Elementos artificiales - parte 1
Hace casi dos años, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, una organización de químicos de todo el mundo, anunció los nombres de cuatro nuevos elementos. Por lo tanto, el capítulo de la historia de la química ha llegado a su fin: finalmente se ha completado el séptimo período de la tabla periódica y, desde entonces, hay oficialmente 118 elementos químicos.
Sin embargo, la decisión de la IUPAC (
Vida útil
Para estimar la vida útil de los elementos radiactivos, los físicos utilizan el concepto de vida media. Este es el tiempo hasta que queda la mitad de la cantidad original del elemento. Sin embargo, después de un segundo de la misma cantidad de tiempo, el elemento completo no desaparecerá, sino que solo quedará la mitad de la mitad o la cuarta parte de la cantidad original. Etc Teóricamente, incluso después de un período de tiempo infinitamente largo, permanecerá alguna fracción de la cantidad original, pero en la práctica se supone que después de diez períodos prácticamente no queda material radiactivo.
Los cables eléctricos, el anillo y el aluminio ciertamente pueden atestiguar la existencia del cobre, el oro y el aluminio. Como sabes de la escuela, el aire contiene nitrógeno y oxígeno. Los elementos reactivos como el sodio y el cloro forman la sal de mesa. También tenemos estos elementos, y nuestra imaginación sugiere que en algún lugar de los estantes de los laboratorios químicos hay muestras de ellos. Si se extiende el concepto de laboratorio a lugares donde también se almacenan elementos altamente radiactivos, resulta que el último de los existentes es Einstein, con número de serie 99. Coloquialmente, la existencia debe entenderse como la presencia de un elemento o su compuesto en cantidades tangibles. Para hacer esto, es necesario tener al menos una millonésima de gramo, de lo contrario, incluso los cristales más pequeños de un compuesto químico no se formarán (en el caso del elemento 100 - firma - la información sobre la recepción de la cantidad requerida no está completamente confirmada).
Los Curie demuestran la radiación del radio (pintura de André Castaigne, 1903).
Ella tuvo que enfrentarse a este problema a principios del siglo pasado. La radiación de radio y polonio no fue suficiente para que los químicos de la época reconocieran la existencia de estos elementos, solo el aislamiento de una fracción de gramo de sus compuestos convenció a los incrédulos. Pero no critiquemos a los tradicionalistas. Este enfoque es muy práctico: es poco lo que se puede hacer en un laboratorio ordinario con una cantidad tan pequeña de una sustancia que ni siquiera se puede ver.
La razón de la "no existencia" es, por supuesto, la vida útil de algunos elementos, demasiado corta para sobrevivir hasta ahora después de la formación de la Tierra a partir del polvo cósmico. Las explosiones de supernova producen incluso los elementos más pesados, que luego se disipan a años luz de la explosión de la estrella. En condiciones favorables, las migajas se fusionan en grupos más grandes y estos en planetas. Sin embargo, 4,5 millones de años es definitivamente demasiado tiempo para que ciertos elementos permanezcan en nuestro globo en cantidades apreciables (cuanto más pesados, menos y más cortos). Por lo tanto, para someterlos a investigación, fue necesario crear los elementos faltantes de la materia. No para abrir, porque no existían, ocultos al "vidrio y los ojos" de los científicos, sino simplemente para producir.
Incluso los elementos más pesados se forman en explosiones de supernova. La imagen del Hubble muestra la Nebulosa del Cangrejo en la constelación de Tauro, el remanente de la supernova de 1054.
¿El pelo y la estatua de mamá franço?
Muy poco. Se estima que no más de 50 gramos de un franco se encuentran en la corteza terrestre en un momento dado. El astato es aún menor, ¡alrededor de un gramo! En ambos casos, la razón está en la vida muy corta de los isótopos naturales y, además, en la forma ineficiente de formación: se forman en las ramas laterales de la serie radiactiva con una baja probabilidad de su propia transformación. No en vano, hasta el momento nadie ha señalado la parte visible de estos elementos, y no parece que en un futuro próximo.
La división no es tan obvia como podría parecer a primera vista. Somos bastante buenos clasificando en el caso de artículos hechos a mano como pernos o tuercas. Sin embargo, cuando nos adentramos en una zona de la naturaleza donde los límites no son nítidos, surgen problemas en forma de objetos que se pueden asignar a distintos grupos.
Es lo mismo con los elementos. El uranio es el elemento más pesado, cuya vida útil le permitió sobrevivir hasta el día de hoy (la vida media es comparable a la edad de nuestro planeta, por lo que todavía tenemos aproximadamente la mitad del uranio que formaba parte de la joven Tierra). Elementos más masivos que fueron creados por el hombre (más sobre esto más adelante en la serie), pero algunos de ellos fueron descubiertos más tarde como subproductos de las transformaciones causadas por la descomposición de los núcleos de uranio.
Fraude de una mina checa en los Sudetes. Los minerales de uranio son una fuente de muchos elementos radiactivos.
Una situación similar surge con elementos inestables que pesan menos que el uranio. Algunos de ellos tienen una vida útil muy corta (por francés son solo 20 minutos y por Astatu segundos como máximo, aunque el isótopo obtenido artificialmente de este elemento tiene una vida media de ocho horas), y su existencia en la naturaleza es sólo consecuencia del suministro constante de núcleos de uranio y torio en descomposición (ver: Serie radiactiva). Los dos elementos ubicados en el medio de la tabla periódica - TechNet i tráfico - a pesar de décadas de esfuerzos de los químicos, no se encuentran en la naturaleza. Solo después de que se obtuvieron, quedó claro que son el producto de una fisión espontánea muy rara de núcleos de uranio y se identificaron en cantidades extremadamente pequeñas en los minerales de este metal.
