Периодическая таблица с элементами, окрашенными в соответствии с периодом полураспада их наиболее стабильного изотопа.
Элементы, содержащие по крайней мере один стабильный изотоп.
Слаборадиоактивные элементы: самый стабильный изотоп очень долгоживущий, период полураспада составляет более двух миллионов лет.
Радиоактивные элементы: самый стабильный изотоп имеет период полураспада от 800 до 34 000 лет.
Значительно радиоактивные элементы: наиболее стабильный изотоп имеет период полураспада от одного дня до 130 лет.
Высокорадиоактивные элементы: наиболее стабильный изотоп имеет период полураспада от нескольких минут до одних суток.
Чрезвычайно радиоактивные элементы: самый стабильный из известных изотопов имеет период полураспада менее нескольких минут.
Из элементов с атомными номерами от 1 до 92 большинство можно найти в природе, имея стабильные изотопы (например, кислород ) или очень долгоживущие радиоизотопы (например, уран ), или существующие как обычные продукты распада урана и тория (например, радон ). Исключениями являются технеций , прометий , астат и франций ; все четыре встречаются в природе, но только в очень незначительных ветвях цепочек распада урана и тория, и, таким образом, все, кроме франция, были впервые обнаружены путем синтеза в лаборатории, а не в природе.
Все элементы с более высокими атомными номерами были впервые обнаружены в лабораторных условиях, а нептуний и плутоний были позже обнаружены в природе. Все они радиоактивны , с периодом полураспада намного короче возраста Земли , поэтому любые изначальные (т. е. присутствовавшие при образовании Земли) атомы этих элементов давно распались. Следовые количества нептуния и плутония образуются в некоторых богатых ураном породах, а небольшие количества производятся во время атмосферных испытаний ядерного оружия . Эти два элемента генерируются путем захвата нейтронов в урановой руде с последующими бета-распадами (например, 238 U + n → 239 U → 239 Np → 239 Pu ).
Все элементы после плутония полностью синтетические ; они созданы в ядерных реакторах или ускорителях частиц . Периоды полураспада этих элементов показывают общую тенденцию к уменьшению по мере увеличения атомных номеров. Однако есть исключения, включая несколько изотопов кюрия и дубния . Некоторые более тяжелые элементы в этом ряду, около атомных номеров 110–114, как полагают, нарушают тенденцию и демонстрируют повышенную ядерную стабильность, составляя теоретический остров стабильности . [1]
Трансурановые элементы сложны и дороги в производстве, и их цены быстро растут с атомным номером. По состоянию на 2008 год стоимость оружейного плутония составляла около 4000 долларов за грамм, [2] а калифорния превысила 60 000 000 долларов за грамм. [3] Эйнштейний является самым тяжелым элементом, который был произведен в макроскопических количествах. [4]
Трансурановые элементы, которые не были открыты или были открыты, но пока официально не названы, используют систематические названия элементов ИЮПАК . Наименование трансурановых элементов может быть источником споров .
94. плутоний , Pu, назван в честь Плутона , [a] следуя тому же правилу наименования, что и нептуний, а Плутон следует за Нептуном в Солнечной системе (1940).
95. америций , Am, назван так потому, что является аналогом европия , и поэтому был назван в честь континента, где он был впервые получен (1944).
96. кюрий , Cm, назван в честь Пьера и Марии Кюри , ученых, которые выделили первые радиоактивные элементы (1944), а его более легкий аналог гадолиний был назван в честь Иоганна Гадолина .
97. берклий , Bk, назван в честь Беркли , где расположен Калифорнийский университет в Беркли (1949).
98. калифорний , Cf, назван в честь Калифорнии , где расположен университет (1950).
102. нобелий , Нет, назван в честь Альфреда Нобеля (1958). Первоначально элемент был заявлен группой из Нобелевского института в Швеции (1957) - хотя позже стало ясно, что шведская группа не открыла элемент, группа LBNL решила принять их название нобелий . Это открытие также было заявлено ОИЯИ, который усомнился в заявлении LBNL и назвал элемент джолиотий (Jl) в честь Фредерика Жолио-Кюри (1965). ИЮПАК пришел к выводу, что ОИЯИ был первым, кто убедительно синтезировал элемент (1965), но сохранил название нобелий как глубоко укоренившееся в литературе.
