![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
Учитывая то, что название «флеровий» вызвало неудержимый как диарея обитателя холерного барака поток ослоумия некоторых креативных товарищей, начавших подбирать рифмы к названию элемента, считаю своим долгом рассказать про это пуст не вещество, но химический объект.
Достаточно легко представить себе ученых, синтезирующих сверхтяжелые химические элементы этакими «химическими коллекционерами», которые, в то время как остальные химики получают нужные и полезные вещества и запускают их в промышленное производное, проводят годы и десятилетия, чтобы получить несколько (или хотя бы несколько десятков) атомов с целью в конце концов поставить вожделенный символ-галочку в пустующую клетку Периодической системе, чтобы потом, откинувшись в кресле, смотреть на ликвидированную в таблице Менделеева пустоту и повторять: «Моя прелесссть…» Может так и бывает, но открытие и история получения флеровия – элемента №114 преподнесло и физикам и химикам не один сюрприз, и это означает, что в данном случае речь шла не просто о заполнении пустого места, и о том, что получение этого элемента стоило свеч, потраченной энергии, пучков нейтронов и других расходоматериалов, затраченных на его синтез.
Георгий Николаевич Флеров
Элемент 114, флеровий [flerovium (символ атома Fl)] получил свое имя сравнительно недавно – в конце 2011 года, а официальная презентация прошла так вообще пару дней назад. Элемент получил свое название в честь Лаборатории Ядерных Реакций имени Флерова, в которой были синтезированы многие сверхтяжелые элементы, включая элемент № 114. Георгий Николаевич Флёров (1913-1990) – советский физик-ядерщик, основатель Объединённого Института Ядерных Исследований (ОИЯИ) в Дубне, академик АН СССР, открыл спонтанное деление ядер урана. Благодаря его идеям в ОИЯИ был получен целый ряд химических элементов. Разработанные Г. Н. Флёровым технологии трековых мембран, использовались при устранении последствий катастрофы на Чернобыльской атомной электростанции. В 1991 именем Г. Н. Флёрова названа Лаборатория Ядерных Реакций ОИЯИ.
Физики-ядерщики утверждают, что флеровий попадает на «остров стабильности» – область Периодической системы, в которой сферическая форма ядра сверхтяжелых элементов позволяет предположить для них относительно большое время жизни. Ключевым словом, конечно же, тут является слово «относительно» – так, для дармштадтия (элемента № 110), предшествующего острову стабильности, среднее время жизни измеряется микросекундами, нуклид флеровия с атомной массой 289 остается стабильным в течение нескольких секунд. Вроде мало, но при этом по сравнению с нуклидами, не попавшими на «остров» – сами видите – время жизни увеличено в миллион раз.
Теоретически, другой нуклид флеровия должен быть еще стабильнее – задолго до получения флеровия-289 предсказывалось, что нуклид сто четырнадцатого элемента, еще не получившего свое имя, с атомной массой 298 должен отличаться еще более высокой устойчивостью. В ядре флеровия-298, состоящим из 114 протонов и 184 нейтронов должны бы быть полностью заполнены энергетические уровни нуклонов (протонов и нейтронов), что должно бы обеспечить ему совершенно уникальную устойчивость – в соответствии с расчетами, период полураспада флеровия-298 может достигать тысячи лет – это совершенно уникальная ситуация для трансфермиевых элементов (фермий располагается в Периодической системе под номером 100), которых можно в общем то считать бабочками-однодневками среди химических элементов.
Тем не менее, к настоящему времени, увы, мы не сможем проверить этот тезис – к настоящему времени флеровий-298 пока так еще и не был получен. Первые свидетельства о синтезе этого элемента появились в 1998 году в основанном Флеровым ОИЯИ в Дубне. Элемент был получен в рамках выполнения совместной работы российских и американских физиков-ядерщиков.
Кентон Муди (второй справа) со своей исследовательской группой
Используя в качестве мишени нуклид плутоний-244, полученный в группе Кентона Муди (Kenton Moody) из Национальной Лаборатории Лоуренса Ливермора, исследователи из группы Юрия Оганесяна и Владимира Утенкова подвергали эту мишень бомбардировке пучком разогнанных до высокой скорости ионов кальция-48. Бомбардировка плутониевой мишени этим редким, но тем не менее, встречающимся в земной коре нуклидом кальция длилась 40 дней, за это время через ускоритель прошло около 5˙1015 ядер кальция-48. Все это время и все усилия позволили получить один-единственный атом флеровия-289, который просуществовал до распада 30.4 секунды.
