Откуда берутся новые химические элементы? Зачем расширять таблицу Менделеева?

Наука и жизньНаука

«Пустые клеточки» таблицы Менделеева

• Откуда берутся новые химические элементы • Существуют ли они в природе • Зачем нужно расширять таблицу Менделеева • Есть ли её предел и что дают новые знания о химических элементах в практическом смысле.

Александр Владимирович Карпов. Тобольск, Музей истории управления Сибирью. Фото Наталии Лесковой

Рассказывает доктор физико-математических наук Александр Карпов, учёный секретарь Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова Объединённого института ядерных исследований. Разговор состоялся на фестивале «Менделеевские дни», организованном в феврале 2024 года в честь 190-летия Дмитрия Ивановича Менделеева на его родине, в Тобольске.

Беседу ведёт Наталия Лескова.

— Александр Владимирович, что для вас значит Менделеев?

— Учёным часто приходится рассказывать, чем они занимаются. В таких ситуациях бывает непросто найти ту первую ступень в разговоре, на которой собеседнику должно быть всё знакомо и понятно. Мне как сотруднику Лаборатории ядерных реакций Объединённого института ядерных исследований это сделать легко: говоришь про таблицу Менделеева и про то, что в нашей лаборатории открываются новые элементы, которые наполняют эту таблицу, и более комфортной «первой ступеньки» в разговоре не представить. Чтобы объяснить такие вещи, как, например, бозон Хиггса или теория струн, найти общеизвестную отправную точку сложно. И нужно отыскать своего рода «таблицу Менделеева», чтобы рассказать о том, чем занимаешься.

Конечно, Дмитрий Иванович Менделеев — очень интересная личность. Многогранная! Многоплановая! Не так много людей, которым всегда что-то интересно, а Дмитрий Иванович — из таких, с внутренним мотором, до последних дней заставляющих искать новые задачи, решать научные проблемы. Эта любознательность продлевает жизнь — физическую и умственную, делает людей интересными для окружающих. Такие люди вызывают у меня восхищение, это то, к чему нужно стремиться.

— Как вы думаете, каким образом он додумался до создания такого фундаментального закона? Как ему пришло в голову это сделать?

— Идея витала в воздухе. В то время было очевидно, что химические элементы не просто хаотичный набор каких-то сущностей, а «кирпичики», которые должны укладываться в некую «стену». У разных учёных были попытки, более или менее удачные, разгадать принцип, по которому можно было бы систематизировать элементы, но догадка Менделеева оказалась самой близкой к современному представлению о периодичности свойств химических элементов. Он расположил элементы в соответствии с их атомными весами. Сейчас мы понимаем, что это не совсем верно, правильнее было бы расположить их в соответствии с атомным номером — числом протонов в ядре, но во времена Менделеева не было известно ни ядро, ни то, что в нём находятся протоны, — существовало только понятие атомного веса.

Затем Дмитрий Иванович увидел закономерности повторяемости химических свойств. Так элементы выстроились в периоды и группы. Это групповое сходство стало величайшим открытием, которое дало возможность не только упорядочить существующие элементы, но и оставить пустые клеточки для ещё неизвестных элементов, свойства которых были заранее описаны.

— Откуда он знал, что в пустых клеточках обязательно появятся новые элементы?

— Очевидно, что плохая теория не объясняет ничего. Хорошая теория объясняет то, что мы наблюдаем. А великая — та, которая не только объясняет известные факты, но и предсказывает то, что в настоящее время неизвестно. И пустые клеточки были заполнены ещё при жизни Дмитрия Ивановича. Менделеев сформулировал фундаментальный закон, закон природы.

Кстати, в западном мире эту таблицу не называют «таблицей Менделеева», но ассоциируют именно с именем Дмитрия Ивановича. Год 150-летия открытия периодического закона (2019 год. — Прим. ред.) был объявлен Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Дата праздновалась во всём мире, на эмблеме был Менделеев, и все мероприятия проходили под его именем.

