Содержание
Четыре новых элемента таблицы Менделеева получили официальные названия / Хабр
Эти элементы дополнили седьмой период таблицы
Источник изображения: Wikimedia Commons
Сегодня стали известны официальные названия четырех новых химических элементов, открытых ранее. Названия присвоил Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК). Речь идет о химических элементах 115, 117, 118 и 113. Их открытие было официально подтверждено Международным союзом теоретической и прикладной химии в декабре прошлого года.
115 и 117 элементы таблицы были открыты Российским Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ), Ливерморской национальной лабораторией (США) и Окриджской национальной лабораторией (США). Первооткрывателями 118 элемента названы ОИЯИ и Ливерморская национальная лаборатория. 113 элемент открыли специалисты из японского института RIKEN (хотя на его открытие претендовала та же международная исследовательская группа, которая открыла 115 и 117 элементы).
Официальное подтверждение открытия названных элементов заняло более 10 лет. Теперь седьмой период таблицы Менделеева заполнен полностью.
Что касается названий, то 113 элемент получил название нихоний (Nihonium, Nh), 115 — московий (Moscovium, Mc), 117 — теннесин (Tennessine, Ts), 118 — оганессоном (Oganesson, Og).
Почему выбраны именно такие наименования? Дело в том, что на японском языке Nihon означает «Страна восходящего солнца». А поскольку элемент 113 был открыт японскими учеными, то он и получил такое название. Это первый химический элемент, который был синтезирован и обнаружен в азиатской стране. Московий и теннесин получили названия в соответствии с географическим положением мест, где эти элементы были впервые синтезированы. Ну а Оганессон назвали в честь Юрия Оганесяна — ученого из России, который ведет активные исследования в сфере синтеза новых элементов. Сразу после открытия три из четырех элементов получили другие названия: японий, флеровий и ливерморий.
«Приятно видеть, что различные места, названия и имена (страна, штат, город и ученый), имеющие отношения к новым элементам, были отражены в этих четырех наименованиях. Хотя выбор может выглядеть несколько эгоистичным в глазах некоторых людей, все наименования полностью соответствуют правилам ЮИПАК», — прокомментировал присвоение названий элементам Ян Редейк (Jan Reedijk), представитель ИЮПАК. Он также добавил, что названия уже одобрены руководством, но в таблицу элементов «новички» с присвоенными названиями попадут в ноябре этого года. Сейчас в таблице до сих пор значатся предварительные наименования элементов.
Уже сейчас многие научные организации со всего мира работают над синтезированием элементов из 8 периода таблицы. Также ученые планируют в скором времени закрепить наименование «коперниций» (112-й элемент, впервые синтезирован 9 февраля 1996 года в Институте тяжёлых ионов) и более тяжелых элементов.
Последний раз таблица химических элементов пополнялась в 2011 году, когда в нее добавили элементы 114 и 116.
Сколько всего открыто химических элементов?
Содержание:
В памяти каждого человека наверняка всплывают обрывки знаний, полученных в школе, о химических элементах. Специалисты в различных отраслях имеют с ними дело ежедневно. Что же такое химический элемент, каковы его особенности и сколько всего элементов открыто?
Химический элемент и таблица Менделеева
Химический элемент – это совокупность атомов, ядра которых имеют одинаковый заряд. Для каждого элемента предусмотрено свое наименование на латыни и уникальный символ. Различные правила относительно деятельности ученые в этой области регламентируются международной организацией МСТПХ (Международный союз теоретической и прикладной химии).
Систематизированы они в Периодической системе химических элементов – таблице Менделеева. Над ее разработкой Дмитрий Менделеев, выдающийся русский ученый, трудился в 1869-1871 годах.
Таблица Менделеева (1869-1905)
Открытие периодического закона – именно его заслуга.
Суть данного закона заключается в том, что свойства элементов имеют периодическую зависимость от их атомного веса, так же, как и свойства тел, которые данные элементы образуют.
Таблица Менделеева представлена в трех формах – короткой, длинной и сверхдлинной. Основным вариантом считается длинная или длиннопериодная вариация. Именно она изображается в современной образовательной литературе. В целом таблица отображает все открытые химические элементы, их принадлежность к периодам, группам, а также дополнительные свойства.
Как открывают новые химические элементы?
В 2019 году таблице Менделеева исполнилось 150 лет. Первый ее вариант содержал лишь 63 элемента. По состоянию на начало 2020 года учеными официально открыто 118 химических элементов, которые имеют соответствующие порядковые номера с 1 по 118. При этом 94 элемента имеют природное происхождение, а еще 24 открыты искусственным путем – при помощи проведения ядерных реакций.