Владимир Утенков (слева) и Юрий Оганесян (справа) планируют новый эксперимент
Начиная с 1998 года помимо флеровия-289 исследователи из Дубны получили небольшие количества изотопов флеровия с массовыми числами 286, 287 и 288. Интересным фактом является то, что время жизни в 30 секунд, зарегистрированное для первого «пойманного» атома флеровия-289, так и не было воспроизведено – во всех остальных экспериментах время жизни флеровия-289 оценивалось как 2,6 секунды. Этот эффект был объяснен тем, что в ходе первого эксперимента было получено особое возбужденное состояние ядра флеровия-289 – изомер ядра, который обычно отличается большим временем жизни.
В отличие от многих трансфермиевых элементов, положение флеровия в Периодической системе было точно предсказано. Он располагается в 14-й группе Периодической системы (для тех, кто пользуется короткопериодной таблицей – в главной подгруппе IV группы), под свинцом.
Небольшой экскурс в историю. Первым успехом Периодического закона было предсказание еще не обнаруженных в момент создания Менделеевым таблицы элементов. Менделеевым были оставлены в таблице пустые ячейки для ещё не открытых элементов и предсказаны их свойства. Чтобы дать предсказанным элементам «временные» названия, Менделеев использовал приставки «эка», «дви» и «три», в зависимости от того, на сколько позиций вниз от уже открытого элемента с похожими свойствами находился предсказанный элемент. Так, германий до своего открытия в 1886 году носил название «экасилиций», а рений, открытый в 1926 году, назывался «двимарганец», при этом свойства «экасилиция», предсказанные Менделеевым и эмпирически определенные свойства германия оказались очень близки.
В течение длительного времени предполагалось, что флеровий, будучи формально эка-свинцом, должен проявлять свойства металла. Однако, несмотря на столь малое количество атомов этого элемента, которое удалось получить, имеются свидетельства того, что поведение флеровия больше похоже на поведение инертного газа, а не металла.
Это наблюдение, которое требует дополнительного изучения, основано на экспериментах, в которых атом флеровия проходит через трубку, покрытую золотом изнутри. По всей длине трубки ее температура постепенно понижается, проходя значения от +15 до –185 градусов Цельсия. Такое уменьшение температуры постепенно понижает энергию атомов, проходящих через трубку, такое уменьшение энергии упрощает возможность их перехвата. В соответствии с предсказаниями, металл, подобный свинцу, должен был бы легко адсорбироваться на золоте, не проходя далеко по трубке, а вот для адсорбции благородного газа за счет слабых сил Ван дер Ваальса его атом должен потерять много энергии, что возможно только при его глубоком заходе в трубку.
Хайнц Геггелер
В эксперименте, описанном выше, флеровий, прежде чем распасться за две секунды, успел дойти до самого охлажденного конца трубки и адсорбироваться там флеровий. Результаты этого эксперимента, выполненного в Дубне швейцарским химиком Ханцем Геггелером (Heinz Gäggeler) можно считать только началом изучения химических свойств флеровия, однако интерпретация результатов позволяет говорить о том, что флеровий проявляет свойства инертного газа из-за релятивистских эффектов.
В соответствии сгнусной теорией Эйнштейна © специальной теорией относительности тело, приближаясь по скорости движения к скорости света, должно становиться тяжелее. Например, частица, разогнавшаяся до 42% от скорости света, должна увеличить массу на 10%. Релятивистские эффекты в химии сводятся к тому, что необычно большое количество протонов в ядре должно привести к существенному возрастанию скорости движения электронов, которые, вследствие изменения массы по уравнениям Лоренца (основные уравнения специальной теории относительности) изменят характер своего движения, а это, в свою очередь, приведет к тому, что предсказывать свойства элементов с большим зарядом ядра просто по таблице, как завещал нам наш вождь и учитель – чемоданных дел мастер Д.И. Менделеев, будет уже невозможно.
Конечно, делать далеко идущие выводы о влиянии релятивистских эффектов на химические свойства сверхтяжелых элементов по эксперименту с участием небольшого количества атомов преждевременно. Но в одном мы можем быть точно уверены – синтез флеровия и других трансфермиевых элементов это не прихоть «коллекционеров от химии».