103. лоуренсий , Lr, назван в честь Эрнеста Лоуренса , физика, наиболее известного разработкой циклотрона , и человека, в честь которого названы Национальная лаборатория Лоуренса в Ливерморе и LBNL (где были созданы эти трансурановые элементы) (1961). Это открытие также было заявлено ОИЯИ (1965), который усомнился в заявлении LBNL и предложил название резерфордий (Rf) в честь Эрнеста Резерфорда . ИЮПАК пришел к выводу, что заслуги следует разделить, сохранив название лоуренсий, как оно укоренилось в литературе.
104. резерфордий , Rf, названный в честь Эрнеста Резерфорда , который был ответственным за концепцию атомного ядра (1969). Это открытие также было заявлено ОИЯИ, во главе с Георгием Флёровым : они назвали элемент курчатовий (Ku), в честь Игоря Курчатова . ИЮПАК пришел к выводу, что заслуга должна быть разделена, и принял название LBNL резерфордий .
105. дубний , Db, элемент, названный в честь Дубны , где расположен ОИЯИ. Первоначально назван ганием (Ha) в честь Отто Гана группой из Беркли (1970). Это открытие также было заявлено ОИЯИ, который назвал его нильсборием (Ns) в честь Нильса Бора . ИЮПАК пришел к выводу, что заслуги должны быть разделены, и переименовал элемент дубний в честь команды ОИЯИ.
106. сиборгий , Sg, названный в честь Гленна Т. Сиборга . Это название вызвало споры, поскольку Сиборг был еще жив, но в конечном итоге оно было принято международными химиками (1974). Это открытие также было заявлено ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что команда из Беркли была первой, кто убедительно синтезировал этот элемент.
107. борий , Bh, назван в честь датского физика Нильса Бора , сыгравшего важную роль в выяснении структуры атома ( 1981). Это открытие также было заявлено ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал элемент. Команда GSI первоначально предложила нильсборий (Ns), чтобы разрешить спор о названии элемента 105, но это было изменено ИЮПАК, поскольку не было прецедента использования имени ученого в названии элемента.
108. хассий , Hs, названный в честь латинской формы названия Гессена , немецкой федеральной земли , где была выполнена эта работа (1984). Это открытие также было заявлено ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал элемент, признав при этом пионерскую работу ОИЯИ.
109. мейтнерий , гора, названная в честь Лизы Мейтнер , австрийского физика, которая была одним из первых ученых, изучавших деление ядра (1982).
110. дармштадтий , Ds, названный в честь Дармштадта , Германия, города, в котором была выполнена эта работа (1994). Это открытие также было заявлено ОИЯИ, который предложил название беккерелий в честь Анри Беккереля , и LBNL, которая предложила название ганий для разрешения спора об элементе 105 (несмотря на протесты против повторного использования устоявшихся названий для разных элементов). ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент.
113. нихоний , Nh, названный в честь Японии ( Nihon на японском ), где этот элемент был открыт (2004). Это открытие также было заявлено ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что RIKEN был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент.
116. livermorium , Lv, назван в честь сотрудника Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, участвовавшего в открытии этого вещества совместно с ОИЯИ (2000).
117. tennessine , Ts, в честь Теннесси , где была изготовлена мишень из берклия, необходимая для синтеза элемента (2010).
118. oganesson , Og, в честь Юрия Оганесяна , который руководил группой ОИЯИ, открывшей элементы 114–118 (2002).