— Когда французский химик Лекок де Буабодран открыл галлий, Менделеев написал ему письмо, что он неправильно посчитал плотность. Тот удивился, пересчитал — и оказалось, что Менделеев прав...

— В этом свойство периодичности — он видел, как изменяются физико-химические свойства элементов и довольно точно предсказал свойства ещё неизвестных элементов, которые и помогли найти эти элементы. Открыли галлий, и вскоре германий.

— Многие новые элементы появляются и сейчас, и вы, в частности, этим занимаетесь. Откуда они берутся? Ведь их может и не быть в природе?

— Часть из них, безусловно, есть в природе. Мы с вами находимся на Земле, в Солнечной системе, возраст которой четыре с половиной миллиарда лет. И, по счастью для нас с вами как людей и по несчастью как для исследователей, мы находимся очень далеко от тех катастрофических событий во Вселенной, в которых рождаются элементы. Мы удалены на десятки тысяч световых лет от этих мест, и поэтому на Земле очень трудно обнаружить тяжелейшие элементы, что могли бы прилететь из космоса.

В основном учёные находят те элементы, которые были когда-то на Земле и сохранились до наших дней. Это возможно, только если ядра стабильны, либо если времена их жизни сравнимы с возрастом Земли — четыре с половиной миллиарда лет. Например, уран, несмотря на свою радиоактивность, считается долгоживущим, период его полураспада — миллиарды лет. Все элементы тяжелее урана живут меньше, и хотя некоторые из них — миллионы и десятки миллионов лет, но и этот срок несравним с возрастом нашей планеты, поэтому трансурановые элементы просто не сохранились, не дожили до наших дней, по крайней мере, в значимых весовых количествах.

— То есть элементы, которые были, но теперь их нет?

— Да. Уран считается самым тяжёлым элементом в природе. Это не совсем верно, но так принято говорить. Начало пути поиска трансурановых элементов — это воссоздание тех условий, которые существовали миллиарды лет назад, или тех, что существуют во Вселенной за десятки и сотни тысяч световых лет от нас. Когда мы говорим о самых тяжёлых элементах, здесь, действительно, встаёт вопрос: есть ли они в природе, могут ли они образовываться, и если образуются, то где?

Современная таблица Д. И. Менделеева. ОИЯИ имеет приоритет по открытию элементов 102—105, 107 и 114—118.

— А почему нужно искать там, где тяжелее?

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Цезарь и Антоний Цезарь и Антоний

Великий полководец и политик Гай Юлий Цезарь погрузил Рим в гражданскую войну

Дилетант
Когда я выпивала, я становилась классной Когда я выпивала, я становилась классной

Реальные истории для тех, кто хочет оттолкнуться от дна

Новый очаг
Тёмное зазеркалье Тёмное зазеркалье

Рядом с нами может существовать параллельный зеркальный мир, названный теневым

Наука и жизнь
«Не хрустальная, не развалишься»: токсичные фразы, которыми мать сломает жизнь любой дочери «Не хрустальная, не развалишься»: токсичные фразы, которыми мать сломает жизнь любой дочери

Колкие фразы матери, которые ломают дальнейшую судьбу девочки

VOICE
Про напиток из цикория Про напиток из цикория

Есть время и место для кофе и есть время и место для цикория

Наука и жизнь
«Улыбающиеся твари»: что это за игрушки и стоит ли бояться взрослым «Улыбающиеся твари»: что это за игрушки и стоит ли бояться взрослым

Есть ли в Smiling critters опасность для ребенка и что в них привлекательного

Psychologies
Ученые смогли расшифровать самую загадочную книгу в истории человечества — рукопись Войнича Ученые смогли расшифровать самую загадочную книгу в истории человечества — рукопись Войнича

Рукопись Войнича вот уже 600 лет ставит в тупик криптографов и историков

ТехИнсайдер
Священная гора Священная гора

Kитайский автомобиль от автора Ferrari

Автопилот
Умный город: утопия или реальное будущее? Умный город: утопия или реальное будущее?

Можно ли создать идеальный город?