Además, algunos elementos hechos por el hombre se entienden mejor que los elementos arraigados establecidos desde hace mucho tiempo. En algunos casos, la producción de sustancias artificiales supera todo el suministro mundial de sustancias simples consideradas naturales (ver: ¿Cuántos francos y astato tenemos?)! La razón, por supuesto, es el uso: anualmente se utilizan unas 20 toneladas de plutonio radiactivo, mientras que casi nadie necesita estroncio metálico y su producción alcanza los kilogramos. Agregue a esto el hecho de que la superficie terrestre está contaminada por productos de plantas de energía nuclear y explosiones nucleares (en su mayoría los núcleos son más livianos que el uranio) y termonucleares (en este caso también son más pesados que el uranio), y tendremos una imagen completa. de la dificultad de llevar a cabo una fisión aparentemente simple: ¿elemento natural o artificial?
Las pruebas de armas nucleares "enriquecieron" el medio ambiente con numerosos elementos radiactivos.
El mayor logro de la química en el siglo 150 fue la construcción (¡el próximo año, el trabajo de Mendeleev "cumple" XNUMX años!). La genialidad de su creador se reveló, entre otras cosas, en el hecho de dejar vacantes para elementos aún no descubiertos y predecir sus propiedades. A medida que se llenaron los espacios en la tabla (algunas predicciones fallaron), surgió la pregunta: ¿cuántos elementos existen realmente?
Henry Moseley (1887-1915) e imágenes del espectro de rayos X de varios elementos.
La respuesta la dio un joven físico inglés de menos de 26 años. henry mosley, en 1913. Durante una pasantía en el laboratorio del descubridor del núcleo atómico, ernesto rutherfordestudió la emisión de rayos X de átomos excitados. Consiguió conectar las longitudes de onda de los rayos X emitidos con la carga de los núcleos atómicos, y ésta era diferente para cada elemento, constituyendo un rasgo definitorio único. Sin embargo, pronto estalló la Gran Guerra, Moseley se movilizó y cayó en Gallipoli dos años después. Los estudios han demostrado que el más pesado conocido, el uranio, tiene 92 protones en el núcleo, lo que significa la misma cantidad de elementos (al menos en ese momento). También significaba que faltaban siete elementos de la tabla periódica en las posiciones 43, 61, 72, 75, 85, 87 y 91. Los químicos y físicos se embarcaron en una cacería científica, más fácil fue porque sabían dónde y qué buscar. - la ubicación de elementos desconocidos en la tabla periódica hizo posible determinar sus propiedades y ubicaciones previstas.
Fila de uranio y radio radiactivos (número atómico en la parte inferior, número de masa isotópica a la izquierda).
serie radiactiva - dos isótopos de uranio y uno de torio de larga vida se desintegran con formación de núcleos también radiactivos. Éstos, a su vez, sufren una mayor descomposición, y así sucesivamente.Después de una docena de cambios, finalmente se forman isótopos permanentes de plomo. La secuencia de isótopos, uno de los cuales surge del otro, es la serie radiactiva. Después de recibir a Neptuno, resultó que uno de sus isótopos también inició la serie. Sin embargo, la vida relativamente corta de sus miembros significó que este número fuera obsoleto por naturaleza, y el único remanente es la presencia del último de la serie: el bismuto.
En 1923 se descubrió grada (No. 72), y dos años después - Ren (núm. 75). Los descubridores de este último se enfrentaron al mismo problema que nuestro compatriota unos años antes. Y ellos también tuvieron que procesar una gran cantidad de mineral para obtener muestras visibles de los compuestos del nuevo elemento. Utilizaron el método de Moseley para la identificación. También vieron frecuencias en el espectro que apuntaban a otro elemento del mismo grupo, el número 43, pero sus observaciones no fueron confirmadas. Technet, porque estamos hablando de él, el primero de los elementos se obtuvo artificialmente (latín = artificial), en 1937, como resultado del bombardeo de molibdeno (N° 42) con núcleos del isótopo hidrógeno (N° 1). Este elemento es radiactivo, aunque su larga vida permite su aprovechamiento. Más tarde resultó que el tecnecio se encuentra en la naturaleza como resultado de la descomposición espontánea de los núcleos de uranio.
Marcado de fuente de radiación. ¡Es mejor no acercarse a los contenedores con este letrero!
Durante la investigación, se descubrieron conjuntos radiactivos naturales protactina (Nº 91) yo французский (núm. 87). Sin embargo, el elemento 85 se obtuvo por primera vez artificialmente bombardeando un objetivo de bismuto (Nº 83) con partículas alfa (núcleos de helio que contienen dos protones y dos neutrones). Debido a su vida media muy corta, el nuevo elemento se denominó una declaración (gr. = voluble). El conocimiento de sus propiedades químicas hizo posible, unos años más tarde, detectar astato en minerales de uranio y torio, donde aparece como uno de sus productos de descomposición.
El último de los desaparecidos tráficocon 61 protones en el núcleo - identificado en 1945 durante el estudio de residuos de combustible de uranio gastado en el reactor. El nombre del elemento proviene del mítico Prometeo, quien, como la llama olímpica en el pasado, trajo una nueva fuente de energía a la humanidad. Este elemento también está presente en pequeñas cantidades en los minerales de uranio.