Сверхтяжелые элементы (также известные как сверхтяжелые элементы или сверхтяжелые атомы , обычно сокращенно SHE ) обычно относятся к трансактинидным элементам, начинающимся с резерфордия (атомный номер 104). (Лоуренсий, первый 6d-элемент, иногда, но не всегда, также включается.) Они были созданы только искусственно и в настоящее время не служат никакой практической цели, поскольку их короткие периоды полураспада заставляют их распадаться за очень короткое время, варьирующееся от нескольких часов до всего лишь миллисекунд, что также делает их чрезвычайно трудными для изучения. [5] [6]
Сверхтяжелые элементы были созданы со второй половины 20-го века и продолжают создаваться в 21-м веке по мере развития технологий. Они создаются посредством бомбардировки элементов в ускорителе частиц в количествах атомного масштаба, и не было найдено ни одного метода массового создания. [5]
Приложения
Трансурановые элементы могут быть использованы для синтеза сверхтяжелых элементов. [7] Элементы острова стабильности имеют потенциально важные военные применения, включая разработку компактного ядерного оружия. [8] Потенциальные повседневные применения огромны; америций используется в таких устройствах, как детекторы дыма и спектрометры . [9] [10]
^ На момент присвоения названия Плутон был планетой, но с тех пор был переклассифицирован в карликовую планету .
^ Консидайн, Гленн, ред. (2002). Научная энциклопедия Ван Ностранда (9-е изд.). Нью-Йорк: Wiley Interscience. стр. 738. ISBN 978-0-471-33230-5.
^ Morel, Andrew (2008). Elert, Glenn (ред.). «Цена плутония». The Physics Factbook. Архивировано из оригинала 20 октября 2018 г.
^ Мартин, Роджер С.; Кос, Стив Э. (2001). Применение и доступность источников нейтронов на основе калифорния-252 для характеризации отходов (отчет). CiteSeerX 10.1.1.499.1273 .
^ Сильва, Роберт Дж. (2006). «Фермий, менделевий, нобелий и лоуренсий». В Морсс, Лестер Р.; Эдельштейн, Норман М.; Фугер, Жан (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов (третье изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science+Business Media . ISBN978-1-4020-3555-5.
^ ab Heenen, Paul-Henri; Nazarewicz, Witold (2002). "Quest for superheavy nuclei" (PDF) . Europhysics News . 33 (1): 5–9. Bibcode :2002ENews..33....5H. doi : 10.1051/epn:2002102 . Архивировано (PDF) из оригинала 20 июля 2018 г.
^ Гринвуд, Норман Н. (1997). «Последние разработки, касающиеся открытия элементов 100–111» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 69 (1): 179–184. doi :10.1351/pac199769010179. S2CID 98322292. Архивировано (PDF) из оригинала 21 июля 2018 г.
^ Lougheed, RW; et al. (1985). «Поиск сверхтяжелых элементов с использованием реакции 48 Ca + 254 Es g ». Physical Review C. 32 ( 5): 1760–1763. Bibcode : 1985PhRvC..32.1760L. doi : 10.1103/PhysRevC.32.1760. PMID 9953034.
^ Gsponer, André; Hurni, Jean-Pierre (1997). Физические принципы термоядерных взрывчатых веществ, инерционный синтез и поиски ядерного оружия четвертого поколения (PDF) . Международная сеть инженеров и ученых против распространения. С. 110–115. ISBN978-3-933071-02-6. Архивировано (PDF) из оригинала 6 июня 2018 года.
^ "Дымовые извещатели и америций", Информационный бюллетень по ядерным вопросам , том 35, май 2002 г., архивировано из оригинала 11 сентября 2002 г. , извлечено 26 августа 2015 г.
^ Просмотрщик ядерных данных 2.4, NNDC
Дальнейшее чтение
Эрик Шерри, Очень краткое введение в Периодическую таблицу, Oxford University Press, Оксфорд, 2011.
Сверхтяжелые элементы
Аннотированная библиография по трансурановым элементам из цифровой библиотеки ядерных проблем Алсос.
Трансурановые элементы
Официальный сайт сети Super Heavy Elements (сеть Европейской интегрированной инфраструктурной инициативы EURONS)
Дармштадтиум и дальше
Кристиан Шнир, Иоахим Фойерборн, Бонг-Джун Ли: Следы трансурановых элементов в земных минералах? (Онлайн, PDF-Datei, 493 кБ)
Кристиан Шнир, Иоахим Фойерборн, Бонг-Джун Ли: Поиск сверхтяжелых элементов (SHE) в земных минералах с использованием XRF с высокоэнергетическим синхротронным излучением. (Онлайн, PDF-Datei, 446 кБ)