Интересный факт: последний 118 химический элемент, официально открытый и подтвержденный 28 ноября 2016, носит название оганесон в честь Юрия Оганесяна – знаменитого академика.
Это второй элемент, названный в честь ныне живущего человека (первый – сиборгий).
Раньше ученые открывали элементы, обнаруживая их в природе. Для этого исследовали различные минералы, разделяли их на отдельные компоненты. Но они не могут быть в бесконечном количестве – после урана последующие открытия осуществляются лишь синтетическим путем.
Как именно происходит процесс открытия нового элемента? Говоря простым языком, производится реакция слияния двух ядер. Одно ядро выступает «мишенью», а второе – атакующей частицей. Визуально это можно представить в виде капли жидкости, которая вибрирует и, в итоге, разделяется на две капли – образуется новый элемент.
Сложность заключается в том, что одни элементы могут существовать долго, а другие распадаются буквально за считанные минуты. Это затрудняет изучение и открытие новых элементов. Также ученые пытаются создать тяжелые элементы, что на практике является еще более сложной задачей.
В современной версии таблицы элементы 104-118 являются сверхтяжелыми.
Это значит, что они обладают существенной атомной массой. Элементов, тяжелее урана, не обнаружено – все последующие образуются только искусственно. В настоящее время ученые занимаются активными поисками элементов под номерами 119 и 120.
Современная Периодическая система
Основная цель – понять, насколько большой может оказаться таблица, и какие силы заставляют столь тяжелые атомы держаться вместе. Сверхтяжелые элементы открывают путем объединения двух легких. По такой схеме были обнаружены элементы 113, 115, 117 и 118.
Интересный факт: ученые предполагают наличие некоторых элементов, но официально они еще не обнаружены. Такие элементы получают временное название (с приставкой Un- или Ун- в русском языке) и порядковый номер в таблице в соответствии с ожидаемой атомной массой. Например, 119 – Унуненний, 120 – Унбинилий и др.
Подобные исследования происходят лишь в считанных лабораториях, расположенных в разных странах мира. Есть такой специализированный объект и в России.
Главным российским научным центром в данной области является Объединенный институт ядерных исследований, расположенный в технополисе Дубна (Московская область).
Именно здесь за последние 20 лет было искусственно создано 5 элементов – со 114 по 118. Также в Дубне создается Фабрика сверхтяжелых элементов – установка, которая должна упростить синтез.
Фабрика сверхтяжелых элементов
По состоянию на начало 2020 года официально подтверждено и занесено в таблицу Менделеева 118 химических элементов. Последний 118-й элемент, оганесон, синтезирован и утвержден в 2016 году. Назван в честь академика Оганесяна, который внес существенный вклад в экспериментальную ядерную физику. В современной науке открытие новых элементов – сложный и длительный процесс. Новые элементы создаются искусственным путем. Ученые активно работают над поиском 119 и 120 элементов Периодической системы.
Интересное видео о химических элементах
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Элементы и новые открытия — Университет Бирмингема
Что ограничивает или сдерживает количество известных нам химических элементов? Международный год Периодической таблицы элементов, 2019 г.
Опубликовано 27 июня 2019 г.
Что ограничивает или сдерживает количество известных нам химических элементов? Международный год Периодической таблицы, 2019, посвящен 150-летию открытия Периодической системы русским ученым Дмитрием Менделеевым в 1869 году..
Как и многие открытия, было много современников, которые разрабатывали схемы для организации и классификации элементов. За четыре года до объявления Менделеева английский химик Джон Ньюлендс попытался опубликовать свою работу, в которой признавал сходство между элементами, названное им законом октав. Работа была отклонена Химическим обществом с довольно резким опровержением, предполагающим, что значение Закона Октав имеет немногим большую ценность, чем перечисление элементов в алфавитном порядке. Недостатком работы Ньюлендса было то, что не было места для будущих открытий элементов, с шаблоном, который иногда требовал двух элементов в одной коробке для создания последовательности.
Менделеев, с другой стороны, оставлял пробелы там, где вещи не подходили, и руководствовался не только атомными весами, но и химическими свойствами и таким образом упорядочивал элементы.
