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

Квартира холостяка, 72 м² Квартира холостяка, 72 м²

Квартира в цветовой гамме нормандских городков

AD
Фонды чемпионов Фонды чемпионов

Сколько платят боксерам, бойцам ММА и поп-ММА в России и за ее пределами

Forbes
«Ну как так, Siri»: почему голосовой помощник Apple был первым на рынке, но проиграл Google и Amazon «Ну как так, Siri»: почему голосовой помощник Apple был первым на рынке, но проиграл Google и Amazon

Siri: что Apple обещала пользователям и почему не справилась со своими целями

VC.RU
Зачем работодателям нанимать зумеров и как заставить их работать Зачем работодателям нанимать зумеров и как заставить их работать

Как работать с зумерами?

СНОБ
Крупным планом Крупным планом

Роман Васьянов попробовал себя в новом качестве – запечатлел Ирину Старшенбаум

Grazia
В бирманском янтаре обнаружили миниатюрного краба В бирманском янтаре обнаружили миниатюрного краба

Это древнейший неморской краб, известный палеонтологам.

N+1
Сварен на калькуляторе Сварен на калькуляторе

Что науке известно об идеальном кофе

N+1
Черви-мусороеды, солнце в банке, съедобные бутылки: 5 значимых экоразработок последних 10 лет Черви-мусороеды, солнце в банке, съедобные бутылки: 5 значимых экоразработок последних 10 лет

5 экологических разработок, которые способны изменить жизнь на планете

Популярная механика
Аномальный топологический изолятор защитил микроволновой сигнал от больших помех Аномальный топологический изолятор защитил микроволновой сигнал от больших помех

Физики объединили свойства изоляторов Черна со свойствами изоляторов Флоке

N+1
Что произойдет с телом мертвого космонавта, если оставить его в космосе Что произойдет с телом мертвого космонавта, если оставить его в космосе

Космос, труп — что будет с телом в условиях космоса?

Популярная механика
Долгие проводы — лишние слезы: «Не время умирать» — чересчур драматичный финал бондианы с Дэниелом Крейгом Долгие проводы — лишние слезы: «Не время умирать» — чересчур драматичный финал бондианы с Дэниелом Крейгом

«Не время умирать» — пышные проводы Дэниела Крейга в качестве Джеймса Бонда

Esquire
Что будет, если смешать помаду и тон, и еще 5 рецептов по созданию косметики Что будет, если смешать помаду и тон, и еще 5 рецептов по созданию косметики

Самую лучшую косметику ты можешь создать в домашних условиях

VOICE
Зеленый стартап: запустить производство полезной соли перед пандемией и не прогореть Зеленый стартап: запустить производство полезной соли перед пандемией и не прогореть

Предпринимательница из Астрахани Наталья Хазова выпускает альтернативу соли

Forbes
«У них лилась кровь — но кровь-то черная была» «У них лилась кровь — но кровь-то черная была»

Юрий Норштейн, Рената Литвинова и другие о самых страшных фильмах в их жизни

Weekend
Маэстро механики Маэстро механики

Самоучка-часовщик, который идет наперекор правилам и создает драконов и фей

Вокруг света
Гимнаст Никита Нагорный — Forbes: «Помню, как заработал первые 100 000 рублей» Гимнаст Никита Нагорный — Forbes: «Помню, как заработал первые 100 000 рублей»

Гимнаст Никита Нагорный — о том, как запускал стартапы в незнакомых сферах

Forbes
11 горячих афганских моделей, певиц (даже рэперша!) и просто красавиц 11 горячих афганских моделей, певиц (даже рэперша!) и просто красавиц

Без никабов, хиджабов и средневековых предрассудков!

Maxim
Наладили производство подделок и обманули Лувр: как братья из Одессы заработали на фальшивых древностях Наладили производство подделок и обманули Лувр: как братья из Одессы заработали на фальшивых древностях

Купцы из Одессы продали Франции подделку под видом древней золотой тиары

VC.RU
Диджитал-этикет для взрослых: журналисты WSJ составили ряд рекомендаций о цифровой этике и гигиене Диджитал-этикет для взрослых: журналисты WSJ составили ряд рекомендаций о цифровой этике и гигиене

Как выглядит цифровой этикет в современном мире?

Inc.
Как я сделала пластику век и о чем пожалела: реальная история продюсера Сosmo Как я сделала пластику век и о чем пожалела: реальная история продюсера Сosmo

Анастасия Фридман поделилась своим опытом пластики век

Cosmopolitan
Удаленное доказательство Удаленное доказательство

Рассказываем о неравенстве P≠NP и недавней попытке его доказать

N+1
Автор подкаста Автор подкаста

Мари Новосад только что вернулась с SNCTM в Нью-Йорке и рапортует нам

Playboy
Послания Павла: словарь Esquire по советам и мудростям основателя Telegram Послания Павла: словарь Esquire по советам и мудростям основателя Telegram

Главные заветы Павла Дурова

Esquire
Изменение климата повысило риск красных приливов в Чукотском море Изменение климата повысило риск красных приливов в Чукотском море

Виновники красных приливов, оказались широко распространены в Чукотском море

N+1
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
Параллельная парковка: схема, подробная инструкция и нюансы Параллельная парковка: схема, подробная инструкция и нюансы

Параллельная парковка — один ключевых навыков, которые должен освоить водитель

РБК
Песчаные дюны оказались способны образовывать пары на расстоянии Песчаные дюны оказались способны образовывать пары на расстоянии

Песчаные квазидвумерные дюны формируют стабильные пары

N+1
В тени Каспийского монстра: экранопланы США середины холодной войны В тени Каспийского монстра: экранопланы США середины холодной войны

История экранопланов в США

Популярная механика
«Просвещение продолжается: В защиту разума, науки, гуманизма и прогресса» «Просвещение продолжается: В защиту разума, науки, гуманизма и прогресса»

Отрывок из книги Стивена Пинкера о достижениях человечества в борьбе с болезнями

N+1
Дача-феникс Дача-феникс

Директор школы “Детали” Татьяна Рогова отстроила новый дом после пожара

AD
Открыть в приложении