Из 26 известных трансурановых элементов 24 не встречаются на нашей планете

Популярная механикаНаука

Какие из химических элементов — рукотворные

Из 26 известных в настоящее время трансурановых элементов 24 не встречаются на нашей планете. Они были созданы человеком. Как же синтезируют тяжелые и сверхтяжелые элементы?

Алексей Левин

Первый список из тридцати трех предполагаемых элементов, «Таблицу субстанций, принадлежащих всем царствам природы, которые могут считаться простейшими составными частями тел», опубликовал Антуан Лоран Лавуазье в 1789 году. Вместе с кислородом, азотом, водородом, семнадцатью металлами и еще несколькими настоящими элементами в нем фигурировали свет, теплород и некоторые окислы. А когда 80 лет спустя Менделеев придумал Периодическую систему, химики знали 62 элемента. К началу XX века считалось, что в природе существуют 92 элемента — от водорода до урана, хотя некоторые из них еще не были открыты.

Тем не менее уже в конце XIX века ученые допускали существование элементов, следующих в таблице Менделеева за ураном (трансуранов), но обнаружить их никак не удавалось. Сейчас известно, что в земной коре содержатся следовые количества 93-го и 94-го элементов — нептуния и плутония. Но исторически эти элементы сначала получили искусственно и лишь потом обнаружили в составе минералов.

b023c48cb3808132353e5e818afb7b59.jpg

Из 94 первых элементов у 83 имеются либо стабильные, либо долгоживущие изотопы, период полураспада которых сравним с возрастом Солнечной системы (они попали на нашу планету из протопланетного облака). Жизнь остальных 11 природных элементов много короче, и потому они возникают в земной коре лишь в результате радиоактивных распадов на краткое время. А как же все остальные элементы, от 95-го до 118-го? На нашей планете их нет. Все они были получены искусственным путем.

Первый искусственный

Создание искусственных элементов имеет долгую историю. Принципиальная возможность этого стала понятна в 1932 году, когда Вернер Гейзенберг и Дмитрий Иваненко пришли к выводу, что атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Два года спустя группа Энрико Ферми попыталась получить трансураны, облучая уран медленными нейтронами. Предполагалось, что ядро урана захватит один или два нейтрона, после чего претерпит бета-распад с рождением 93-го или 94-го элементов. Они даже поспешили объявить об открытии трансуранов, которые в 1938 году в своей Нобелевской речи Ферми назвал аусонием и гесперием. Однако немецкие радиохимики Отто Ган и Фриц Штрассман вместе с австрийским физиком Лизой Мейтнер вскоре показали, что Ферми ошибся: эти нуклиды были изотопами уже известных элементов, возникшими в результате расщепления ядер урана на пары осколков приблизительно одинаковой массы. Именно это открытие, совершенное в декабре 1938 года, сделало возможным создание ядерного реактора и атомной бомбы.

da9b6ecce194505e26f270f3d2238530.jpg
Внутри ядер существуют протонные и нейтронные оболочки, в чем-то похожие на электронные оболочки атомов. Ядра с полностью заполненными оболочками особо устойчивы по отношению к спонтанным превращениям. Числа нейтронов и протонов, соответствующих таким оболочкам, называются магическими. Некоторые из них определены экспериментально — это 2, 8, 20 и 28. Оболочечные модели позволяют вычислить «магические числа» сверхтяжелых ядер и теоретически — правда, без полной гарантии. Есть основания ожидать, что нейтронное число 184 окажется магическим. Ему могут соответствовать протонные числа 114, 120 и 126, причем последнее опять-таки должно быть магическим. Если это так, то изотопы 114-го, 120-го и 126-го элементов, содержащие по 184 нейтрона, будут жить куда дольше своих соседей по таблице Менделеева — минуты, часы, а то и годы (эту область таблицы принято называть островом стабильности). Самые большие надежды ученые возлагают на последний изотоп с дважды магическим ядром.

Первым же синтезированным элементом стал вовсе не трансуран, а предсказанный еще Менделеевым экамарганец. Его искали в различных рудах, но безуспешно. А в 1937 году экамарганец, позднее названный технецием (от греческого — искусственный) был получен при обстреле молибденовой мишени ядрами дейтерия, разогнанными в циклотроне Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

Легкие снаряды

Элементы с 93-го до 101-го были получены при взаимодействии ядер урана либо следующих за ним трансуранов с нейтронами, дейтронами (ядрами дейтерия) или альфа-частицами (ядрами гелия). Первого успеха здесь добились американцы Эдвин Макмиллан и Филип Эйбелсон, которые в 1940 году синтезировали нептуний-239, отработав идею Ферми: захват ураном-238 медленных нейтронов и последующий бета-распад урана-239.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Клятва Гиппократа. 9 мифов об отце медицины Клятва Гиппократа. 9 мифов об отце медицины

Поджигатель, правитель, автор основополагающего труда в истории медицины…

Вокруг света
Что нельзя говорить тому, кто разочаровался в жизни Что нельзя говорить тому, кто разочаровался в жизни

Что делать, если вы поняли, что вашего близкого посещают суицидальные мысли?