Наука и жизнь
Future Continuous: какие технологии меняют будущее рекламы Future Continuous: какие технологии меняют будущее рекламы

Как развитие технологий изменит сферу рекламы через 10-15 лет

Forbes
Красавица сойка Красавица сойка

У нее рыжеватое оперение, черные крылья и хвост, а перья на плечах ярко-голубые

Знание – сила
Робот-пылесос научили ходить по ступенькам Робот-пылесос научили ходить по ступенькам

Разработан робопылесос, который способен спускаться и подниматься по лестницам

N+1
Ню и автор Ню и автор

«Обнаженная муза Пьера Боннара»: бесхитростный байопик художника

Weekend
Хортифутуризм Хортифутуризм

Превращаем сад в научно-фантастический рай

Караван историй
2 препятствия, которые мешают отделиться от токсичных родителей 2 препятствия, которые мешают отделиться от токсичных родителей

Что мешает жить своей жизнью? Какие шаги помогут выпутаться из токсичной семьи?

Psychologies
Как искусственный интеллект обретает лицо и теряет свободу: тренды развития ИИ в России Как искусственный интеллект обретает лицо и теряет свободу: тренды развития ИИ в России

Обоснован ли ажиотаж вокруг ИИ и какие тенденции определят его развитие

Наука
6 фильмов о дружбе, одержимости и соперничестве между женщинами 6 фильмов о дружбе, одержимости и соперничестве между женщинами

Фильмы, где связанные узами женщины переживают кризис идентичности

СНОБ
Авторы фильма о Раисе Горбачевой: Мы сняли кино о любви, которую победила политика Авторы фильма о Раисе Горбачевой: Мы сняли кино о любви, которую победила политика

Раиса Горбачева: чему нас может научить ее образ сегодня?

СНОБ
Разорвавшие шаблон Разорвавшие шаблон

Идеи этих ученых настолько опережали эпоху, что современники считали их чушью

Вокруг света
Бояться или нет? 5 книг про искусственный интеллект Бояться или нет? 5 книг про искусственный интеллект

Кто прав и чего нам ждать от инноваций? Пять книг на актуальную тему

Maxim
Синдром тетки Синдром тетки

Когда нудная тетка начинает брать верх над прекраснодушной принцессой

Добрые советы
7 романов, основанных на мифах и легендах 7 романов, основанных на мифах и легендах

Книги, в которых мифы и легенды разных народов откроются для вас с новой стороны

Maxim
Мяу-воспитание Мяу-воспитание

4 привычки, которые стоит привить своему коту

Лиза
Палеогенетики выявили средневековых представителей клана Аба Палеогенетики выявили средневековых представителей клана Аба

Ученые прочитали ядерную ДНК 19 средневековых людей из некрополя в Абашаре

N+1
Год на Бабушкинской Год на Бабушкинской

Автофикшен-рассказ Ксении Буржской. Забавный, непринужденно-бытовой, уязвимый

Правила жизни
Мирослава Карпович: «Жить в мире с собой и своей совестью – огромное счастье!» Мирослава Карпович: «Жить в мире с собой и своей совестью – огромное счастье!»

Мирослава Карпович про «артистическое» питание, об отношении к хейту и здоровью

Здоровье
Что делать, если посудомоечная машина не сливает воду Что делать, если посудомоечная машина не сливает воду

Случаи, почему течет посудомойка, а также способы, как это исправить

CHIP
Как почистить ванну, не напрягая спину: 2 отличных способа, экономящих твои силы Как почистить ванну, не напрягая спину: 2 отличных способа, экономящих твои силы

Удобные методы очистки ванны, после которых не устает спина

VOICE
Иерусалим 2000 лет назад Иерусалим 2000 лет назад

Иерусалим две тысячи лет назад был для иудеев местом всеобщего паломничества

Знание – сила
Разговоры о яйцах: какие лучше — C0, C1 или C2? Разговоры о яйцах: какие лучше — C0, C1 или C2?

Что означают буквы и цифры на яйцах? Как правильно яйца хранить?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении