Większość pierwiastków odkrytych przez lata została zidentyfikowana w ośrodku badań jądrowych w rosyjskiej Dubnej. Obecnie układ okresowy wygląda zupełnie nietypowo, ale poszukiwania nowych elementów trwają.
Wokół nazwiska Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa krąży wiele mitów. Na przykład, że wniósł istotny wkład w produkcję wódki swoją rozprawą doktorską dotyczącą związku alkoholu i wody, której rosyjski chemik obronił w 1865 roku w Instytucie Technologicznym w Petersburgu. Albo że genialny pomysł uporządkowania ówczesnego chaosu pierwiastków chemicznych przyszedł mu do głowy we śnie w 1869 roku. Jednak w obu tych ciekawych historiach brakuje wiarygodnych dowodów.
Wiadomo na pewno, że 148 lat temu, 28 października 1869 r., Opublikował układ okresowy pierwiastków, który ostatecznie uporządkował 63 znane wówczas pierwiastki, umieszczając je w formie tabeli w porządku rosnącym według liczby protonów.
Tym samym Mendelejew zakończył również 50-letnie poszukiwania zależności między masą atomów a właściwościami pierwiastków: w jego układzie okresowym z grubsza po lewej zgrupowane są metale alkaliczne, po prawej gazy obojętne - po prawej między nimi metale przejściowe, niemetale i inne serie.
Rzadka kompletność
Jednak pomimo swojego fundamentalnego znaczenia układ okresowy wciąż nie jest ostateczny. Wynika z tego, że oprócz znanych nam dzisiaj 118 elementów jest jeszcze wiele innych. Poszukiwane są w małym rosyjskim miasteczku nad Wołgą, około 120 kilometrów na północ od Moskwy, zwanym Dubna.
O tej porze roku miasto zdobią różnorodne liście drzew górujące nad małymi domkami jednorodzinnymi. Dopóki nie wejdziesz na teren Wspólnego Instytutu Badań Jądrowych (JINR) ukryty za wysokim płotem, trudno jest założyć, że znajdujesz się w mieście naukowym o światowym znaczeniu.
Film promocyjny:
Tam, gdzie jeszcze kilka dekad temu panowały lasy i zarośla, w 1956 r. Otwarto centrum fizyki cząstek elementarnych. Z 18 pierwiastków, które od tamtego czasu odkryto na całym świecie, dziesięć zostało odkrytych w tym instytucie.
Dubna przyczyniła się więc do tego, że wszystkie wiersze układu okresowego są obecnie wypełnione: na początku 2016 roku oficjalnie uznano cztery nowe elementy układu okresowego, dzięki czemu uzupełniono jego siódmy wiersz. W listopadzie ubiegłego roku ostatecznie otrzymali oficjalne nazwy: element o numerze seryjnym 113 otrzymał nazwę nihonium (Nh) na cześć Japonii (japoński Nihon), numer 115 - moskiewski (M) na cześć Moskwy, numer 117 - tennessin (Ts) na cześć amerykańskiego stanu Tennessee i numer 118 - oganesson (Og) na cześć jego współzałożyciela i szefa laboratorium reakcji jądrowych w JINR w Dubnej, Yuri Oganesyan.
Mając 118 protonów, oganesson jest obecnie pierwiastkiem o najwyższej liczbie atomowej. Synteza ciężkich jąder atomowych tego typu w JINR zachodzi za pomocą zderzeń cząstek. Pierwiastek oganesson uzyskano zderzając jądra izotopu wapnia Ca-48 z radioaktywnym metalem Californium Cf-249.
Najwyższa dokładność
Jak podkreśla Andrei Popako, badacz JINR, w tym przypadku należy posłużyć się niezwykle dokładnie obliczoną wartością energii: jeśli energia nie jest wystarczająca, to jądra atomowe, choć zbliżają się do siebie, odlecą od siebie. Jeśli w zderzeniu jest zbyt dużo energii, pojawią się nowe fragmenty, ale nie nowe jądra atomowe. „Aby stworzyć nowe atomy, dokładność ustawienia energii jonów nie może przekraczać jednego procenta” - mówi Popako. Ale nie są wymagane żadne szczególnie wysokie energie, „z tego powodu nie potrzebujemy tak dużego zderzacza hadronów jak CERN”.
Tempo produkcji pierwiastków superciężkich jest odpowiednio ograniczone: obecnie jeden atom oganessonu jest generowany miesięcznie. Nie chodzi tylko o badania podstawowe, elementy mają również cenę handlową. Pierwiastek promieniotwórczy Californium Cf-252 jest sprzedawany za około 27 milionów dolarów (około 23 miliony euro) za gram. Wykorzystywana jest np. W przemyśle naftowym do analizy porowatości i przepuszczalności formacji roponośnych.
Aby spenetrować ósmy rząd układu okresowego, naukowcy pod kierownictwem Popako planują rozpocząć od tytanu, ale nadal zachowuje się on niezwykle agresywnie chemicznie w akceleratorze. Być może naukowcy będą musieli poszukać innego materiału wyjściowego do syntezy nowych pierwiastków.
Alexander Vladimirovich Karpov, czołowy badacz z wydziału teoretycznego Laboratorium Reakcji Jądrowych ZIBJ, uważa, że ósmy okres w systemie nigdy nie zostanie wypełniony, mówimy o ponad 50 elementach, z których żaden nie został jeszcze odkryty. Jego rada: „Używaj układu okresowego, gdy jest wypełniony, tak jak jest teraz”.
Tanja Traxler