Трансурановые элементы (также известные как трансурановые элементы ) — это химические элементы с атомным номером больше 92, что соответствует атомному номеру урана . Все они радиоактивно нестабильны и распадаются на другие элементы. За исключением нептуния и плутония , которые обнаружены в природе в следовых количествах, они не встречаются на Земле в природе и являются синтетическими .
Обзор
Таблица Менделеева, элементы которой окрашены в соответствии с периодом полураспада их наиболее стабильного изотопа.
Элементы, содержащие хотя бы один стабильный изотоп.
Слаборадиоактивные элементы: самый стабильный изотоп очень долгоживущий, период полураспада превышает два миллиона лет.
Радиоактивные элементы: период полураспада наиболее стабильного изотопа составляет от 800 до 34 000 лет.
Значительно радиоактивные элементы: период полураспада наиболее стабильного изотопа составляет от одного дня до 130 лет.
Высокорадиоактивные элементы: период полураспада наиболее стабильного изотопа составляет от нескольких минут до одного дня.
Чрезвычайно радиоактивные элементы: период полураспада самого стабильного из известных изотопов составляет менее нескольких минут.
Из элементов с атомными номерами от 1 до 92 большинство можно найти в природе, имея стабильные изотопы (например, водород ) или очень долгоживущие радиоизотопы (например, уран ), или существующие в виде обычных продуктов распада урана и тория. (например, радон ). Исключением являются элементы 43 , 61 , 85 и 87 ; все четыре встречаются в природе, но только в очень второстепенных ветвях цепочек распада урана и тория, и, таким образом, все, за исключением элемента 87, были впервые обнаружены путем синтеза в лаборатории, а не в природе.
Все элементы с более высокими атомными номерами были впервые обнаружены в лаборатории, а нептуний и плутоний позже были обнаружены и в природе. Все они радиоактивны , период полураспада которых намного короче возраста Земли , поэтому любые первичные атомы этих элементов, если они когда-либо присутствовали при формировании Земли, уже давно распались. Следовые количества нептуния и плутония образуются в некоторых богатых ураном горных породах, а небольшие количества образуются во время атмосферных испытаний ядерного оружия . Эти два элемента образуются в результате захвата нейтронов в урановой руде с последующими бета-распадами (например , 238 U + n → 239 U → 239 Np → 239 Pu ).
Все элементы тяжелее плутония полностью синтетические ; они создаются в ядерных реакторах или ускорителях частиц . Периоды полураспада этих элементов имеют общую тенденцию к уменьшению по мере увеличения атомных номеров. Однако есть исключения, в том числе несколько изотопов кюрия и дубния . Считается, что некоторые более тяжелые элементы в этом ряду с атомными номерами 110–114 нарушают эту тенденцию и демонстрируют повышенную ядерную стабильность, образуя теоретический остров стабильности . [1]
Тяжелые трансурановые элементы производить сложно и дорого, а их цена быстро растет с увеличением атомного номера. По состоянию на 2008 год стоимость оружейного плутония составляла около 4000 долларов за грамм [2] , а стоимость калифорния превышала 60 миллионов долларов за грамм. [3] Эйнштейний — самый тяжелый элемент, который был произведен в макроскопических количествах. [4]
Трансурановые элементы, которые не были обнаружены или были обнаружены, но еще не получили официального названия, используют систематические названия элементов ИЮПАК . Именование трансурановых элементов может быть источником разногласий .
94. плутоний , Pu, названный в честь тогдашней планеты Плутон , [a] по тому же правилу наименования, что и нептуний, а Плутон следует за Нептуном в Солнечной системе (1940).
95. Америций , Am, назван потому, что он является аналогом европия , и поэтому был назван в честь континента, на котором он был впервые произведен (1944 г.).
102. nobelium , Нет, назван в честь Альфреда Нобеля (1958). Первоначально этот элемент был заявлен командой Нобелевского института в Швеции (1957 г.) – хотя позже стало очевидно, что шведская команда не открыла этот элемент, команда LBNL решила принять свое название « нобелий» . Об этом открытии также заявил ОИЯИ, который усомнился в утверждении LBNL и назвал элемент джолиотий (Jl) в честь Фредерика Жолио-Кюри (1965). ИЮПАК пришел к выводу, что ОИЯИ был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент (1965 г.), но сохранил название нобелий , как глубоко укоренившееся в литературе.
105. дубний , Дб, элемент, названный в честь города Дубна , где расположен ОИЯИ. Первоначально группа Беркли назвала ганиум (Ха) в честь Отто Хана (1970). Об этом открытии заявил и ОИЯИ, назвавший его нильсборием (Ns) в честь Нильса Бора . ИЮПАК пришел к выводу, что заслуги следует разделить, и переименовал элемент в дубниум 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 было принято международными химиками (1974). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что команда Беркли была первой, кто убедительно синтезировал этот элемент.
107. борий , Bh, назван в честь датского физика Нильса Бора , игравшего важную роль в выяснении структуры атома ( 1981). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент. Команда GSI первоначально предложила нильсборий (Ns) для разрешения спора об именовании элемента 105, но IUPAC изменил это предложение, поскольку не было прецедента использования имени ученого в названии элемента.
108. hassium , Hs, назван в честь латинской формы названия Гессена , немецкого Бундесланда , где это произведение было исполнено (1984). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент, отметив при этом новаторскую работу ОИЯИ.
