Химические элементы открытые недавно: Названия новых химических элементов 113, 115, 117 и 118

Химические элементы, названные в честь российских ученых и топонимов. Досье

30 ноября 2016, 12:21

ТАСС-ДОСЬЕ. 30 ноября Международный союз теоретической и прикладной химии (The International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) объявил об утверждении названий новооткрытых элементов периодической таблицы Менделеева.

113-й элемент получил имя нихониум (символ — Ni, в честь Японии), 115-й — московием (Mc, в честь Московской обл.), 117 — теннесином (Ts, в честь штата Теннеси) и 118-й — оганессоном (Og, в честь российского ученого Юрия Оганесяна).

Редакция ТАСС-ДОСЬЕ подготовила список других химических элементов, названных в честь российских ученых и топонимов.

Рутений

Рутений (Ruthenium, символ — Ru) — химический элемент с атомным номером 44. Представляет собой переходный металл платиновой группы серебристого цвета. Используется в электронике, химии, для создания износостойких электрических контактов, резисторах. Добывается из платиновой руды.

Был открыт в 1844 г. профессором Казанского университета Карлосом Клаусом, который решил назвать элемент в честь России (Ruthenia — один из вариантов средневекового латинского названия Руси).

Самарий

Самарий (Samarium, Sm) — химический элемент с атомным номером 62. Представляет собой редкоземельный металл из группы лантаноидов. Широко используется для изготовления магнитов, в медицине (для борьбы с раком), для изготовления аварийных регулирующих кассет в ядерных реакторах.

Был открыт в 1878-1880 гг. французским и швейцарским химиками Полем Лекоком де Буабодраном и Жаном Галиссар де Мариньяком. Они обнаружили новый элемент в найденном в Ильменских горах минерале самарските и назвали его самарием (как производное от минерала).

Однако сам минерал, в свою очередь, был назван по имени русского горного инженера, начальника штаба Корпуса горных инженеров Василия Самарского-Быховца, который передал его иностранным химикам для изучения.

Менделевий

Менделевий (Mendelevium, Md) — синтезированный химический элемент с атомным номером 101. Представляет собой высокорадиоактивный металл.

Читайте также

113-й элемент таблицы Менделеева назвали «нихоний»

Наиболее из стабильных изотопов элемента имеет период полураспада 51,5 суток. Может быть получен в лабораторных условиях при бомбардировке атомов эйнштейния ионами гелия. Был открыт в 1955 г. американскими учеными из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США).

Несмотря на то, что в это время США и СССР находились в состоянии холодной войны, первооткрыватели элемента, среди которых был один из основателей ядерной химии, Гленн Сиборг, предложили назвать его в честь создателя периодической таблицы — русского ученого Дмитрия Менделеева. Правительство США согласилось с этим, в том же году IUPAC присвоил элементу название Менделевий.

Дубний

Дубний (Dubnium, Db) — синтезированный химический элемент с атомным номером 105, радиоактивный металл. Наиболее стабильный из изотопов имеет период полураспада около 1 часа. Получается при бомбардировке ядер амереция ионами неона. Был открыт в 1970 г. в ходе независимых экспериментов физиками Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне и лаборатории в Беркли.

После более чем 20-летнего спора о первенстве в открытии, IUPAC в 1993 г. принял решение признать оба коллектива первооткрывателями элемента и назвать его в честь Дубны (при этом в Советском Союзе предлагали назвать его нильсборием в честь датского физика — Нильса Бора).

Флеровий

Флеровий (Flerovium, Fl) — синтезированный химический элемент с атомным номером 114. Сильнорадиоактивное вещество с периодом полураспада не более 2,7 секунд. Впервые был получен группой физиков Объединенного института ядерных исследований в Дубне под руководством Юрия Оганесяна с участием ученых из Ливермоской национальной лаборатории США) путем слияния ядер кальция и плутония.

Назван по предложению российских ученых в честь одного из основателей института в Дубне, Георгия Флерова.

Московий и оганессон

8 июня комитет Международного союза теоретической и прикладной химии рекомендовал назвать 115-й элемент таблицы Менделеева московием в честь Московской области, где находится Объединенный институт ядерных исследований (город Дубна).