Достаточно легко представить себе ученых, синтезирующих сверхтяжелые химические элементы этакими «химическими коллекционерами», которые, в то время как остальные химики получают нужные и полезные вещества и запускают их в промышленное производное, проводят годы и десятилетия, чтобы получить несколько (или хотя бы несколько десятков) атомов с целью в конце концов поставить вожделенный символ-галочку в пустующую клетку Периодической системе, чтобы потом, откинувшись в кресле, смотреть на ликвидированную в таблице Менделеева пустоту и повторять: «Моя прелесссть…» Может так и бывает, но открытие и история получения флеровия – элемента №114 преподнесло и физикам и химикам не один сюрприз, и это означает, что в данном случае речь шла не просто о заполнении пустого места, и о том, что получение этого элемента стоило свеч, потраченной энергии, пучков нейтронов и других расходоматериалов, затраченных на его синтез.
Георгий Николаевич Флеров
Элемент 114, флеровий [flerovium (символ атома Fl)] получил свое имя сравнительно недавно – в конце 2011 года, а официальная презентация прошла так вообще пару дней назад. Элемент получил свое название в честь Лаборатории Ядерных Реакций имени Флерова, в которой были синтезированы многие сверхтяжелые элементы, включая элемент № 114. Георгий Николаевич Флёров (1913-1990) – советский физик-ядерщик, основатель Объединённого Института Ядерных Исследований (ОИЯИ) в Дубне, академик АН СССР, открыл спонтанное деление ядер урана. Благодаря его идеям в ОИЯИ был получен целый ряд химических элементов. Разработанные Г. Н. Флёровым технологии трековых мембран, использовались при устранении последствий катастрофы на Чернобыльской атомной электростанции. В 1991 именем Г. Н. Флёрова названа Лаборатория Ядерных Реакций ОИЯИ.
Физики-ядерщики утверждают, что флеровий попадает на «остров стабильности» – область Периодической системы, в которой сферическая форма ядра сверхтяжелых элементов позволяет предположить для них относительно большое время жизни. Ключевым словом, конечно же, тут является слово «относительно» – так, для дармштадтия (элемента № 110), предшествующего острову стабильности, среднее время жизни измеряется микросекундами, нуклид флеровия с атомной массой 289 остается стабильным в течение нескольких секунд. Вроде мало, но при этом по сравнению с нуклидами, не попавшими на «остров» – сами видите – время жизни увеличено в миллион раз.
Теоретически, другой нуклид флеровия должен быть еще стабильнее – задолго до получения флеровия-289 предсказывалось, что нуклид сто четырнадцатого элемента, еще не получившего свое имя, с атомной массой 298 должен отличаться еще более высокой устойчивостью. В ядре флеровия-298, состоящим из 114 протонов и 184 нейтронов должны бы быть полностью заполнены энергетические уровни нуклонов (протонов и нейтронов), что должно бы обеспечить ему совершенно уникальную устойчивость – в соответствии с расчетами, период полураспада флеровия-298 может достигать тысячи лет – это совершенно уникальная ситуация для трансфермиевых элементов (фермий располагается в Периодической системе под номером 100), которых можно в общем то считать бабочками-однодневками среди химических элементов.
Тем не менее, к настоящему времени, увы, мы не сможем проверить этот тезис – к настоящему времени флеровий-298 пока так еще и не был получен. Первые свидетельства о синтезе этого элемента появились в 1998 году в основанном Флеровым ОИЯИ в Дубне. Элемент был получен в рамках выполнения совместной работы российских и американских физиков-ядерщиков.
Кентон Муди (второй справа) со своей исследовательской группой
Используя в качестве мишени нуклид плутоний-244, полученный в группе Кентона Муди (Kenton Moody) из Национальной Лаборатории Лоуренса Ливермора, исследователи из группы Юрия Оганесяна и Владимира Утенкова подвергали эту мишень бомбардировке пучком разогнанных до высокой скорости ионов кальция-48. Бомбардировка плутониевой мишени этим редким, но тем не менее, встречающимся в земной коре нуклидом кальция длилась 40 дней, за это время через ускоритель прошло около 5˙1015 ядер кальция-48. Все это время и все усилия позволили получить один-единственный атом флеровия-289, который просуществовал до распада 30.4 секунды.