Во времена Ньюлендса благородные газы, гелий, неон, аргон, криптон, еще не были открыты. Первая из них была обнаружена не на Земле, а на Солнце, где характерное поглощение света в хромосфере Солнца из-за квантовых скачков электронов на атомных орбитах приводит к провалам интенсивности на определенных длинах волн, линии Фраунгофера, выявили неизвестное доселе атомарное вещество. Позже он был выделен на Земле, где он образуется в результате радиоактивного альфа-распада тяжелых элементов с образованием газа, настолько легкого, что он ускользает от гравитационного притяжения Земли и исчезает в космосе. Элемент был назван в честь места его первого наблюдения — Гелиос.
Кислород был открыт Пристли в 1774 году, когда лучи солнечного света Гелиоса были сфокусированы на оксиде ртути, высвобождая газ, который делал мышей более активными и обладал жизнетворными свойствами.
В 1780 году Пристли приехал в Бирмингем и стал членом Лунного общества вместе с Уоттом и Бултоном до начала 1790-х годов, когда он был вынужден бежать из города в ходе так называемых бунтов Пристли из-за своих политически и теологически противоречивых идей.
В более поздние времена первооткрыватели шли на крайние меры. Во время Второй мировой войны самым тяжелым известным элементом был номер 9.2 – уран. Трансурановые (помимо урана) элементы были частично обнаружены в радиоактивных осадках программы испытаний атомного оружия. Эйнштейний был обнаружен после анализа фильтровальной бумаги, пропущенной через взрывные облака при испытаниях атомной бомбы. Название иронично, учитывая его роль в программе создания бомбы. Здесь быстрый захват нейтронов во взрывоопасной среде взрыва бомбы создал экзотические изотопы, которые радиоактивно распались на новые элементы. Довольно предприимчивые коллеги предположили, что хорошим способом синтеза еще более экзотических элементов может быть двойная детонация, но вряд ли это сработает, если только не произойдет какой-нибудь несчастный случай.
Частью привлекательности поиска новых элементов является возможность назвать их. Имена говорят сами за себя. Америций, лоуренсий, калифорний, берклий, элементы 95, 97, 98 и 103 — все это дань огромной работе, проделанной в лаборатории Лоуренса в Беркли в Калифорнии, имена, которые никогда не будут потеряны во времени. Новейшие открытия имеют российское и японское происхождение, поскольку программа переместилась в страны, готовые сделать необходимые инвестиции.
Открытие элемента 113 в лаборатории RIKEN в Японии было названо Nihonium, что следует из японского названия Японии. Команду возглавлял обаятельный и скромный Морита-сан. Не менее впечатляющий Юрий Оганесян руководил работой в лаборатории Флерова под Москвой по открытию элементов 115, 117 и 118; названы Московиум, Теннессин и Оганесон. Последнее из них — замечательное признание для человека, посвятившего свою жизнь открытию и описанию новых химических элементов. Сотрудничество велось с Национальной лабораторией Ок-Ридж в Теннесси, где целью для создания этих новых элементов был уже синтетически синтезированный берклий, полученный в реакторе Ок-Ридж; синтез за синтезом.
Процесс создания этих элементов доводит эксперименты до предела, когда пучки экзотических ядер облучают экзотические мишени в течение нескольких недель подряд, доводя мишени до их точки плавления, чтобы создать несколько атомов нового элемента. Новые элементы идентифицируются по их альфа-распаду (или гелию) до известных элементов; точно так же, как гелий был впервые охарактеризован сам по себе, но теперь он является инструментом для открытия элементов.
Свойства этих новых элементов бросают вызов нашим представлениям о химии и таблице Менделеева. Атомный заряд настолько велик, электроны в атоме движутся так быстро, что их свойства изменяются, и новые элементы больше не следуют традиционному образцу. Наступает новая эра элементной химии.
Итак, на изначальный вопрос – так ли это, каков предел существования элементов? Ответ лежит в ядерной физике. Точно так же, как в атомной физике есть оболочки, где инертные газы соответствуют оболочкам, заполненным электронами, и периодическому паттерну, в ядрах есть оболочки.
Ядра с замкнутыми оболочками из протонов и нейтронов более стабильны — это благородные ядра. Именно эти ядра дают надежду. Предсказан остров сверхтяжелых ядер, близких к элементу 126, замкнутой оболочке. Как это будет синтезировано, остается загадкой, но действительно может потребоваться двойное атомное устройство или, возможно, синтез может произойти, как мы говорим, в катаклизмических столкновениях нейтронных звезд где-то в космосе, наблюдаемых через гравитационные волны, которые создают многие элементы нашей планеты. вселенная. Его имя ждет.
Когда мы достигнем конца Периодической таблицы? | Наука
Сколько еще мест осталось за столом?