Читайте также

В 2019 году ученые приступят к синтезу 119 и 120 элементов таблицы Менделеева

118-й элемент организация предложила называть оганессоном в честь его первооткрывателя, академика РАН Юрия Оганесяна.

Оба химических элементов являются синтезированными с периодом полураспада, не превышающим несколько долей секунд. Были открыты в Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне в ходе экспериментов в 2002-2005 гг. Предложенные IUPAC названия прошли публичное обсуждение и были утверждены им же 28 ноября 2016 г.

Также до 1997 г. в СССР и России синтезированный элемент с атомным номером 104 носил название курчатовий, в честь физика Игоря Курчатова, однако IUPAC принял решение назвать его в честь британского физика Эрнеста Резерфорда — резерфордием. 

Где искать самую старую таблицу Менделеева?

Об этом в рамках открытой лекции «150 лет Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. История создания» школьникам рассказал Евгений Олегович Калинин, старший преподаватель СПбГУ (кафедра радиохимии). «Данный демонстрационный вариант был изготовлен по указанию самого Дмитрия Ивановича в 1876 году. Недавно средства массовой информации писали о якобы найденной в Сент-Эндрюсском университете самой старой в мире Периодической таблице химических элементов. Так вот, это не так, — рассказывает Евгений Калинин. — Как выяснили эксперты, настенная таблица, обнаруженная в Шотландии, была напечатана в 1880-х годах. И хотя это, безусловно, интересная находка, по-настоящему ценный демонстрационный вариант Периодической системы находится в СПбГУ, в Большой химической аудитории».

Евгений Калинин обратил внимание школьников на разницу в датах между формулированием Периодического закона в 1869 году и созданием его графического образа в виде таблицы в 1876 году. Что происходило в течение семи лет? Почему первый публичный вариант таблицы не был создан раньше?

Когда Дмитрий Иванович сформулировал Периодическую систему, он еще и сам не был уверен в том, в каком окончательном виде следует ее подавать. На осмысление этого вопроса у него ушло несколько лет.

Старший преподаватель СПбГУ Евгений Калинин

Представленный в аудитории СПбГУ вариант не соответствует тому, к которому мы все привыкли. По словам химика, в этой таблице, например, не хватает восьмой (VIII) группы химических элементов — благородных газов. «Они к моменту создания данного варианта таблицы еще не были открыты, и, честно сказать, ни сам Менделеев, ни его современники, конечно, не предполагали, что благородные газы вообще существуют в природе. Поэтому для них места в этом варианте не отведено», — поясняет Евгений Калинин.

Нет в этой таблице и некоторых химических элементов. На их местах стоят прочерки. Эти элементы тогда еще не были открыты, но Дмитрий Иванович Менделеев был убежден, что они должны быть. «На это указывает и тот факт, что в некоторых клеточках нет символа химических элементов, но указан атомный вес. Например, рядом с Са стоит прочерк и цифра 44. Химического элемента нет, но четко указана, какая у него должна быть масса», — объясняет Евгений Калинин.

Менделеев не просто разложил химические элементы по полочкам в зависимости от их атомного веса и химических свойств. Он еще и предсказал, что нужно работать не только с известными на тот момент элементами, но и вести поиск новых.

Старший преподаватель СПбГУ Евгений Калинин

Лекция прошла в аудитории, которая носит название Большой химической. Она находится в здании, построенном в 1894 году по инициативе Дмитрия Ивановича Менделеева. По словам Евгения Калинина, в конце XIX века ежегодно химию в Университете изучали почти 400 человек. При этом больших аудиторий и лабораторий для занятий не было. Поэтому Дмитрий Иванович в 1880-х годах предложил построить специальный лабораторный корпус для преподавания химии в Университете. Правда, сам Менделеев в нем лекции уже не читал, но председательствовал на заседаниях Русского физико-химического общества.

Открытая лекция для школьников прошла в рамках цикла мероприятий, посвященных 150-летию открытия Периодического закона и 185-летию со дня рождения Дмитрия Ивановича Менделеева. На ней присутствовали учащиеся Волховской средней общеобразовательной школы № 1 и лицея № 554 Приморского района Санкт-Петербурга. Следующая лекция состоится 22 февраля.