Владимир Утенков (слева) и Юрий Оганесян (справа) планируют новый эксперимент
Начиная с 1998 года помимо флеровия-289 исследователи из Дубны получили небольшие количества изотопов флеровия с массовыми числами 286, 287 и 288. Интересным фактом является то, что время жизни в 30 секунд, зарегистрированное для первого «пойманного» атома флеровия-289, так и не было воспроизведено – во всех остальных экспериментах время жизни флеровия-289 оценивалось как 2,6 секунды. Этот эффект был объяснен тем, что в ходе первого эксперимента было получено особое возбужденное состояние ядра флеровия-289 – изомер ядра, который обычно отличается большим временем жизни.
В отличие от многих трансфермиевых элементов, положение флеровия в Периодической системе было точно предсказано. Он располагается в 14-й группе Периодической системы (для тех, кто пользуется короткопериодной таблицей – в главной подгруппе IV группы), под свинцом.
Небольшой экскурс в историю. Первым успехом Периодического закона было предсказание еще не обнаруженных в момент создания Менделеевым таблицы элементов. Менделеевым были оставлены в таблице пустые ячейки для ещё не открытых элементов и предсказаны их свойства. Чтобы дать предсказанным элементам «временные» названия, Менделеев использовал приставки «эка», «дви» и «три», в зависимости от того, на сколько позиций вниз от уже открытого элемента с похожими свойствами находился предсказанный элемент. Так, германий до своего открытия в 1886 году носил название «экасилиций», а рений, открытый в 1926 году, назывался «двимарганец», при этом свойства «экасилиция», предсказанные Менделеевым и эмпирически определенные свойства германия оказались очень близки.
В течение длительного времени предполагалось, что флеровий, будучи формально эка-свинцом, должен проявлять свойства металла. Однако, несмотря на столь малое количество атомов этого элемента, которое удалось получить, имеются свидетельства того, что поведение флеровия больше похоже на поведение инертного газа, а не металла.
Это наблюдение, которое требует дополнительного изучения, основано на экспериментах, в которых атом флеровия проходит через трубку, покрытую золотом изнутри. По всей длине трубки ее температура постепенно понижается, проходя значения от +15 до –185 градусов Цельсия. Такое уменьшение температуры постепенно понижает энергию атомов, проходящих через трубку, такое уменьшение энергии упрощает возможность их перехвата. В соответствии с предсказаниями, металл, подобный свинцу, должен был бы легко адсорбироваться на золоте, не проходя далеко по трубке, а вот для адсорбции благородного газа за счет слабых сил Ван дер Ваальса его атом должен потерять много энергии, что возможно только при его глубоком заходе в трубку.
Хайнц Геггелер
В эксперименте, описанном выше, флеровий, прежде чем распасться за две секунды, успел дойти до самого охлажденного конца трубки и адсорбироваться там флеровий. Результаты этого эксперимента, выполненного в Дубне швейцарским химиком Ханцем Геггелером (Heinz Gäggeler) можно считать только началом изучения химических свойств флеровия, однако интерпретация результатов позволяет говорить о том, что флеровий проявляет свойства инертного газа из-за релятивистских эффектов.
В соответствии с
Конечно, делать далеко идущие выводы о влиянии релятивистских эффектов на химические свойства сверхтяжелых элементов по эксперименту с участием небольшого количества атомов преждевременно. Но в одном мы можем быть точно уверены – синтез флеровия и других трансфермиевых элементов это не прихоть «коллекционеров от химии».
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2012-11-10 05:06 pm (UTC)From:no subject
Date: 2012-11-01 07:07 am (UTC)From:no subject
Date: 2012-11-01 12:35 pm (UTC)From:no subject
Date: 2012-11-01 08:33 am (UTC)From:Но, хотелось бы послушать про "открытие и история получения флеровия – элемента №114 преподнесло и физикам и химикам не один сюрприз", а то я шо то не понял да, какие такие сюрпризы? Островок стабильности? Ни разу не сюрприз. Необычные свойства из за релятивистики - ну так то что золото - золотое (я про цвет если что) оно от-туда жо. Опять же - забавно, но не СЮРПРИЗ.
no subject
Date: 2012-11-01 12:34 pm (UTC)From:no subject
Date: 2012-11-01 01:57 pm (UTC)From:no subject
Date: 2012-11-08 02:17 pm (UTC)From:Но в целом было весьма интересно, спасибо.
:)
Date: 2014-01-07 08:03 am (UTC)From: