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

Как в России производят титан: технология настоящего Как в России производят титан: технология настоящего

Гигант ВСМПО-АВИСМА — неотъемлемая часть мирового авиапрома

Популярная механика
«Волшебный пинок». Что такое мотивация и почему найти ее можем только мы сами «Волшебный пинок». Что такое мотивация и почему найти ее можем только мы сами

Что такое мотивация? Это внутренняя причина делать что-то

Inc.
Знатным скандинавам эпохи викингов приглянулся мех бобра Знатным скандинавам эпохи викингов приглянулся мех бобра

Бобровый мех выступал для местной скандинавской верхушки предметом роскоши

N+1
«Нельзя спрашивать у клиентов, что им нужно». Что говорил о бизнесе Стив Джобс «Нельзя спрашивать у клиентов, что им нужно». Что говорил о бизнесе Стив Джобс

Самые яркие высказывания Джобса о своих деловых принципах

Inc.
Избыточная мужественность: почему слишком много тестостерона — это плохо Избыточная мужественность: почему слишком много тестостерона — это плохо

Разбираемся, как распознать опасно высокий уровень тестостерона

Maxim
Поощряют чрезмерное потребление и получают $1 с гостя: можно ли заработать на формате «платишь и ешь сколько хочешь» Поощряют чрезмерное потребление и получают $1 с гостя: можно ли заработать на формате «платишь и ешь сколько хочешь»

Можно ли «объесть» заведение?

VC.RU
Оденься как королева! 9 осенних образов монарших особ, которые легко повторить Оденься как королева! 9 осенних образов монарших особ, которые легко повторить

Если хочешь одеться по-королевски в этом сезоне, бери на заметку

Cosmopolitan
Тяжелая доля миллионера: сериалы о богачах, которым не позавидуешь! Тяжелая доля миллионера: сериалы о богачах, которым не позавидуешь!

В честь выхода третьего сезона «Наследников»: сериалы о страдающих миллионерах

Cosmopolitan
Место силы Место силы

Валерия Дзюба о своем новом офисе в легендарном доме Наркомфина

AD
Ученые выяснили, что мужчины и женщины считают изменой разные вещи Ученые выяснили, что мужчины и женщины считают изменой разные вещи

У разных полов отличаются представления о том, что такое измена

Maxim
Хозяйка Хозяина: как крестьянка Валя Истомина стала последней любовницей Сталина Хозяйка Хозяина: как крестьянка Валя Истомина стала последней любовницей Сталина

Кем же была для Иосифа Сталина молоденькая хохотушка из деревни?

Cosmopolitan
Послания из ГУЛАГа. Фрагмент аудиосборника «Из личной переписки» Послания из ГУЛАГа. Фрагмент аудиосборника «Из личной переписки»

«Сноб» публикует письма Николая Повало-Швейковского

СНОБ
Что такое NVMe SSD: чем он лучше SATA Что такое NVMe SSD: чем он лучше SATA

Чем NVMe SSD лучше SATA?

CHIP
«Это смерть за мной приходила»: как самопрограммирование сводит нас в могилу «Это смерть за мной приходила»: как самопрограммирование сводит нас в могилу

Отрывок из книги «Фокус на жизнь» — глава о самореализующихся пропрочествах

Forbes
Ученые смогли контролировать квантовую жидкость с помощью лазеров Ученые смогли контролировать квантовую жидкость с помощью лазеров

Полностью оптический метод создания искусственных решеток

Популярная механика
Ученые исследовали лунные нейтрино: необычные космические частицы Ученые исследовали лунные нейтрино: необычные космические частицы

Исследования частиц сделают Луну новым источником нейтрино

Популярная механика
Клин клином вышибают: когда белковая и углеводная диеты могут работать одинаково Клин клином вышибают: когда белковая и углеводная диеты могут работать одинаково

Решение сесть на диету не означает, что ты отныне обречена терпеть муки голода

Cosmopolitan
Как не убить SSD раньше времени: 6 простых советов Как не убить SSD раньше времени: 6 простых советов

Как не убить SSD-накопитель раньше времени и продлить срок его службы?

CHIP
«‎Невозможно создавать микросхемы без машин ASML»‎: голландская компания, от которой зависят Apple, Samsung и Intel «‎Невозможно создавать микросхемы без машин ASML»‎: голландская компания, от которой зависят Apple, Samsung и Intel

ASML: монополист в области фотолитографии в глубоком ультрафиолете

VC.RU
Софья, Исанна Софья, Исанна

Психолог из Петербурга Исанна Аксютова придумала экобренд «ЛюбЛён»

Собака.ru
ESG-принципы: что это такое и зачем компаниям их соблюдать ESG-принципы: что это такое и зачем компаниям их соблюдать

Тренд на ответственность и экологичность распространился и на сферу инвестиций

РБК
Космические пришельцы Космические пришельцы

С далёких планет и комет к нам постоянно прилетают вестники их существования

Наука и жизнь
Ретроспектива Нобелевской премии по литературе: какие страны отмечали в формулировках Ретроспектива Нобелевской премии по литературе: какие страны отмечали в формулировках

Лауреаты каких стран награждались за вклад в национальную литературу

Популярная механика
Нужен характер Нужен характер

В борьбе с раком молочной железы многое зависит от решимости пациенток

Cosmopolitan
Делал дизайн, пока говорил по телефону: история Пола Рэнда, который создал логотипы для IBM и Стива Джобса Делал дизайн, пока говорил по телефону: история Пола Рэнда, который создал логотипы для IBM и Стива Джобса

Пол Рэнд работал арт-директором в Esquire и делал рекламу на азбуке Морзе

VC.RU
Почувствуй себя старым: Интернету — 52 года Почувствуй себя старым: Интернету — 52 года

Каким выглядел первый сайт, первый интернет-магазин и был ли Интернет в СССР?

Maxim
5 фильмов о зависимых отношениях 5 фильмов о зависимых отношениях

Как созависимые отношения увидели, а главное, показали гениальные кинорежиссеры?

Psychologies
Это надо видеть: как выглядели торты на свадьбах Елизаветы II, Дианы и других Это надо видеть: как выглядели торты на свадьбах Елизаветы II, Дианы и других

Торт – важная часть свадьбы. Вот что бывает, если речь идет о королевской семье

Cosmopolitan
«Мужское государство» запретили: как сторонники Позднякова нападали на женщин «Мужское государство» запретили: как сторонники Позднякова нападали на женщин

Как Владислав Поздняков управлял «Мужским государством»

Cosmopolitan
«Я любила свой токсикоз»: мне пересадили матку, чтобы я родила ребенка «Я любила свой токсикоз»: мне пересадили матку, чтобы я родила ребенка

Операция по пересадке матки стала реальностью для некоторых женщин

Cosmopolitan
Открыть в приложении