Четыре новых химических элемента были официально добавлены в периодическую таблицу Менделеева. Таким образом был завершён её седьмой ряд. Новые элементы — 113, 115, 117 и 118 — были синтезированы искусственно в лабораториях России, США и Японии (то есть в природе их не существует). Однако официального признания открытий, сделанного группой независимых экспертов, пришлось ждать до конца 2015 года: Международный союз теоретической и прикладной химии объявил о пополнении 30 декабря 2015 года.
Все "новые" элементы были синтезированы в лабораторных условиях с помощью более лёгких ядер атомов. Это в старые добрые времена можно было выделить кислород путём сжигания оксида ртути - теперь же учёным приходится тратить годы и использовать массивные ускорители частиц, чтобы обнаружить новые элементы. К тому же, нестабильные агломерации протонов и нейтронов (именно такими предстают перед учёными новые элементы) держатся вместе лишь доли секунды прежде, чем распасться на более мелкие, но более устойчивые "осколки".
Теперь команды, получившие и доказавшие существование новых элементов таблицы, имеют право выдвинуть новые названия для этих элементов, а также два буквенных символа для их обозначения.
Элементы могут быть названы в честь одного из своих химических или физических свойств, а также по названию минерала, топонима или учёного. Также название может основываться на мифологических именах.
В настоящее время элементы носят неблагозвучные рабочие названия - унунтрий (Uut), унунпентий (Uup), унунсептий (Uus) и унуноктий (Uuo) — что соответствует латинским названиям цифр в их номере.
Вы читаете самую свежую версию статьи; также доступна выверенная версия. Унунпентий / Ununpentium (Uup) Атомный номер 115 Внешний вид простого вещества Свойства атома … Википедия
Дармштадтий (Ds) Атомный номер 110 Внешний вид простого вещества Металл, по–видимому находится в твердом состоянии при 298 K (25 °C). Цвет неизвестен, но, вероятно, металлический и серебристо–белый или серый Свойства атома Атомная масса (молярная … Википедия
ЭЛЕМЕНТ ВИНЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ - см. Вина. Например, состояние аффекта предусмотрено в составах убийства (ст. 107 УК РФ), причинения тяжкого или средней тяжести вреда здоровью (ст. 113 УК РФ). Под аффектом понимают сильное и относительно кратковременное эмоциональное… … Словарь-справочник уголовного права
Химический элемент совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов, совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева. Каждый химический элемент имеет свои название и символ, которые приводятся в… … Википедия
- … Википедия
- (хим.; Phosphore франц., Phosphor нем., Phosphorus англ. и лат., откуда обозначение P, иногда Ph; атомный вес 31 [В новейшее время атомный вес Ф. найден (van der Plaats) такой: 30,93 путем восстановления определенным весом Ф. металлического… …
ГОСТ Р 41.113-2005: Единообразные предписания, касающиеся автомобильных фар, испускающих симметричный луч ближнего или дальнего света либо оба луча и оснащенных лампами накаливания - Терминология ГОСТ Р 41.113 2005: Единообразные предписания, касающиеся автомобильных фар, испускающих симметричный луч ближнего или дальнего света либо оба луча и оснащенных лампами накаливания оригинал документа: 1.2 покрытие (coating): Любое… …
ГОСТ 12.2.113-2006: Прессы кривошипные. Требования безопасности - Терминология ГОСТ 12.2.113 2006: Прессы кривошипные. Требования безопасности оригинал документа: 3.3 аварийная ситуация: Ситуация, которая может привести к поломке деталей машины и травмированию работающего. Определения термина из разных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
- (франц. Antimoine, англ. Antimony, нем. Antimon, лат. Stibium, откуда символ Sb, или Regulus antimonii; атомн. вес = 120, если О = 16) блестящий серебристо белый металл, обладающий грубопластинчатым кристаллическим изломом или зернистым, смотря… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
28 ноября Международный союз теоретической и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry - IUPAC) утвердил имена и символы для четырех элементов, открытых в XXI веке. Имен удостоились элементы с порядковыми номерами 113, 115, 117 и 118. Сразу два из названий имеют непосредственное отношение к России. Теперь седьмой период таблицы окончательно заполнен именами.