JDawnInk/iStock
Учителям химии недавно пришлось обновить декор своих классов, объявив, что ученые подтвердили открытие четырех новых элементов в периодической таблице. Пока еще безымянные элементы 113, 115, 117 и 118 заполнили оставшиеся пробелы в нижней части знаменитой диаграммы — дорожной карты строительных блоков материи, которая успешно служила химикам почти полтора столетия.
Официальное подтверждение, предоставленное Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC), готовилось годами, поскольку эти сверхтяжелые элементы крайне нестабильны и их сложно создать. Но у ученых были веские основания полагать, что они существуют, отчасти потому, что периодическая таблица до сих пор была удивительно последовательной. Попытки создать элементы 119 и 120, которые будут начинать новую строку, уже предпринимаются.
Но сколько еще элементов существует, остается одной из самых постоянных загадок химии, тем более что наше современное понимание физики выявило аномалии даже у опытных игроков.
«В таблице Менделеева начинают появляться трещины, — говорит Уолтер Лавленд, химик из Университета штата Орегон.
Современное воплощение периодической таблицы элементов организовано по строкам на основе атомного номера — количества протонов в ядре атома — и по столбцам на основе орбит их самых удаленных электронов, которые, в свою очередь, обычно определяют их личности.
Мягкие металлы, склонные к сильным реакциям с другими, например литий и калий, живут в одном столбце. Неметаллические реактивные элементы, такие как фтор и йод, обитают в другом.
Французский геолог Александр-Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа был первым, кто обнаружил, что элементы могут быть сгруппированы в повторяющиеся структуры. Он изобразил элементы, известные в 1862 году, упорядоченные по их весу, в виде спирали, обернутой вокруг цилиндра ( см. иллюстрацию ниже ). Элементы, расположенные вертикально на одной линии друг с другом на этом цилиндре, имели сходные характеристики.
Но именно организационная схема, созданная Дмитрием Менделеевым, вспыльчивым русским, утверждавшим, что видел во сне группы элементов, выдержала испытание временем. Его периодическая таблица 1871 года не была идеальной; например, он предсказал восемь элементов, которых не существует. Однако он также правильно предсказал галлий (теперь используемый в лазерах), германий (теперь используемый в транзисторах) и другие все более тяжелые элементы.
Периодическая таблица Менделеева легко приняла совершенно новую колонку для благородных газов, таких как гелий, которые ускользали от обнаружения до конца 19-го века из-за их склонности не реагировать с другими элементами.
Современная периодическая таблица более или менее соответствует квантовой физике, введенной в 20-м веке для объяснения поведения субатомных частиц, таких как протоны и электроны. Кроме того, группы в основном сохранились, поскольку были подтверждены более тяжелые элементы. Борий — название, данное 107-му элементу после его открытия в 19 г.81 настолько хорошо сочетается с другими так называемыми переходными металлами, которые его окружают, что один из исследователей, открывших его, заявил, что «борий скучен».
Но впереди могут быть интересные времена.
Один открытый вопрос касается лантана и актиния, которые имеют меньше общего с другими членами соответствующих групп, чем лютеций и лоуренсий. IUPAC недавно назначил целевую группу для изучения этого вопроса.
Даже гелий, элемент 2, не является простым — существует альтернативная версия периодической таблицы, в которой гелий помещается с бериллием и магнием вместо его соседей из инертных газов, исходя из расположения всех его электронов, а не только самых удаленных.
«В начале, середине и конце периодической таблицы есть проблемы», — говорит Эрик Шерри, историк химического факультета Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Специальная теория относительности Эйнштейна, опубликованная спустя десятилетия после таблицы Менделеева, также внесла в систему некоторые пробелы. Согласно теории относительности, масса частицы увеличивается с увеличением ее скорости. Это может привести к тому, что отрицательно заряженные электроны, вращающиеся вокруг положительно заряженного ядра атома, будут вести себя странно, влияя на свойства элемента.
Возьмем золото: ядро содержит 79 положительных протонов, поэтому, чтобы не упасть внутрь, электроны золота должны вращаться со скоростью, превышающей половину скорости света.
Это делает их более массивными и вытягивает на более узкую орбиту с более низкой энергией. В этой конфигурации электроны поглощают синий свет, а не отражают его, придавая обручальным кольцам характерный блеск.
