Большое путешествие за границы периодической таблицы

Популярная механикаНаука

Остров сокровищ

Большое путешествие за границы периодической таблицы

Текст: Роман Фишман

В поисках новых химических элементов ученые давно оставили привычный «материк» школьной периодической таблицы, прошли радиоактивным полуостровом, пересекли пролив крайне неустойчивых ядер и оказались на долгожданных берегах «острова стабильности».

Химический материк

Полтора века назад, когда Дмитрий Иванович Менделеев открыл Периодический закон, было известно только 63 элемента. Упорядоченные в таблицу, они легко раскладывались по периодам, каждый из которых открывается активными щелочными металлами и заканчивается (как выяснилось позже) инертными благородными газами. С тех пор таблица Менделеева увеличилась почти вдвое, и с каждым расширением Периодический закон подтверждался снова и снова. Рубидий так же напоминает калий и натрий, как ксенон – криптон и аргон, ниже углерода располагается во многом похожий на него кремний… Сегодня известно, что эти свойства определяются числом электронов, вращающихся вокруг атомного ядра.

Они заполняют «энергетические оболочки» атома одну за другой, как зрители, по порядку занимающие сиденья на своих рядах в театре: тот, кто оказался последним, определит химические свойства всего элемента. Атом с полностью заполненной последней оболочкой (как гелий с его двумя электронами) будет инертным; элемент с одним «лишним» электроном на ней (как натрий) станет активно образовывать химические связи. Число отрицательно заряженных электронов на орбитах связано с количеством положительных протонов в ядре атома, и именно числом протонов отличаются разные элементы.

Зато нейтронов в ядре одного и того же элемента может быть разное количество, заряда у них нет, и на химические свойства они не влияют. Но в зависимости от числа нейтронов водород может оказаться тяжелее гелия, а масса лития – достигать семи вместо «классических» шести атомных единиц. И если список известных элементов сегодня приближается к отметке в 120, то число ядер (нуклидов) перевалило за 3000. Большинство из них нестабильны и спустя некоторое время распадаются, выбрасывая «лишние» частицы в ходе радиоактивного распада. Еще больше нуклидов неспособны существовать в принципе, моментально разваливаясь на куски. Так материк стабильных ядер окружает целое море неустойчивых сочетаний нейтронов и протонов.

Море неустойчивости

Судьба ядра зависит от числа нейтронов и протонов в нем. Согласно оболочечной теории строения ядра, выдвинутой еще в 1950-х, частицы в нем распределяются по своим энергетическим уровням так же, как электроны, которые вращаются вокруг ядра. Некоторые количества протонов и нейтронов дают особо устойчивые конфигурации с полностью заполненными протонными или нейтронными оболочками – по 2, 8, 20, 28, 50, 82, а для нейтронов еще и 126 частиц. Эти числа называются «магическими», а самые стабильные ядра содержат «дважды магические» количества частиц – например, 82 протона и 126 нейтронов у свинца или по два – в обычном атоме гелия, второго по распространенности элемента во Вселенной.

Последовательный «Химический материк» элементов, которые можно найти на Земле, заканчивается свинцом. За ним следует череда ядер, которые существуют намного меньше возраста нашей планеты. В ее недрах они могут сохраниться разве что в малых количествах, как уран и торий, или вовсе – в следовых, как плутоний. Из породы извлечь его невозможно, и плутоний нарабатывают искусственно, в реакторах, бомбардируя нейтронами урановую мишень. Вообще современные физики обращаются с ядрами атомов, как с деталями конструктора, заставляя их присоединять отдельные нейтроны, протоны или целые ядра. Это и позволяет получать все более и более тяжелые нуклиды, пересекая пролив «моря Неустойчивости».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Политическая география Тревора Паглена Политическая география Тревора Паглена

Жизнь в исполнении Паглена выглядит не слишком радостным киберпанком

Популярная механика
28, Пётр и ослик 28, Пётр и ослик

Рассказ Григория Служителя — про путешествие в прошлое на троллейбусе

Afternoon Seasons of life
Робот должен быть у каждого Робот должен быть у каждого

«У нас есть мечта. Чтобы у каждого был свой робот...»