Согласно правилам IUPAC, с которыми согласились все химики мира, предлагать названия для новых элементов могут только их первооткрыватели. Поэтому название элемента 113 предложили сотрудники японского Института физико-химических исследований RIKEN, в состав которого входит главный японский ускоритель частиц. А названия остальных трех элементов предложили первооткрыватели из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне (Россия) и трех американских исследовательских центров: Окриджской национальной лаборатории (Oak Ridge National Laboratory), Университета Вандербильта (Vanderbilt University) и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory).
Варианты названий обсуждались почти полгода. Многие предложения сопровождались петициями и выступлениями больших научных групп. Например, тот же 113-й элемент в России синтезировали на год раньше, чем в Японии. Однако полученные российским методом атомы 113-го элемента оказалось сложнее идентифицировать, потому что они распадались "как попало". А созданные японцами атомы, обладая меньшей энергией, распадались по небольшому числу механизмов, и продукты распада оказалось легче идентифицировать. Приоритет IUPAC был отдан японцам. Так что большая часть предложений осталась без внимания именно потому, что они высказывались не авторами открытия. В итоге бюро IUPAC присвоило следующие названия и символы:
Nihonium и символ Nh, для элемента 113,
Moscovium и символ Mc, для элемента 115,
Tennessine и символ Ts, для элемента 117,
Oganesson и символ Og, для элемента 118.
Названия элементам даются тоже по определенным правилам. Прежде всего, они отражают роль отдельного ученого или места, в котором расположена научная организация, открывшая элемент. Поэтому элемент 113 получил имя Nihonium. Nihon - английская транскрипция японского слова, означающего "Страна восходящего солнца" - так свою страну называют японцы.
Элемент 115 получил имя Moscovium в честь заслуг ученых Москвы и Московской области, где расположен Объединенный институт ядерных исследований. Именно на ускорителе ОИЯИ синтезировались многие сверхтяжелые элементы, в том числе и 115-й, и 117-й, и 118-й.
Огромную роль в постановке экспериментов по синтезу сверхтяжелых элементов, в поиске островка стабильности и в организации работы сыграл научный руководитель лаборатории ядерных реакций имени Г. Н. Флерова ОИЯИ академик Юрий Оганесян. Все участники эксперимента по синтезу трансактиноидных элементов согласились с тем, что без этого человека и ученого эксперимент поставить бы не удалось. Поэтому элемент 118 и назван Oganesson. Президент IUPAC член-корреспондент РАН, профессор Наталья Тарасова подчеркнула: "Названия новых элементов отражают реалии нашего времени. Универсальность науки подчеркивают места на трех континентах, где были открыты новые элементы учеными из Японии, России и Соединенных Штатов Америки. А ключевая роль человеческого капитала в развитии науки отражена в имени элемента, названного в честь выдающегося ученого Юрия Оганесяна".
Как рассказал сам академик Оганесян, методика получения трансактиноидных элементов основана на реакции ядерного синтеза, в котором участвуют уран и трансурановые элементы, а также редкий изотоп кальция - кальций-48 (содержание в чистом кальции - менее 0,2%). Изотоп выделяют из природного металла специалисты комбината "Электрохимприбор". А мишени из урана, плутония, америция, кюрия, калифорния готовят в Димитровградском НИИ Атомных реакторов, в Ливерморской национальной лаборатории, а также в Национальной лаборатории в Ок-Ридже в США. Ключевые эксперименты по бомбардировке тяжелых мишеней кальцием-48 проводились академиком Оганесяном в ОИЯИ, в лаборатории ядерных реакций имени Флерова. Ускоритель в Дубне работал по 6-7 тысяч часов в год, разгоняя ионы кальция-48 примерно до 0,1 скорости света. При такой скорости ядра кальция могут преодолеть силы кулоновского отталкивания и слиться с ядрами мишеней. Если мишень из урана, например, получается элемент 112. Если плутоний - 114. Берклий-249 - 117 и продукты его распада элементы 115 и 113. А если калифорний - 118.