109. мейтнерий , гора, названа в честь Лизы Мейтнер , австрийского физика, которая была одной из первых учёных, изучавших деление ядра (1982).
110. darmstadtium , Ds, назван в честь Дармштадта , Германия, города, в котором была выполнена данная работа (1994). Об этом открытии также заявили ОИЯИ, предложившие название « беккерелий» в честь Анри Беккереля , и LBNL, предложившая название «ганий» для разрешения спора по элементу 105 (несмотря на то, что они протестовали против повторного использования устоявшихся названий для разных элементов). ИЮПАК пришел к выводу, что GSI был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент.
113. нихоний , Nh, назван в честь Японии ( по- японски Нихон ), где элемент был открыт (2004 г.). Об этом открытии заявил и ОИЯИ. ИЮПАК пришел к выводу, что РИКЕН был первым, кто убедительно синтезировал этот элемент.
Сверхтяжелые элементы (также известные как 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 искусственно и в настоящее время не служат никакой практической цели, поскольку их короткий период полураспада приводит к их распаду через очень короткое время, начиная от от нескольких часов до нескольких миллисекунд, что также делает их чрезвычайно трудными для изучения. [5] [6]
Все сверхтяжелые атомы создавались со второй половины 20-го века и постоянно создаются в 21-м веке по мере развития технологий. Они создаются посредством бомбардировки элементов в ускорителе частиц . Например, в результате ядерного синтеза калифорния -249 и углерода -12 образуется резерфордий -261. Эти элементы создаются в количествах атомного масштаба, и не найдено никакого метода массового создания. [5]
Приложения
Трансурановые элементы могут быть использованы для синтеза других сверхтяжелых элементов. [7] Элементы острова стабильности имеют потенциально важное военное применение, включая разработку компактного ядерного оружия. [8] Потенциальные возможности повседневного применения огромны; элемент америций используется в таких устройствах, как детекторы дыма и спектрометры . [9] [10]
^ Плутон был планетой на момент присвоения названия, но с тех пор был реклассифицирован как карликовая планета .
^ Консидайн, Гленн, изд. (2002). Научная энциклопедия Ван Ностранда (9-е изд.). Нью-Йорк: Wiley Interscience. п. 738. ИСБН 978-0-471-33230-5.
^ Морель, Эндрю (2008). Элерт, Гленн (ред.). «Цена плутония». Справочник по физике. Архивировано из оригинала 20 октября 2018 года.
^ Мартин, Роджер С.; Кос, Стив Э. (2001). Применение и доступность источников нейтронов из Калифорнии-252 для характеристики отходов (отчет). CiteSeerX 10.1.1.499.1273 .
^ Сильва, Роберт Дж. (2006). «Фермий, Менделевий, Нобелий и Лоренсий». В Морссе, 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.
^ Аб Хинен, Поль-Анри; Назаревич, Витольд (2002). «В поисках сверхтяжелых ядер» (PDF) . Новости еврофизики . 33 (1): 5–9. Бибкод : 2002ENews..33....5H. дои : 10.1051/эпн:2002102 . Архивировано (PDF) из оригинала 20 июля 2018 года.
^ Гринвуд, Норман Н. (1997). «Последние события, касающиеся открытия элементов 100–111» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 69 (1): 179–184. дои : 10.1351/pac199769010179. S2CID 98322292. Архивировано (PDF) из оригинала 21 июля 2018 года.
^ Лохид, RW; и другие. (1985). «Поиск сверхтяжелых элементов с помощью реакции 48 Ca + 254 Es g ». Физический обзор C . 32 (5): 1760–1763. Бибкод : 1985PhRvC..32.1760L. doi : 10.1103/PhysRevC.32.1760. ПМИД 9953034.
^ Гспонер, Андре; Хурни, Жан-Пьер (1997). Физические принципы термоядерных взрывчатых веществ, термоядерного синтеза с промежуточным удержанием и поиски ядерного оружия четвертого поколения (PDF) . Международная сеть инженеров и ученых против распространения. стр. 110–115. ISBN978-3-933071-02-6. Архивировано (PDF) из оригинала 6 июня 2018 года.
^ «Детекторы дыма и америций», Информационный документ по ядерным проблемам , том. 35 мая 2002 г., архивировано из оригинала 11 сентября 2002 г. , получено 26 августа 2015 г.
^ Средство просмотра ядерных данных 2.4, NNDC
дальнейшее чтение
Эрик Шерри, Очень краткое введение в периодическую таблицу, Oxford University Press, Оксфорд, 2011.
Сверхтяжелые элементы
Аннотированная библиография трансурановых элементов из цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсос.
Трансурановые элементы
Официальный сайт сети Super Heavy Elements (сеть европейской инициативы по интегрированной инфраструктуре EURONS)
Дармштадт и за его пределами
Кристиан Шниер, Йоахим Фейерборн, Бонг-Джун Ли: Следы трансурановых элементов в земных минералах? (Онлайн, PDF-Datei, 493 КБ)
Кристиан Шниер, Йоахим Фейерборн, Бонг-Джун Ли: Поиск сверхтяжелых элементов (СТЭ) в земных минералах с использованием РФА с синхротронным излучением высокой энергии. (Онлайн, PDF-Datei, 446 КБ)