Популярная механика
Французское влияние в мягком подбрюшье России Французское влияние в мягком подбрюшье России

Как Париж выстраивает стратегическое партнерство с государствами Средней Азии

Монокль
Михалковы Михалковы

Династия Михалковых: от успеха в кино до признания в ресторанном бизнесе

Караван историй
Что делать, если угнали машину: полиция, страховая, кредиторы и эвакуаторы Что делать, если угнали машину: полиция, страховая, кредиторы и эвакуаторы

Памятка на случай, если кража автомобиля уже произошла и пора действовать

ТехИнсайдер
Трофейный ресурс Трофейный ресурс

Что получил СССР в качестве компенсации от Германии по итогам войны

Эксперт
Незнакомые символы Незнакомые символы

Зачем клубам – даже очень популярным – нужен редизайн эмблемы

Ведомости
«Страсть в стоге сена» «Страсть в стоге сена»

Как «Тихий Дон» ругала и хвалила советская, эмигрантская и западная критика

Weekend
Переходим на летнее время Переходим на летнее время

7 актуальных задач, которые легче решить под ярким солнцем

Лиза
«Болезни Империи. Как пытки рабов и зверства во время войн изменили медицину» «Болезни Империи. Как пытки рабов и зверства во время войн изменили медицину»

Почему во время Крымской войны большинство солдат погибало в госпиталях

N+1
Тайна самых древних галактик остается неразрешимой Тайна самых древних галактик остается неразрешимой

Джеймс Уэбб он столкнулся с тайной, которую не удается разрешить до сих пор

ТехИнсайдер
Хтонь и ужас в красотах Абхазии: каким получился «Фишер. Затмение» Хтонь и ужас в красотах Абхазии: каким получился «Фишер. Затмение»

Первые две серии нового сезона «Фишер. Затмение»: чего ждать и к чему готовиться

Правила жизни
Путь ради ребенка: как Ада Блэкджек одна выживала в экспедиции на острове Врангеля Путь ради ребенка: как Ада Блэкджек одна выживала в экспедиции на острове Врангеля

57 дней в одиночестве: невероятная история Ады Блэкджек

Forbes
По пушкинским местам По пушкинским местам

Если бы во времена Пушкина были соцсети, какие места он бы советовал посетить?

Лиза
Анатолий Шульев: Свойство таланта в том, чтобы преодолевать неудачи Анатолий Шульев: Свойство таланта в том, чтобы преодолевать неудачи

Анатолий Шульев о смыслах, заложенных в спектакль о физике Льве Ландау

Ведомости
Минус вайб Минус вайб

Чем опасно доверять написание кода нейросетям?

N+1
Вес на месте Вес на месте

Стратегии двигательной активности во имя сохранения лучшей формы

Afternoon Seasons of life
Шимпанзе способны оказывать медицинскую помощь друг другу Шимпанзе способны оказывать медицинскую помощь друг другу

Приматы не только залечивают собственные раны, но и помогают сородичам

ТехИнсайдер
Магдала Магдала

Место паломничества археологов: Магдала – город, упоминаемый в Евангелии

Знание – сила
«Отстаиваю свое право не сойти с ума»: Светлана Ходченкова о ролях, карьере и свободе «Отстаиваю свое право не сойти с ума»: Светлана Ходченкова о ролях, карьере и свободе

Актриса Светлана Ходченкова — чему можно научиться даже у неприятных героев?

Forbes
Канны-2025: отцы и дочери, смена поколений Канны-2025: отцы и дочери, смена поколений

В Каннах самые звездные дорожки, но все меньше проектов с голливудскими звездами

Ведомости
Рост на цифрах Рост на цифрах

Какие факторы способствуют увеличению рынка ЦФА

Ведомости
Иван Соснин: Хочется находить крупицы хорошего Иван Соснин: Хочется находить крупицы хорошего

Режиссер Иван Соснин — о пути в кино, сказках и нейросетях в кинопроизводстве

Ведомости
Неприятная правда о чат-ботах c ИИ: они способны выдавать незаконную информацию Неприятная правда о чат-ботах c ИИ: они способны выдавать незаконную информацию

Эксперты выяснили, что многие чат-боты на базе ИИ легко поддаются манипуляциям

Inc.
Стресс в наследство Стресс в наследство

Как на ребенка влияет стресс матери во время беременности?

Здоровье
Визионеры в балете: Нижинский, Баланчин, Нуреев, Эк Визионеры в балете: Нижинский, Баланчин, Нуреев, Эк

Историк танца — о тех, кто решил пойти против течения и перевернуть балетный мир

РБК
«Открывается какой-то портал, и я абсолютно неуязвима и абсолютно счастлива»: интервью с Дианой Арбениной «Открывается какой-то портал, и я абсолютно неуязвима и абсолютно счастлива»: интервью с Дианой Арбениной

Диана Арбенина рассказала о непреодолимой силе сцены

Правила жизни
ИИскусство: кому принадлежат авторские права на творчество нейросетей ИИскусство: кому принадлежат авторские права на творчество нейросетей

О деликатной природе авторского права в мире победившего ИИ

Forbes
Что скрывает этикетка Что скрывает этикетка

Научиться расшифровывать эти загадочные и малопонятные надписи не так уж сложно

Лиза
Открыть в приложении