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

Зажечь плазму для термояда и сделать зеркало для рентгена Зажечь плазму для термояда и сделать зеркало для рентгена

Академик Григорий Денисов — чем занимаются физики в ИПФ РАН Нижнего Новгорода

Наука и жизнь
Многогранные инвестиции Многогранные инвестиции

Какие камни собирать, чтобы сохранить капитал

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Масса за горизонтом событий Масса за горизонтом событий

О том, как удалось обнаружить и «взвесить» одну из сверхмассивных чёрных дыр

Наука и жизнь
Космос по расписанию Космос по расписанию

Космические агентства, компании и стартапы рассказывают о своих планах заранее

ТехИнсайдер
Про напиток из цикория Про напиток из цикория

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

Наука и жизнь
«Никогда не чувствовала себя чьим-то кумиром» «Никогда не чувствовала себя чьим-то кумиром»

Юлианна Караулова о том, помогает ли она игрокам сама и чего не позволяет себе

OK!
Здоровая замена Здоровая замена

Что использовать вместо коровьего молока: для кофе, выпечки, омлета и блинов

Лиза
Женщины меняют Петербург Женщины меняют Петербург

«Собака.ru» вместе с Mercury благодарят петербурженок за их достижения

Собака.ru
Покровское-Глебово Покровское-Глебово

Памяти Генриха Зиновьевича Иоффе

Наука и жизнь
Ценное приложение: как поменялась мобильная разработка в России за последние 15 лет Ценное приложение: как поменялась мобильная разработка в России за последние 15 лет

Вехи развития отечественной мобильной разработки и что происходит с ней сегодня

Forbes
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
2 причины, почему нарциссы всегда возвращаются 2 причины, почему нарциссы всегда возвращаются

Зачем нарциссы возвращаются к своим бывшим снова и снова?

Psychologies
Иван Панфилов: «Дело, которым занимались родители, давалось им не только радостно и легко, но порой мучительно и трудно» Иван Панфилов: «Дело, которым занимались родители, давалось им не только радостно и легко, но порой мучительно и трудно»

Мама взяла за руку: «Ванюша, как же так? Ты поедешь в Гавану один?»

Коллекция. Караван историй
Те же грабли Те же грабли

7 ошибок при уборке, из-за которых в квартире никогда не будет чисто

Лиза
Я — сноб: хореограф Егор Дружинин Я — сноб: хореограф Егор Дружинин

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

СНОБ
5 самых «пьющих» профессий в России 5 самых «пьющих» профессий в России

Представителям этих профессий требуется алкоголь, чтобы расслабиться

Maxim
Вдруг выросла спина Вдруг выросла спина

Как сделать спину снова великой

Men Today
Сезонный переполох Сезонный переполох

Какие болезни чаще всего обостряются весной и что с этим делать

Добрые советы
Арт-крайм Арт-крайм

О тема искусства как объекта преступного посягательства! Она бесконечна

Правила жизни
Что лучше, открыть окно или включить кондиционер? Что лучше, открыть окно или включить кондиционер?

Казалось бы, зачем использовать кондиционер, если можно опустить окно...

4x4 Club
Теодор Курентзис, дирижер-харизматик Теодор Курентзис, дирижер-харизматик

Оркестр musicAeterna — редкий случай среди независимых симфонических оркестров

Монокль
Евгений Князев: «Талант — это единственная новость, которая всегда нова» Евгений Князев: «Талант — это единственная новость, которая всегда нова»

Я думал: «Боже, какой дурью мы занимаемся, чему же нас здесь учат?»

Коллекция. Караван историй
Хороший тон Хороший тон

Как добиться эффекта идеально гладкой сияющей кожи с помощью тональных средств

Лиза
Фантазировать и\или желать Фантазировать и\или желать

Как способность создавать в воображении миры может помешать жить в реальности

Psychologies
«Мы пытаемся найти героя поколения» «Мы пытаемся найти героя поколения»

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

OK!
Куда глаза глядят Куда глаза глядят

В линейке Jetour появилась модель для путешествий по бездорожью

Автопилот
Что такое «парижский синдром» и чем он опасен Что такое «парижский синдром» и чем он опасен

Японцы, Париж, неоправданные ожидания… В чем связь? В «парижском синдроме»

Psychologies
От Одри Хепберг до Билли Айлиш: 12 легендарных песен, получивших премию «Оскар» От Одри Хепберг до Билли Айлиш: 12 легендарных песен, получивших премию «Оскар»

Самые легендарные оскароносные треки, которые знают и любят во всем мире

Forbes
Сомнительно и о’кей. Худшие и лучшие соусы и сыры к картофелю фри Сомнительно и о’кей. Худшие и лучшие соусы и сыры к картофелю фри

Секреты вкусного картофеля фри: как подобрать соус и сыр

СНОБ
Кто вы, Сигрид Гордая? Кто вы, Сигрид Гордая?

Что нам известно о биографии Сигрид Гордой из скандинавских саг?

Дилетант
Открыть в приложении