Согласно периодической системе Менделеева, синтезированные элементы как представители своих групп просто обязаны обладать определенным набором химических свойств. Но проверить эти свойства можно, если только элемент обладает достаточным временем жизни. Например, нихоний относится к группе бора, московий - к группе азота, теннессин - к галогенам, а предсказанный в 1922 году Нильсом Бором оганессон - вообще благородный, хоть и не газ. Согласно расчетам, при нормальных условиях это должно быть твердое вещество. К тому же химически активное, так как связь внешнего уровня электронной оболочки с ядром очень мала.
Седьмой период таблицы Менделеева полностью заполнен, однако исследование новых элементов продолжается. Как сообщил на XX Менделеевском съезде в Екатеринбурге директор лаборатории ядерных реакций имени Флерова ОИЯИ Сергей Дмитриев, сейчас идет подготовка к синтезу первых двух элементов восьмого периода - 119-го и 120-го. Сам эксперимент по синтезу начнется примерно в 2019 году.
Открытие новых элементов Периодической таблицы Менделеева всегда вызывало интерес у широкой публики. Дело даже не столько в научной значимости этих открытий, а в том, что в школе все проходили Периодический закон, и некоторые даже помнят символы, обозначающие элементы. Это понятно, знакомо. Но сейчас за этими открытиями стоят сложные исследования в ядерной физике и радиохимии, о которых многие не имеют представления.
В настоящее время новые элементы получают только на ускорителях тяжелых ионов. (Ранее их обнаруживали в земных минералах, продуктах ядерных реакторов и ядерных взрывов.) Тяжелыми ионами, ускоренными в циклотронах или линейных ускорителях, бомбардируют мишени из тяжелых элементов, и в результате реакции слияния с испусканием одного или нескольких нейтронов синтезируется новый элемент с порядковым номером (зарядом ядра) - суммой зарядов ядер налетающего иона и ядра мишени. Затем образующиеся ядра претерпевают радиоактивный распад. Для синтеза наиболее устойчивых изотопов выбирают такие комбинации ядер, в которых содержится по возможности большее число нейтронов и составные ядра имеют низкую энергию возбуждения. Выход получаемых тяжелых элементов чрезвычайно мал - отдельные атомы или десятки атомов, иногда за месяцы облучения на ускорителе. Период полураспада - секунды, а иногда и доли миллисекунд. Довольно сложно выделить ядра новых элементов из всей смеси образующихся продуктов ядерных реакций и правильно идентифицировать полученные продукты. Для этого создаются специальные установки, которые в результате регистрируют цепочку распадов с испусканием альфа-частиц и образованием изотопов более легких элементов, иногда цепочка оканчивается спонтанным делением ядра.
В нашей стране начиная с 1950-х годов работы по синтезу новых элементов на ускорителях тяжелых ионов проводились в Дубне под руководством акад. Г. Н. Флёрова (1913–1990) - основателя этого направления. Сейчас эти работы проводятся под научным руководством акад. Ю. Ц. Оганесяна. В мире существует лишь несколько ускорителей и установок, где можно получать трансактиноидные элементы (т. е. элементы с зарядом ядра Z более 103).
Последнее решение IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии ) о признании открытия сразу четырех элементов - под номерами 113, 115, 117 и 118 - привлекло внимание российской общественности еще и потому, что приоритет в трех из них - 115, 117 и 118 - признан за российско-американской коллаборацией, включающей Лабораторию ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова Объединенного института ядерных исследований (Дубна) (ФЛЯР ОИЯИ), Ливерморскую национальную лабораторию им. Э. Лоуренса (LLNL), Окриджскую национальную лабораторию (ORNL) и Университет Вандербильта. Приоритет в открытии элемента 113 признан за группой из японского ускорительного научного центра RIKEN.
Установление приоритета - непростая задача, так как неточности в первых сообщениях об открытии в какой-то мере неизбежны. Вопрос - какие неточности существенны, а какие можно принять и насколько выводы авторов обоснованны. Решение IUPAC основывалось на отчетах объединенной рабочей группы экспертов (Joint Working Party, JWP) [ , ] и разработанных ранее критериях открытия. Согласно существующей практике авторам предоставляется право предложить названия новых элементов.
