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

Литва от моря и до моря Литва от моря и до моря

История Литвы: от первого правителя до образования Речи Посполитой

Дилетант
От руки От руки

Как делают уникальные перьевые ручки Montegrappa

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Тёмное зазеркалье Тёмное зазеркалье

Рядом с нами может существовать параллельный зеркальный мир, названный теневым

Наука и жизнь
8 отличных сериалов, которые можно смотреть с любой серии 8 отличных сериалов, которые можно смотреть с любой серии

Сериалы, которые можно смотреть с какого угодно эпизода в случайном порядке

Maxim
Про напиток из цикория Про напиток из цикория

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

Наука и жизнь
Какой же вы интеллектуал с чувством юмора, если не знаете эти 14 цитат советского гения смешного Аркадия Аверченко! Какой же вы интеллектуал с чувством юмора, если не знаете эти 14 цитат советского гения смешного Аркадия Аверченко!

Каждый интеллектуал с чувством юмора обязан знать эти цитаты Аркадия Аверченко

Maxim
Живые ископаемые Живые ископаемые

Членистоногие не зря послужили источником вдохновения для фантастов

Наука и жизнь
Уважайте конституцию Уважайте конституцию

Тип фигуры может сообщить нам много. И подсказать, как привести тело в порядок

Добрые советы
Бастарды и байстрюки Бастарды и байстрюки

На что имел право незаконнорождённый ребёнок в Средние века?

Дилетант
Елена Лукьянова Елена Лукьянова

Зачем дорогам генеральная уборка и когда на ЗСД появится безбарьерный проезд

Собака.ru
Радиотелескоп MeerKAT случайно открыл 49 новых галактик за пару часов Радиотелескоп MeerKAT случайно открыл 49 новых галактик за пару часов

MeerKAT смог за 2,3 часа открыть 49 галактик по излучению нейтрального водорода

N+1
Золото уходит к центробанкам и частникам Золото уходит к центробанкам и частникам

По итогам года производство золота выросло на 3% до исторического максимума

Деньги
«Мы пытаемся найти героя поколения» «Мы пытаемся найти героя поколения»

Сергей Жуков — из тех людей, кого так просто и не представишь

OK!
Лиза Моряк: «Я была готова побороться за роль Татьяны» Лиза Моряк: «Я была готова побороться за роль Татьяны»

Оператор, который снимал фильм, сказал: «Это одна из лучших ролей Лизы»

Караван историй
Как в африканских странах осваивают криптовалюту и поможет ли это торговле с Россией Как в африканских странах осваивают криптовалюту и поможет ли это торговле с Россией

Какие цифровые инструменты можно использовать для торговли со странами Африки

Forbes
10 автомобилей, внешность которых безнадежно испортили дизайнеры 10 автомобилей, внешность которых безнадежно испортили дизайнеры

Десять автомобилей, которые с треском провалились в дизайнерском развитии

Maxim
«Не простила мать и не хочу за ней ухаживать»: история двух сестер и комментарий психолога «Не простила мать и не хочу за ней ухаживать»: история двух сестер и комментарий психолога

Сумеют ли сестры понять друг друга и чем грозит невозможность договориться?

Psychologies
Древнейшая овчарка: что нужно знать о породе алабай Древнейшая овчарка: что нужно знать о породе алабай

Что требуется алабаю и какие условия содержания подойдут этой породе?

ТехИнсайдер
Электрический фантом Электрический фантом

Состоялся мировой дебют электрической Frauscher × Porsche 850 Fantom Air

Y Magazine
Эта Барби — продюсер: как Марго Робби создает и поддерживает женское кино Эта Барби — продюсер: как Марго Робби создает и поддерживает женское кино

Как LuckyChap Entertainment спродюсировала «Барби»

Forbes
Мадонна Мур Мадонна Мур

Главный редактор Алиса Жидкова встретилась с журналистом Мадонной Мур

Grazia
Клуб добряков Клуб добряков

История женщины, которая справилась с потерями и теперь вдохновляет других

Новый очаг
Как заново влюбиться в партнера: 9 проверенных способов Как заново влюбиться в партнера: 9 проверенных способов

Как пробудить яркие эмоции и воссоздать романтическую атмосферу?

Psychologies
Зубы и кости из Кооби-Форы приписали одному человеку умелому Зубы и кости из Кооби-Форы приписали одному человеку умелому

Группа ученых проанализировала останки человека умелого, найденные в Кооби-Фора

N+1
Детская травма отверженности в семьях успешных и знаменитых Детская травма отверженности в семьях успешных и знаменитых

Как же росли известные всем личности из мира литературы?

Psychologies
Чарльз Саатчи Чарльз Саатчи

Правила жизни бизнесмена и галериста Чарльза Саатчи

Правила жизни
Оксана Акиньшина Оксана Акиньшина

В Оксане Акиньшиной сочетаются вещи, казалось бы, несовместные

Собака.ru
Способность птиц решать головоломки с едой связали с размером мозга и инновационным поведением Способность птиц решать головоломки с едой связали с размером мозга и инновационным поведением

Птицы, лучше решающие головоломки с едой, имеют более крупный мозг

N+1
Я — сноб: хореограф Егор Дружинин Я — сноб: хореограф Егор Дружинин

Режиссер и хореограф Егор Дружинин о важности пауз и балете-дефиле

СНОБ
Зачем кенгуру три влагалища и две матки? Такого вам не расскажут в школе Зачем кенгуру три влагалища и две матки? Такого вам не расскажут в школе

Говорят, что быть «немножко беременной» невозможно. Это вы скажите кенгуру

ТехИнсайдер
Открыть в приложении