Psychologies
Леонид Роберман: «Всё настоящее рождается вопреки обстоятельствам» Леонид Роберман: «Всё настоящее рождается вопреки обстоятельствам»

Леонид Роберман о миссии театрального продюсера

Эксперт
Курение: исследования, которые подтолкнут вас бросить эту привычку Курение: исследования, которые подтолкнут вас бросить эту привычку

Как сигареты вредят здоровью, почему вызывают зависимость?

Reminder
Не просто «бей или беги»: как стресс влияет на мозг и организм Не просто «бей или беги»: как стресс влияет на мозг и организм

Самые важные и интересные исследования о стрессе

Reminder
Капитал очевидность Капитал очевидность

Если подумываешь вложиться во что-нибудь прибыльное, давай разберемся как начать

Cosmopolitan
Психологические факты, которые изменят вашу жизнь Психологические факты, которые изменят вашу жизнь

Знания об устройстве мозга помогут изменить жизнь к лучшему

Psychologies
«Полка» на выходе: музеи Переделкина «Полка» на выходе: музеи Переделкина

Три самых известных музея в Переделкине: дома Пастернака, Чуковского и Окуджавы

Полка

«Ваш ребенок не шевелится. Так бывает»

Cosmopolitan
Эдвард Радзинский. Прощальная гастроль клуба «418» Эдвард Радзинский. Прощальная гастроль клуба «418»

Эдвард Радзинский остается блистательным рассказчиком

СНОБ
Отечественная жуть: 7 отличных российских хорроров Отечественная жуть: 7 отличных российских хорроров

Собрали семь российских ужастиков, которыми можно пугать не только детей

Cosmopolitan
Ответственная юриспруденция Ответственная юриспруденция

О роли юристов в мире бизнеса, вызовах в эпоху цифровизации и ESG-повестке

Эксперт
За что вручали: самые необычные формулировки Нобелевской премии по литературе За что вручали: самые необычные формулировки Нобелевской премии по литературе

Странные формулировки, которые объясняли награждение Нобелевский премией

GQ
Присоединяй и властвуй Присоединяй и властвуй

Примеры объявления одним государством об аннексии другого

Дилетант
6 советов тем, кто ищет счастья 6 советов тем, кто ищет счастья

Как быть счастливым даже в непростой жизненный период?

Psychologies
Чума на оба ваших домена, или История большого взлома Чума на оба ваших домена, или История большого взлома

Мир — во власти хакеров?

GQ
Протезы для мозга: как это работает Протезы для мозга: как это работает

Как насчет протеза самого сложного и важного для человека органа?

Популярная механика
7 самых необычных и таинственных мест на планете 7 самых необычных и таинственных мест на планете

Эти уголки планеты заставят вас удивиться

Playboy
Евгений Гришковец — о «Живом журнале», хейтерах и о том, как интернет мешает ремеслу Евгений Гришковец — о «Живом журнале», хейтерах и о том, как интернет мешает ремеслу

Евгений Гришковец — чему его научил ЖЖ?

Esquire
Археологи достали из растаявшего ледника вторую лыжу эпохи викингов Археологи достали из растаявшего ледника вторую лыжу эпохи викингов

Ученые нашли пару лыж, возраст которой около 1300 лет

N+1
Американский маникюр: быстро делается, долго держится Американский маникюр: быстро делается, долго держится

Слышала ли ты хотя бы раз про американскую технику маникюра?

Cosmopolitan
«Полка» на выходе: усадьба Абрамцево «Полка» на выходе: усадьба Абрамцево

Как сейчас живёт усадьба Абрамцево — популярный музей с большими планами

Полка
Рабочие из приложения: как платформы меняют рынок труда для синих воротничков Рабочие из приложения: как платформы меняют рынок труда для синих воротничков

Введение режима самозанятых радикально меняют ситуацию на рынке рабочей силы

Forbes
10 способов понять, что мужчина не настроен серьезно 10 способов понять, что мужчина не настроен серьезно

Вы уже давно встречаетесь, но тебе постоянно кажется: что-то идет не так

Cosmopolitan
Книги, которые изменят вас в лучшую сторону Книги, которые изменят вас в лучшую сторону

Эти книги заставляют посмотреть на жизнь иначе, заново понять, кто такой лидер

Популярная механика
Наши тритоны Наши тритоны

Мини-пруд на садовом участке — интересный опыт общения с природой

Наука и жизнь
Охоту в тропических лесах назвали экологичной альтернативой скотоводству Охоту в тропических лесах назвали экологичной альтернативой скотоводству

Потребление дикого мяса позволяет сократить углеродный след

N+1
Воздух станет чище, а вода — легче Воздух станет чище, а вода — легче

Как En+ Group собирается извлечь выгоду из «зеленого» энергоперехода

Эксперт
«Я предала мужа и подругу — и за это наказана»: расплата за измену «Я предала мужа и подругу — и за это наказана»: расплата за измену

Как неверность и ложь «аукнулись» нашей героине

Psychologies
«Ни одного года мы не ели хлеба вволю» «Ни одного года мы не ели хлеба вволю»

«В соседнем селе 7 июня умерли с голоду в один день шестнадцать человек»

Наука
Открыть в приложении