Элемент 113 предложено назвать нихонием (nihonium, Nh). Nihon - одно из двух названий Японии на японском языке, означающее «Страна восходящего солнца». Это первый элемент, открытый в Азии. Дубнинская группа оспаривала это первенство.
Приоритетные работы были опубликованы ФЛЯР ОИЯИ и RIKEN почти одновременно в 2004 году, группа из Дубны опубликовала работу даже несколько раньше. Для синтеза новых ядер в Японии использовали «холодную» реакцию слияния, бомбардируя изотопом цинка мишень из висмута 70 Zn + 209 Bi, с образованием изотопа 278 113 (время жизни - миллисекунды и десятые доли миллисекунд).
В Дубне применили более выгодную (с точки зрения выхода и периодов полураспада) ядерную реакцию ионов тяжелого изотопа кальция и америция 48 Ca + 243 Am, которая приводит к образованию изотопов 288 115 и 287 115. Эти радионуклиды, испуская альфа-частицы, распадаются сначала соответственно в 284 113 и 283 113 (время жизни - сотни миллисекунд), а затем по цепочке в долгоживущие изотопы элемента 105 (дубния, Db). 268 Db выделяли химически и затем регистрировали спонтанное деление.
Но промежуточные нуклиды в этих цепочках распада на тот момент не были известны, и их независимая физическая идентификация не проводилась. А химическое выделение и идентификацию Db на основе ионного обмена, проведенные в ФЛЯР ОИЯИ, объединенная рабочая группа посчитала неселективными и неубедительными. Также не были приняты во внимание попытки исследовать химические свойства элемента 113 методом газовой хроматографии, хотя этот метод ранее успешно использовался для изучения химии других трансактиноидных элементов. В результате заключили, что заявка Дубны в данном случае не соответствует критериям открытия элементов.
В то же время все промежуточные продукты распада синтезированного в Японии изотопа 278 113 (всего 3 события за 8 лет работы) были подтверждены, в том числе в специальных экспериментах в новом исследовательском центре по тяжелым ионам Ланжо в Китае. Таким образом, приоритет в открытии элемента 113 был признан за японской группой.
Элемент 115 был синтезирован в Дубне, и в честь региона, где расположен этот международный центр, авторами было предложено название московий (moscovium, Mc). Элемент получали опять же в ядерной реакции 48 Ca + 243 Am с образованием 287 115 и 288 115 (время жизни - десятки и сотни миллисекунд соответственно). Позднее был получен 289 115 и другие изотопы этого элемента. В отличие от первого цикла химических экспериментов, которые дубнинская группа проводила самостоятельно, позднее, в 2007 году, химическое выделение продукта распада - 268 Db осуществлялось уже с привлечением американских специалистов из Ливермора, и была достаточно убедительно доказана принадлежность этого элемента - продукта распада 115-го элемента - к V группе Периодической системы.
Более того, в 2013 году коллаборации из немецкого Центра исследований c тяжелыми ионами в Дармштадте (GSI) удалось повторить дубнинские результаты по получению изотопов элемента 115 в ядерной реакции 48 Ca + 243 Am. Таким образом, приоритет в открытии элемента 115 был признан за российско-американской группой.
Элемент 117 предложено назвать теннеcсин (tennessine, Ts) в честь американского штата Теннесси, где расположена Окриджская национальная лаборатория. Окончание в названии - по аналогии с астатином и другими элементами группы галогенов (на английском языке). Этот элемент также был синтезирован в Дубне, в ядерной реакции 48 Ca + 249 Bk. Роль американских коллег из Окриджа в основном состояла в изготовлении уникальной мишени берклия-249, который получали на высокопоточном реакторе в ORNL. В 2010–2013 годах было зарегистрировано всего 13 цепочек распадов 293 117 и 294 117, причем характеристики (время жизни и энергия альфа-распада) продукта распада 289 115 соответствовали данным, полученным ранее для этого радионуклида в другой ядерной реакции 48 Ca + 243 Am. По этой причине заявка на открытие этого элемента была признана отвечающей установленным критериям.