Элементоры периодической таблицы, сортируемой по годом обнаружения

1. Химические элементы по обнаружению Год

9 Вольфрам0009 W

9

9 18103 90С0012

0 1812009 Erbium

Rubidium

100009

9009 1898

009 Xe

9 2 Рад Rn

9

Гафний0009 Hf

3

10 Астат0009 At

2 Куриум0009 Cm

Лоурен

9 10

Актинидные способности Лаборатории позволяют открывать новые элементы

Девять сверхтяжелых элементов были обнаружены с помощью целевых материалов, произведенных в ORNL. Некоторые ученые считают, что периодическая таблица может простираться до элемента с атомным номером 153. Предоставлено: Джейми Джанига / ORNL, Министерство энергетики США.

Это элементарно — ученые согласны с тем, что периодическая таблица неполна.

И когда дело доходит до раскрытия еще не открытых частей периодической таблицы, Окриджская национальная лаборатория Министерства энергетики проделывает большую работу.

Сочетание уникального оборудования, людей с особыми навыками и опытом, а также легендарной истории позволило лаборатории возглавить усилия по открытию сверхтяжелых элементов.

Но зачем нам расширение таблицы Менделеева?

Понимание атомов

Почему ученые хотят открывать новые элементы, легче объяснить, чем то, как они это делают.

Подсказка: все дело в атомах.

«Когда ученые всего мира изучают периодическую таблицу, это действительно исследование ядерной физики: из чего состоит атом?» — сказала инженер-ядерщик Сьюзан Хогл, руководитель группы проектирования, анализа и квалификации мишеней в отделе радиоизотопной науки и технологий ORNL. «Мы можем предсказать химическое поведение большинства элементов периодической таблицы, но есть определенные области таблицы, поведение которых предсказать невозможно».

Открывая новые элементы, ученые узнают больше о существующих элементах, в частности, находятся ли они в правильных местах в периодической таблице? Элементы расположены в таблице в соответствии с их атомными номерами — числом протонов в ядре атома. Ученые предполагают, что это число определяет химические свойства элемента. Текущая периодическая таблица постулирует, что элементы, имеющие общие химические свойства, сгруппированы вместе; следовательно, вы можете определить свойства элемента по тому, какое место он занимает среди «периодов» таблицы.

«Как только мы выйдем за пределы открытых в настоящее время частей периодической таблицы, мы не будем уверены, каким будет химическое поведение этих элементов», — сказал Хогл. «Если мы сможем это выяснить, это поможет нам понять, почему эти элементы ведут себя определенным образом. Что это говорит нам об основных свойствах атомов?»

Открытие новых, более тяжелых элементов может изменить не только внешний вид таблицы, но — когда-нибудь — способ расположения элементов на ней.

«Сейчас таблица выглядит красиво, красиво и завершенно», — сказала инженер-ядерщик Джули Эзольд, возглавляющая отдел производства и эксплуатации радиоизотопов ORNL. «Но следующая часть — это когда мы начинаем заниматься химией и действительно понимаем, все ли там, где должно быть с точки зрения химии. Действительно ли химия сверхтяжелых элементов такая же, как химия в этих колонках? Узнать ответы на этот вопрос для меня было бы увлекательно».

Эзольд был одним из членов команды ORNL, которая помогла открыть элемент 117, названный теннесином в честь ролей ORNL, Университета Теннесси и Университета Вандербильта, в 2010 году. Элемент, обнаруженный последним, сейчас второй по тяжести в периодической таблице. , позади оганесона, открыт в 2002 году и назван в честь российского физика-ядерщика Юрия Оганесяна, руководившего открытием элемента 118 и других.

Оба элемента могут попасть на «остров стабильности», теоретическую часть периодической таблицы, которая могла бы объяснить, почему некоторые сверхтяжелые элементы более стабильны, в то время как другие известные элементы помимо элемента 83, висмута, теряют стабильность. Открытие новых элементов может подтвердить существование острова стабильности.

В периодической таблице эти сверхтяжелые элементы, также называемые трансактинидами, следуют непосредственно за актинидами — 15 металлическими химическими элементами с 89 по 103, которые являются радиоактивными и выделяют энергию при распаде.

