns) после Нильс Бор. ИЮПАК пришел к выводу, что кредит следует разделить.
- 106. сиборгий, Sg, им. Гленн Т. Сиборг. Это название вызвало споры, потому что Сиборг был еще жив, но в конечном итоге был принят химиками со всего мира (1974). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что команда Беркли была первой, кто убедительно синтезировал этот элемент.
В Gesellschaft für Schwerionenforschung (Общество по исследованию тяжелых ионов) в Дармштадт, Гессен, Германия, главным образом Готфрид Мюнценберг, Питер Армбрустер, и Сигурд Хофманн, в период 1980-2000 гг .:
- 107. бориум, Bh, названный в честь датского физика Нильс Бор, важная для выяснения структуры атом (1981). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент. Команда GSI первоначально предложила Nielsbohrium (Ns), чтобы разрешить спор об именах элемента 105, но это было изменено IUPAC, поскольку не было прецедента для использования имени ученого в имени элемента.
- 108. хасиум, Hs, названный в честь латинский форма имени Гессен, немец Bundesland где эта работа была выполнена (1984). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент, признав при этом новаторскую работу в ОИЯИ.
- 109. мейтнерий, Гора, им. Лиз Мейтнер, австрийский физик, который был одним из первых ученых, изучавших ядерное деление (1982).
- 110. Дармштадтиум, Ds, им. Дармштадт, Германия, город, в котором выполнялась работа (1994). Об этом открытии заявил и ОИЯИ, предложивший название беккерелий после Анри Беккерель, а также LBNL, предложившим название гахний разрешить спор по элементу 105 (несмотря на протест против повторного использования установленных имен для различных элементов). ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент.
- 111. рентгений, Rg, им. Вильгельм Конрад Рентген, первооткрыватель рентгеновских лучей (1994).
- 112. Copernicium, Cn, названа в честь астронома Николай Коперник (1996).
Рикагаку Кенкюсо (RIKEN) в Вако, Сайтама, Япония, во главе с Косуке Морита:
- 113. нихоний, Nh, названный в честь Япония (Nihon в Японский ), где элемент был открыт (2004 г.). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. IUPAC пришел к выводу, что RIKEN был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент.
В Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, Россия, под руководством Юрий Оганесян, в сотрудничестве с несколькими другими лабораториями, включая Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора (LLNL), с 2000 года:
- 114. флеровий, Флорида, имени советского физика Георгий Флёров, основатель ОИЯИ (1999).
- 115. москва, Мак, названный в честь Московская область, Россия, где элемент был открыт (2004 г.).
- 116. ливерморий, Lv, названный в честь Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора, сотрудник ОИЯИ в открытии (2000).
- 117. Tennessine, Ц, названный в честь района г. Теннесси, где была изготовлена мишень из берклия, необходимая для синтеза элемента (2010 г.).
- 118. Оганессон, Ог, им. Юрий Оганесян, возглавлявший команду ОИЯИ при открытии элементов с 114 по 118 (2002 г.).

Сверхтяжелые элементы

Положение трансактинидные элементы в периодической таблице.

Сверхтяжелые элементы, (также известный как сверхтяжелые атомы, обычно сокращенно ОНА) обычно относятся к трансактинидные элементы начиная с резерфорд (атомный номер 104). Они были созданы только искусственно и в настоящее время не служат практической цели, потому что их короткие периоды полураспада заставляют их распадаться за очень короткое время, от нескольких минут до нескольких миллисекунд (за исключением дубний с периодом полураспада более суток), что также делает их чрезвычайно трудными для изучения.^[5]^[6]

Все сверхтяжелые атомы были созданы со второй половины 20-го века и постоянно создаются в течение 21-го века по мере развития технологий. Они создаются бомбардировкой элементов в ускоритель частиц. Например, термоядерная реакция из калифорний -249 и углерод -12 создает резерфорд -261. Эти элементы создаются в количествах в атомном масштабе, и никакого способа массового создания не найдено.^[5]