Элементу 118 авторами предложено название оганесон (oganesson, Og). Он должен являться аналогом радона и других инертных газов, и его открытие завершает седьмой период таблицы Менделеева. Этот элемент предложено назвать в честь Юрия Цолаковича Оганесяна за его пионерский вклад в исследование трансактиноидных элементов и важные ядерно-физические достижения в открытии сверхтяжелых ядер и исследовании «острова ядерной стабильности». В истории существовал только еще один пример, когда имя элемента присваивалось действующему ученому. Элемент 106 был назван в 1997 году сиборгием (Sg) в честь Гленна Сиборга (1912–1999), лауреата Нобелевской премии, автора открытия плутония и целого ряда трансплутониевых элементов.
В 2002–2012 годах в Дубне при облучении мишени 249 Cf ионами 48 Ca было обнаружено несколько событий образования 294 118 (время жизни - порядка 1 миллисекунды), сопровождающихся последовательным распадом 290 Lv (ливермория), 286 Fl (флеровия) и 282 Cn (коперниция). Время жизни и энергии альфа-частиц этих изотопов Fl и Cn были подтверждены американской коллаборацией на циклотроне в Беркли, поэтому объединенная рабочая группа рекомендовала признать открытие.
Следует отметить, что все вновь предложенные названия и символы элементов пока еще не утверждены IUPAC.
Какое значение имеет открытие этих новых элементов?
Вопрос «Сколько хлеба и угля это может дать?» абсолютно некорректен. Пользу от развития определенной ветви фундаментальной науки часто невозможно предсказать, и такого рода аргументы не должны тормозить ее развитие. Попытки заранее расписать доход и политические выгоды от научных открытий смехотворны. Соображения престижа также не должны как-то ограничивать развитие направления, потому что его истинное значение может раскрыться много позже. И наоборот, широко разрекламированные достижения могут не иметь никакого значительного продолжения. Вообще, наука должна руководствоваться своей логикой, а не логикой людей, далеких от нее. Общество должно доверять ученым, и «удовлетворение собственного любопытства за государственный счет» - это нормальное положение в данной области человеческой деятельности. И именно ученые, квалифицированные специалисты должны определять, на что следует тратить деньги, а что может подождать или вообще бесперспективно.
Другой вопрос, какое научное значение может иметь этот результат об открытии новых элементов. Что он изменяет в наших представлениях о структуре ядра и химических свойствах элементов вообще?
С физической точки зрения эти результаты могут иметь значение для лучшего понимания ядерной структуры и ядерного взаимодействия. С 1960-х годов бурно обсуждался вопрос о существовании так называемых островов стабильности в районе зарядов ядер Z = 114 и 126 как проявление оболочечной структуры ядер. Поэтому получение первых трансактиноидных элементов, которые имели гораздо больший период полураспада, чем предсказывалось старой «капельной» моделью строения ядра, было действительно принципиально важно. Сейчас в оболочечной модели никто не сомневается. Полученные результаты по новым элементам и новым изотопам позволяют уточнить существующие модели ядра и ядерных реакций. Хотя и не ожидается принципиально новых явлений, набор новых данных всегда полезен. Очевидно, что вершины острова стабильности существующими методами не достигнуть: просто нет таких комбинаций в ядерных реакциях - в получаемых изотопах не хватает нейтронов. Ранее много лет проводились попытки обнаружения в природных образцах СТЭ, которые были бы настолько долгоживущими, что могли остаться со времен образования Солнечной системы. Но эти попытки не увенчались успехом. Некогда заявленные результаты не нашли ни экспериментального, ни теоретического подтверждения.
С химической точки зрения ситуация несколько иная. Здесь действительно можно ожидать принципиально новых явлений. Дело в так называемых «релятивистских эффектах». В атомах с большим зарядом ядра электроны приобретают релятивистские скорости, и обычное уравнение Шрёдингера, используемое для описания атомов, уже не работает. В частности, знакомые всем «гантельки» р-электронов в VII-периоде претерпевают изменения, и одна из них превращается в шар. В результате электронная структура атомов меняется. У новых элементов возможно значительное отклонение химических свойств от экстраполированных по Периодической таблице и возникновение необычных химических свойств.