Актиниды были сгруппированы и названы физиком-ядерщиком Гленном Сиборгом, который считал, что периодическая таблица может доходить до элемента с атомным номером 153. Уран и торий, первые открытые актиниды и самые распространенные на Земле, нашли первоначальное применение. в ядерном оружии и ядерных реакторах. Сегодня они и другие актиниды, к которым также относятся актиний, плутоний и нептуний, играют различные роли в энергетике, медицине, национальной безопасности, освоении космоса и исследованиях.

Для некоторых актинидов ORNL является единственным местом в мире, где они производятся.

Только в ORNL

Производство актинидов в ORNL делает лабораторию незаменимой в охоте за сверхтяжелыми снарядами. Прямо сейчас ORNL и другие американские институты участвуют в совместных экспериментальных программах по поиску элементов 119 и 120, сотрудничая с Riken, крупнейшим японским комплексным исследовательским институтом, и международным Объединенным институтом ядерных исследований в Дубне, Россия. Изотопная программа Министерства энергетики финансирует производство этих актинидов ORNL и предоставляет их международному сообществу сверхтяжелых элементов для развития науки.

«Мы являемся лишь одним из двух мест в мире, где можно производить актинидные материалы-мишени, необходимые для открытия сверхтяжелых элементов», — сказал Эзольд. «Для того, чтобы эти открытия произошли, необходимо международное сотрудничество. Одна организация, одна страна не могут сделать это в одиночку в настоящее время».

Когда-то ученые искали новые элементы в природе. В наши дни новые элементы создаются в лабораториях путем помещения более тяжелого элемента в цель, а затем использования ускорителя луча для запуска в нее снарядов из более легкого элемента со скоростью триллион или более в секунду. Сложите количество протонов между двумя элементами, и общее количество может быть числом нового элемента. Он может появиться только на доли секунды, но ученые могут наблюдать, на что он распадается, и работать в обратном направлении, чтобы подтвердить его существование.

Но получить элементы, необходимые для создания новых элементов, непросто. Они редки, дороги и высокорадиоактивны, с коротким периодом полураспада. Процесс их создания занимает месяцы облучения, разложения, отделения от побочных продуктов и очистки, и все это делается опытной командой на уникальных объектах, построенных специально для обработки высокорадиоактивных материалов. Все эти усилия приносят мизерные результаты, но достаточные, чтобы поставить мишень под бревно.

«В Центре развития радиохимической техники у нас есть средства для физического обращения с этими материалами, которые испускают много радиации», — сказал Хогл. «Мы очень тесно сотрудничаем с сообществом ядерной физики уже несколько десятилетий. ORNL поставляла материалы для каждого открытия сверхтяжелых элементов с 2000 года: элементы со 114 по 118».

Изотопы недавно открытых элементов имеют такой короткий период полураспада, иногда существующий всего доли секунды, что они еще не находят практического применения, сказал Хогл.

«Но с точки зрения того, что они могут рассказать нам о ядерной физике, есть неисчислимые преимущества», — сказала она. «Это действительно огромное неизвестное».

Их короткий период полураспада не означает, что они никогда не будут полезны. Возьмем, к примеру, америций. Когда он был открыт в 1944 году, казалось, что короткий период полураспада исключает какую-либо пользу. Потребовались десятилетия, чтобы использовать его для одного из самых известных применений: самого распространенного типа бытовых детекторов дыма.

«Актиниды не похожи ни на один другой элемент периодической таблицы», — сказал химик Сэм Шрелл, который специализируется на исследованиях и разработках актинидов в отделе радионауки и технологий ORNL. «Их химический состав богат, но непредсказуем, что делает их интересными для изучения. Открытие того, насколько полезными могут быть некоторые из этих элементов, будь то для медицинских приложений или национальной безопасности, захватывающе».

Ориентирован на будущее

Некоторые исследования, проводимые в ORNL, включают создание мишеней, способных лучше противостоять бомбардировке более тяжелыми элементами таблицы Менделеева с более высокими атомными номерами, такими как титан, ванадий и хром. Чем тяжелее луч, тем сильнее он воздействует на цели и тем ниже вероятность того, что два элемента сольются, чтобы создать новый элемент.

Еще одним направлением деятельности лаборатории является поиск способов создания большего количества востребованных изотопов, например калифорния-252, который используется для запуска ядерных реакторов.

