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

Цвет настроения синий: как улучшить качество сна с помощью цвета и света Цвет настроения синий: как улучшить качество сна с помощью цвета и света

Процесс засыпания можно ускорить с помощью света

РБК
Культовые предметы советского дизайна. Почему нам так дорог фотоаппарат «Зенит» Культовые предметы советского дизайна. Почему нам так дорог фотоаппарат «Зенит»

Рассказываем об истории фотоаппаратов «Зенит»

СНОБ
Самое четкое изображение живой кишечной палочки помогло понять архитектуру ее мембраны Самое четкое изображение живой кишечной палочки помогло понять архитектуру ее мембраны

Ученые проследили динамику изменений мембраны кишечной палочки

N+1
Победителей не судят: почему все помешались на Победителей не судят: почему все помешались на

Из чего сложился успех "Игры в кальмара"

Esquire
Одна вокруг света: ремонт машины в Панаме и охота на голубых крабов Одна вокруг света: ремонт машины в Панаме и охота на голубых крабов

140-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Панама

Forbes
С ними каши на сваришь:  худшие сериальные мужья и бойфренды С ними каши на сваришь:  худшие сериальные мужья и бойфренды

У этих героев на лбу должно быть написано: «Никогда с ним не связывайся!»

VOICE
Кастрюли у чистюли Кастрюли у чистюли

Лайфхаки для тех, кто не хочет мыть посуду «химией»

Лиза
Углеродные нанотрубки помогут создать плазмонный интерферометр на чипе Углеродные нанотрубки помогут создать плазмонный интерферометр на чипе

Плазменные волны (плазмоны) — это коллективные возбуждения электронов

Популярная механика
Вызов разуму: Нобелевскую премию по физике присудили за изучение сложности Вызов разуму: Нобелевскую премию по физике присудили за изучение сложности

Нобелевская премия «за вклад в наше понимание сложных физических систем»

Forbes
Андрей Столыпин. Звезда для Андрей Столыпин. Звезда для

Андрей Столыпин — о своей жизни и дружбе с неформалами

Коллекция. Караван историй
Здесь звезда не падала: что не так с гипотезой о «содомском метеорите» Здесь звезда не падала: что не так с гипотезой о «содомском метеорите»

Почему научное сообщество усомнилось в гипотезе о «содомском метеорите»

N+1
Маргарита Митрофанова: «Я буду веселой старухой!» Маргарита Митрофанова: «Я буду веселой старухой!»

Маргарита Митрофанова о возрасте, эйджизме и позитивной старости

Psychologies
Американский маникюр: быстро делается, долго держится Американский маникюр: быстро делается, долго держится

Слышала ли ты хотя бы раз про американскую технику маникюра?

Cosmopolitan
«Я была проституткой. Надеялась, что меня убьют»: признания звезды шоу «Пацанки» «Я была проституткой. Надеялась, что меня убьют»: признания звезды шоу «Пацанки»

Звезда телешоу «Пацанки» Кристина Зорина занималась проституцией

Cosmopolitan
Агентство, студия, фриланс: какого подрядчика выбрать и как ему платить Агентство, студия, фриланс: какого подрядчика выбрать и как ему платить

Агентство, микроагентство, фриланс — чем они отличаются

Inc.
«В нашем мозгу непонятно каким образом записан весь мир» «В нашем мозгу непонятно каким образом записан весь мир»

Игорь Кричевер: мехмат ничем не отличается от творческих вузов наподобие МХАТа

Наука
Что значит «цифра» Что значит «цифра»

Какими проблемами чреват тот словарь, который мы используем в Интернете

Forbes
Почему в день рождения принято есть торт Почему в день рождения принято есть торт

Как торт со свечами на день рождения стал неотъемлемой частью культуры

Популярная механика
Трудно быть камнем: каким получился новый альбом Tequilajazzz Трудно быть камнем: каким получился новый альбом Tequilajazzz

что происходит с музыкой и лирическим героем пластинки Tequilajazzz

РБК
«Поливал меня святой водой»: 20 смешных историй о странных бойфрендах и мужьях «Поливал меня святой водой»: 20 смешных историй о странных бойфрендах и мужьях

Читательницы о своих странных и забавных бойфрендах

Cosmopolitan
Online как повод для знакомства Online как повод для знакомства

Кого мы ищем в виртуальном пространстве и кого находим?

Psychologies
Как менялась Светлана Светличная: актриса, красоту которой не признавали в СССР Как менялась Светлана Светличная: актриса, красоту которой не признавали в СССР

Как выглядела кинодива Светлана Светличная в разные годы своей долгой карьеры

Cosmopolitan
Заказывают тракторы «по приколу» и платья в нескольких размерах: что происходит с возвратами в онлайн-магазинах Заказывают тракторы «по приколу» и платья в нескольких размерах: что происходит с возвратами в онлайн-магазинах

Из-за кого политика «купи все, верни потом» стала услугой по умолчанию

VC.RU
Работа и онкология: как рассказать начальству о раке и помочь заболевшему сотруднику Работа и онкология: как рассказать начальству о раке и помочь заболевшему сотруднику

Как защитить интересы онкологического пациента в больнице и на работе

Forbes
Subaru Outback. Куда же без подвоха Subaru Outback. Куда же без подвоха

Новый Subaru Outback похож на предыдущий и внешне, и по ощущениям

4x4 Club
Пишет код «на туманном Олимпе»: физик-программист уже 2,5 года работает в виртуальной реальности по 9 часов в день Пишет код «на туманном Олимпе»: физик-программист уже 2,5 года работает в виртуальной реальности по 9 часов в день

Как программист обустроил себе рабочее место в виртуальной реальности

VC.RU
«К черту мое лицо». Кто делает маски Канье Уэсту и зачем он их носит «К черту мое лицо». Кто делает маски Канье Уэсту и зачем он их носит

Рассказываем о других фантасмагорических головных уборах Канье Уэсту

РБК
Как интернет сошел с ума из-за сбоя в Facebook, а Дуров нажился на Цукерберге Как интернет сошел с ума из-за сбоя в Facebook, а Дуров нажился на Цукерберге

Как блэкаут в Facebook отразился на Марке Цукерберге, Павле Дурове и других

Cosmopolitan
Как выстроить личные границы Как выстроить личные границы

Как бы выглядела ваша жизнь, если бы система личных барьеров работала идеально

GQ
Кислотность Кислотность

Что мы знаем о кислотности желудочного сока?

Maxim
Открыть в приложении