В отношении «релятивистских эффектов» существует много спекуляций, очевидно направленных на поднятие интереса к вопросу. Например, высказывалось предположение, что элемент 104 резерфордий (Rf) - формальный аналог титана, циркония и гафния - может оказаться p-элементом, по химическим свойствам близким к свинцу. Или заявлялось, что элемент 114 флеровий (Fl) - аналог свинца - может оказаться инертным газом. На самом деле при аккуратном рассмотрении выясняется, что, хотя атом Rf и имеет необычную конфигурацию внешней электронной оболочки (ds 2 p), по своим химическим свойствам это типичный d-элемент, аналог гафния. А Fl, обладая повышенной летучестью (как это следует и из любых экстраполяций), в конденсированном состоянии остается типичным металлом. Вообще, абсолютно некорректно любое отклонение от экстраполяции по Периодической системе приписывать «релятивистским эффектам»: оно может быть обусловлено совершенно другими причинами, например межконфигурационным взаимодействием.
Так или иначе, исследование релятивистских эффектов позволяет лучше понять и химические свойства давно известных и повсеместно применяемых элементов. Также это позволяет лучше разобраться в том, каким образом электронное строение атомов и молекул, которое можно рассчитать, определяет их конкретные химические свойства. Это до сих пор является далеко не до конца решенным вопросом. Дальнейшее продвижение по Периодической таблице может привести к образованию совсем новой группы элементов - g-элементов (начиная с элемента 121) с интересными свойствами. Все эти вопросы еще ждут подробного исследования.
Однако приходится отметить, что в последних открытиях исследования химических свойств новых элементов вообще не фигурируют (химически выделялся лишь продукт распада элемента 115 - элемент 105, Db, чтобы подтвердить конец цепочки распада). Но такое исследование трудно было провести ввиду низкого выхода и коротких периодов полураспада полученных изотопов. Тем не менее это возможно, хотя требует нового подхода к постановке химических экспериментов.
Первые сообщения об обнаружении 113-го элемента появились в в феврале 2004 года в процессе распада синтезированного в Дубне 115-го элемента. В 2010 году об образовании атомов этого элемента сообщалось в известии Лаборатории имени Флерова Объединенного института ядерных исследований в Дубне о синтезе элемента №117, унунсептия (впоследствии получившего название "теннессин", Ts).
Ядра теннессина претерпевают альфа-распад, при котором зафиксировано образование других новых элементов с номерами 115 ("московий" Mc) и 113:
293 Ts 117 => 289 Mc 115 +
4 He;
289 Mc 115 => 285 Nh 113
+ 4 He;
285 Nh 113
=> 281 Rg 111 + 4 He
Отмечалось, что изотоп 113-го элемента при этом просуществовал целые 5,5 секунды - значительно дольше, чем в каких-либо других экспериментах. Для исследования свойств 113-го была создана новая экспериментальная установка, позволяющая транспортировать летучие продукты реакций (а именно такие свойства ожидаются для 113-го элемента) в детектирующий модуль, который позволит регистрировать единичные атомы.
Практически одновременно, в сентябре 2004 года появились сообщения о синтезе этого элемента в Японии. Группа Косуке Морита (Kosuke Morita) японского Ускорительного исследовательского центра имени Ёсио Нисина при институте RIKEN (Nishina Center for Accelerator-based Science) использовала для этого линейный ускоритель. Ионы цинка разгонялись до 10% скорости света и сталкивались с мишенью - тончайшим слоем висмута (450-780 мкг/см 2), в результате чего возникали сверхтяжелые ионы изотопа 113-го элемента.
209 Bi 83 + 70 Zn 30 => 278 Nh 113
+ n
В 2012 году синтез элемента 113 в Японии был подтвержден. Доказательством послужила цепочка альфа-распада ядер нихония начиная с изотопа 274 Rg 111 и до менделеевия-254 (254 Md 101).
В январе 2016 доказательства японских ученых признаны Международным союзом чистой и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) более весомыми. Это первый химический элемент открытый в Японии и вообще в Азии. Японские ученые предложили для элемента название от названия своего государства, Японии (яп. 日本 - Нихон коку). Название утверждено IUPAC в ноябре 2016 г.
В качестве следующей задачи Косуке Морита видит изучение неизведанной территории элемента 119 и следующих за ним элементов.