Приложения

Трансурановые элементы могут быть использованы для синтеза других сверхтяжелых элементов.^[7] Элементы остров стабильности имеют потенциально важное военное применение, включая разработку компактного ядерного оружия.^[8] Возможности повседневного применения огромны; элемент америций используется в таких устройствах, как детекторы дыма и спектрометры.^[9]^[10]

Смотрите также

Конденсат Бозе – Эйнштейна (также известен как Суператом)
Остров стабильности
Незначительный актинид
Глубокое геологическое хранилище, место для хранения трансурановых отходов

дальнейшее чтение

Эрик Шерри, Очень краткое введение в периодическую таблицу, Oxford University Press, Оксфорд, 2011.
Сверхтяжелые элементы
Аннотированная библиография трансурановых элементов из цифровой библиотеки ядерных вопросов Алсоса.
Трансурановые элементы
Официальный сайт сети Super Heavy Elements (сеть Европейской инициативы интегрированной инфраструктуры EURONS)
Дармштадтиум и не только
Кристиан Шнир, Иоахим Фейерборн, Бонг-Джун Ли: Следы трансурановых элементов в земных минералах? (В сети, PDF-Datei, 493 кБ)
Кристиан Шнир, Иоахим Фойерборн, Бонг-Джун Ли: поиск сверхтяжелых элементов (SHE) в земных минералах с использованием XRF с высокоэнергетическим синхротронным излучением. (В сети, PDF-Datei, 446 кБ)

[1] Консидайн, Гленн, изд. (2002). Научная энциклопедия Ван Ностранда (9-е изд.). Нью-Йорк: Wiley Interscience. п. 738. ISBN 978-0-471-33230-5.

[2] Морел, Эндрю (2008). Элерт, Гленн (ред.). «Цена плутония». Сборник фактов по физике. В архиве из оригинала от 20 октября 2018 г.

[3] Мартин, Роджер С .; Кос, Стив Э. (2001). Применение и доступность источников нейтронов калифорний-252 для определения характеристик отходов (Отчет). CiteSeerX 10.1.1.499.1273.

[4] Сильва, Роберт Дж. (2006). «Фермий, менделевий, нобелий и лоуренсий». In Morss, Lester R .; Эдельштейн, Норман М .; Фугер, Жан (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов (Третье изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science + Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5.

[She-5] а ^б Хинен, Поль-Анри; Назаревич, Витольд (2002). «Поиски сверхтяжелых ядер» (PDF). Новости Europhysics. 33 (1): 5–9. Bibcode:2002ENews..33 .... 5H. Дои:10.1051 / epn: 2002102. В архиве (PDF) с оригинала от 20 июля 2018 г.

[Green-6] Гринвуд, Норман Н. (1997). «Последние события, касающиеся открытия элементов 100–111» (PDF). Чистая и прикладная химия. 69 (1): 179–184. Дои:10.1351 / pac199769010179. В архиве (PDF) из оригинала 21 июля 2018 г.

[7] Lougheed, R.W .; и другие. (1985). "Поиск сверхтяжелых элементов с помощью ⁴⁸Ca + ²⁵⁴Es^грамм реакция ». Физический обзор C. 32 (5): 1760–1763. Bibcode:1985PhRvC..32.1760L. Дои:10.1103 / PhysRevC.32.1760. PMID 9953034.

[8] Гспонер, Андре; Хурни, Жан-Пьер (1997). Физические принципы термоядерных взрывчатых веществ, термоядерного синтеза и поиски ядерного оружия четвертого поколения (PDF). Международная сеть инженеров и ученых против распространения. С. 110–115. ISBN 978-3-933071-02-6. В архиве (PDF) из оригинала от 6 июня 2018 г.

[9] «Детекторы дыма и америций», Информационный документ по ядерным вопросам, 35, Май 2002 г., архивировано из оригинал 11 сентября 2002 г., получено 2015-08-26

[10] Средство просмотра ядерных данных 2.4, NNDC

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]