Печально известный физик, играющий на бонго, Ричард Фейнман , как говорят, прибегнул к теории относительности, чтобы предсказать конец периодической таблицы на элементе 137. Для Фейнмана 137 было «магическим числом» — оно появилось без какой-либо очевидной причины в других областях физики. . Его расчеты показали, что электроны в элементах выше 137 должны двигаться быстрее скорости света и, таким образом, нарушать правила относительности, чтобы избежать столкновения с ядром.
Более поздние расчеты отменили это ограничение. Фейнман рассматривал ядро как единую точку. Пусть это будет шар из частиц, и элементы могут продолжать существовать примерно до 173. Тогда начинается ад. Атомы за этим пределом могут существовать, но только как странные существа, способные вызывать электроны из пустого пространства.
Проблема не только в относительности. Положительно заряженные протоны отталкиваются друг от друга, поэтому чем больше вы упаковываете ядро, тем менее стабильным оно становится. Уран с атомным номером 92, является последним элементом, достаточно стабильным, чтобы встречаться в природе на Земле. У каждого элемента за его пределами есть ядро, которое быстро распадается, а их периоды полураспада — время, необходимое для распада половины материала, — могут составлять минуты, секунды или даже доли секунды.
Более тяжелые и нестабильные элементы могут существовать где-то еще во Вселенной, например внутри плотных нейтронных звезд, но ученые могут изучать их здесь, только сталкивая более легкие атомы, чтобы получить более тяжелые, а затем просеивая цепочку распада.
«Мы действительно не знаем, какой самый тяжелый элемент может существовать», — говорит физик-ядерщик Витольд Назаревич из Мичиганского государственного университета.
Теория предсказывает, что наступит момент, когда наши ядра, созданные в лаборатории, не будут жить достаточно долго, чтобы сформировать настоящий атом.
Радиоактивное ядро, которое распадается менее чем за десять триллионных долей секунды, не успеет собрать вокруг себя электроны и создать новый элемент.
Тем не менее, многие ученые ожидают, что в дальнейшем будут существовать островки стабильности, где сверхтяжелые элементы имеют относительно долгоживущие ядра. Загрузка некоторых сверхтяжелых атомов большим количеством дополнительных нейтронов может обеспечить стабильность, предотвращая деформацию ядер, богатых протонами. Например, ожидается, что элемент 114 будет иметь магически стабильное число нейтронов, равное 184. Также было предсказано, что элементы 120 и 126 могут быть более долговечными.
Но некоторые заявления о сверхтяжелой стабильности уже развалились. В конце 1960-х химик Эдвард Андерс предположил, что ксенон в метеорите, упавшем на мексиканскую землю, появился в результате распада загадочного элемента между 112 и 119, который был бы достаточно стабилен, чтобы встречаться в природе. Потратив годы на сужение своего поиска, он в конце концов отказался от своей гипотезы в 1980-х годах.
Предсказать потенциальную стабильность тяжелых элементов непросто. Расчеты, требующие огромных вычислительных мощностей, не проводились для многих известных игроков. И даже если они это сделают, это совершенно новая область для ядерной физики, где даже небольшие изменения во входных данных могут оказать сильное влияние на ожидаемые результаты.
Одно можно сказать наверняка: создание каждого нового элемента будет становиться все труднее не только потому, что короткоживущие атомы труднее обнаружить, но и потому, что для создания сверхтяжелых атомов могут потребоваться пучки атомов, которые сами по себе радиоактивны. Независимо от того, наступит конец периодической таблицы или нет, может наступить конец нашей способности создавать новые.
«Я думаю, что мы еще далеко от конца таблицы Менделеева, — говорит Шерри. «Ограничивающим фактором сейчас, кажется, является человеческая изобретательность».
Примечание редактора: Исправлена принадлежность Витольда Назаревича.
Периодическая таблица Рекомендуемая литература
Сказка о семи элементах
Авторитетный отчет о ранней истории периодической таблицы можно найти в книге Эрика Шерри «Повесть о семи элементах» , в которой подробно рассматриваются споры, связанные с открытием семи элементов.
Периодическая таблица
Читатели, интересующиеся Холокостом, должны взять копию трогательных мемуаров Примо Леви, Периодическая таблица. Кроме того, убедительную автобиографию, в которой периодическая таблица описывает жизнь одного из самых любимых в мире неврологов, см. в статье Оливера Сакса New York Times «Моя периодическая таблица ».
Исчезающая ложка: и другие правдивые рассказы о безумии, любви и истории мира из Периодической таблицы элементов
Сэм Кин отправляет своих читателей в живую и хаотичную возню сквозь стихии в «Исчезающая ложка».