«Cf-252 является отличным источником нейтронов из-за его короткого периода полураспада, но его просто не так много», — сказала радиохимик ORNL Шелли ВанКлив. «К счастью, для изготовления того же источника требуется меньше материала Cf-252 по сравнению с другими радиоактивными элементами. Cf-252 испускает большое количество нейтронов при распаде, а нейтрон труднее защитить по сравнению с альфа-частицами. У нас есть возможности в REDC — горячие камеры и небольшие пещеры — что мы можем работать с большими количествами».

Работа ВанКлива сыграла роль в обработке устаревших источников Cf-252, в которых большая часть Cf-252 распалась до кюрия-248. Ее команда отделила долгоживущий калифорний от дочернего врастания кюрия для изготовления мишеней. Эти долгоживущие калифорнийские мишени используются для исследований сверхтяжелых элементов.

«Материал, производимый здесь, очень чистый, — сказал ВанКлив. «Он проходит через так много разных разделений. Клиенты действительно ценят качество материала, который мы им предоставляем».

ВанКлив участвовал в окончательной очистке берклиума, использованного для открытия теннессина.

«Это очень захватывающе, но это унизительно, когда вы думаете о всех разных людях, которые должны быть вовлечены», — сказала она. «Я играл очень небольшую роль. Материал сначала отделяется в горячих камерах, затем он поступает в альфа-лаборатории. Я провел окончательную очистку материала перед его отправкой за пределы площадки».

Производством изотопов занимаются исследователи, техники горячих камер, химики-аналитики, операторы высокопоточного изотопного реактора ORNL (объект пользователя Управления науки Министерства энергетики) и сотрудники, которые поддерживают реактор и исследовательские установки в рабочем состоянии — вместе с клиентов, которым нужны изотопы для их исследований, которые изменят мир.

«Возможно все, главное — любопытство», — сказал ВанКлив. «Самое замечательное качество клиентов, с которыми мы работаем: их любопытство, их желание продолжать свои исследования и продолжать двигаться вперед. Это очень увлеченные люди, и с ними интересно работать. Я знаю, что каждому клиенту нужны наши лучшие качества. качество для проведения своих исследований — и это то, что мы пытаемся обеспечить».

Группа Хогла работает над новыми проектами и новыми способами производства изотопов в HFIR, надеясь увеличить доступность этих короткоживущих изотопов для программы по изотопам Министерства энергетики, которая управляет усилиями по производству изотопов, делает изотопы доступными для исследований и промышленности через Национальный центр разработки изотопов.

«Наша программа была разработана в 1960–1970-х годах по производству калифорния, и мы всегда поступали одинаково», — сказала она. «Это удивительная история о том, как мы взяли побочные продукты оружейной кампании и превратили их в радиоизотопы, которые используются во всем мире в промышленных и исследовательских целях. В рамках 50-летней традиции совершенства мы научились очень много. Меня волнует, что после того, как мы делали что-то определенным образом в течение 50 лет, мы могли внезапно революционизировать то, как мы занимаемся этой производственной деятельностью ».

Хогл считает полезным наблюдать за тем, как используются изотопы после того, как они покидают ORNL.

«Иногда, когда вы исследователь, вы делаете много теоретической работы — вы делаете расчеты, и на этом все заканчивается», — сказал Хогл. «Очень интересно видеть, что работа, которую вы делаете, на самом деле делает что-то физическое, что вы можете увидеть. Мы иногда получаем письма от людей из-за рубежа и из других мест с благодарностью за предоставление им этих материалов. »

С каждым усовершенствованием производства актинидов ученые узнают все больше об их свойствах.

«Продолжение изучения фундаментальной науки актинидов даст представление об их медицинских применениях, о том, как они ведут себя в окружающей среде и как мы можем использовать их уникальные свойства для новых приложений, которые нам еще предстоит открыть», — сказал Шрелл. «Наука об актинидах в ORNL имеет долгую и богатую историю, которую мы надеемся продолжить. В ORNL у нас хорошие возможности для проведения междисциплинарных научных исследований актинидов, которые охватывают все управления для развития науки об актинидах и обучения следующего поколения ученых.