I modi strani straordinari scienziati hanno realizzato elementi sintetici

La tavola periodica celebra il suo 150 ° anniversario quest’anno e attualmente presenta 118 elementi chimici. Tuttavia, non ci sono elementi naturali oltre l’uranio (elemento 92). Invece, questi elementi sintetici (noti anche come elementi transuranici) sono stati scoperti per la prima volta nei laboratori.

Ecco cinque dei modi più strani che abbiamo aggiunto alla nostra conoscenza dell’universo chimico.

L’elemento sintetico più famoso è stato trovato in una soffitta puzzolente. Nel 1940, Edwin McMillan e Philip Abelson, due scienziati che lavoravano con un acceleratore di particelle all’Università della California, Berkeley, crearono un nuovo elemento bombardando un campione di uranio con particelle subatomiche chiamate neutroni. Di solito ciò provocava l’esplosione dell’atomo di uranio, ma occasionalmente un neutrone entrava nel cuore dell’atomo – il nucleo – e si trasformava in un protone. Poiché il numero di protoni determina l’elemento che hai, aggiungendo un McMillan e Abelson hanno scoperto l’elemento 93.

La seconda guerra mondiale ha significato il duo ha dovuto mantenere la loro scoperta di un segreto. Tuttavia, McMillan ha spiegato la sua ricerca ad un amico, Glenn Seaborg, che era convinto di poter creare l’elemento successivo in sequenza. All’inizio del 1941, lavorando in un piccolo laboratorio nascosto nel tetto del dipartimento di chimica, la squadra di Seaborg ci riuscì. L’uranio prende il nome dal pianeta Urano, quindi McMillan e Seaborg decisero di nominare i loro elementi dopo i pianeti del sistema solare: nettunio e plutonio.

La svolta ha vinto McMillan e Seaborg il premio Nobel, e il plutonio è stato usato per fare la prima bomba atomica del mondo. Seaborg ricordava sempre la puzza di tutte le sostanze chimiche nel suo piccolo spazio di lavoro, tuttavia, motivo per cui il simbolo del plutonio è Pu (pee – eew).

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Nel 1950 la squadra di Seaborg aveva scoperto altri quattro elementi: americium, curium, berkelium e californium. Sfortunatamente, rendere ogni nuovo elemento era sempre più difficile e richiedeva una maggiore concentrazione di neutroni. In effetti, l’unico posto sulla Terra con abbastanza neutroni che volano intorno era al centro di un’esplosione termonucleare. Quindi è lì che la squadra ha deciso di guardare.

Il 1º novembre 1952 gli Stati Uniti detonarono la prima bomba all’idrogeno al mondo nell’atollo di Enewetak nell’Oceano Pacifico, causando un’esplosione equivalente a 10,4 megatoni di TNT. Curioso di sapere cosa potrebbe esserci all’interno, la US Air Force ha quindi ordinato ai piloti di caccia di volare nella nuvola di funghi con filtri attaccati alle ali dei loro aerei, sperando di raccogliere detriti nucleari per i test. Era un compito pericoloso e un pilota, Jimmy Robinson, è morto durante la missione quando ha finito il carburante.

Dopo i filtri sono stati spediti in italia, Seaborg del team sono stati in grado di isolare due nuovi elementi. Hanno deciso di chiamarli einsteinium e fermium dopo Albert Einstein ed Enrico Fermi, due dei più grandi fisici del 20 ° secolo.

Nel 1955, il team di Berkeley decise di avere abbastanza einsteinium (elemento 99) per provare a spararlo direttamente con particelle alfa radioattive (che hanno due protoni) nel loro acceleratore. Questo formerebbe l’elemento sconosciuto 101. L’unico problema era che il nuovo elemento sarebbe stato così instabile da decadere in pochi minuti – e il loro acceleratore di particelle era in fondo a una ripida collina mentre il loro laboratorio di chimica era in cima. Non c’era un modo semplice per ottenere i campioni al laboratorio in tempo per dimostrare un nuovo elemento era stato fatto.

Uno del team di Berkeley, Albert Ghiorso, era noto per il suo modo insolito di risolvere le sfide. La sua risposta era di afferrare la sostanza radioattiva dall’acceleratore il prima possibile, gettarla in una fiala di acido, quindi correre verso un maggiolino Volkswagen sovralimentato e guidare su per la collina a rotta di collo. Al dipartimento di chimica, Ghiorso aveva collegato a caldo l’allarme antincendio dell’edificio per far scattare se il suo campione emetteva radiazioni come prova che aveva creato l’elemento 101.

Ghiorso mezzanotte corre il Coleottero è diventato famoso in tutto il campus, ma una notte l’allarme antincendio è andato diverse volte: la squadra aveva creato l’elemento mendelevium. Nonostante la sua vittoria, il giorno dopo Ghiorso si trovò in difficoltà con il direttore del laboratorio. Nella sua eccitazione aveva dimenticato di sganciare l’allarme antincendio e si era spento di nuovo, causando un’evacuazione di massa.

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Non tutti gli elementi sono stati creati negli Stati Uniti. Nel 21 ° secolo sia i russi che i tedeschi avevano avuto successo, allungando la tavola periodica a 112 elementi. Un altro team, guidato da Kōsuke Morita a RIKEN in Giappone, voleva essere coinvolto. Copiando una tecnica sperimentata dai suoi rivali, Morita sparò ioni di zinco (elemento 30) in una ruota rotante di bismuto (elemento 83) per creare l’elemento 113.

All’inizio il team giapponese ha avuto successo, creando due atomi dell’elemento nel 2004 e nel 2005. Tuttavia, la comunità internazionale non era convinta e voleva che i giapponesi producessero un altro atomo. Qui, la fortuna di Morita si è esaurita-non importa quanto abbia eseguito il suo esperimento, non è riuscito a creare l’atomo finale.

Il team Giapponese erano vicino a rinunciare, ma nel 2011 il disastro nucleare di Fukushima ha causato i prezzi dell’energia elettrica alle stelle in tutto il paese. A Morita fu ordinato di chiudere tutti gli esperimenti tranne uno, e decise di mantenere viva la sua caccia all’elemento 113. E ‘ stata una buona scelta: dopo un’attesa di più di sette anni e l’equivalente di 553 giorni continui in esecuzione il loro acceleratore, il team giapponese ha prodotto un terzo atomo. Il team ha deciso di nominare l’elemento nihonium, dopo nihon, la parola giapponese per la loro patria.

Oggi il team leader per la scoperta degli elementi è a Dubna, in Russia, guidato dal fisico Yuri Oganessian. Dal 1989, il gruppo ha collaborato con Lawrence Livermore National Laboratory in California, Stati Uniti, portando alla creazione di cinque elementi. Questi includono il più pesante scoperto finora, elemento 118, che è stato chiamato oganesson in onore del leader della squadra. Ma è stato l’elemento 117 a causare più problemi.

Oganessian la squadra di fatto le loro scoperte da sparare una neutron-rich forma di calcio (elemento 20) in una selezione di diversi bersagli radioattivi. Sfortunatamente, per creare l’elemento 117 il team aveva bisogno di un bersaglio fatto di berkelium (elemento 97), un elemento che può essere creato solo da due reattori nucleari nel mondo. Peggio ancora, il berkelium non ha alcun uso noto, quindi nessuno lo stava facendo – semplicemente non c’era alcun berkelium sulla Terra per Oganessian da comprare.

Nel 2008, Oganessian ha appreso che uno dei reattori, situato presso l’Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee, negli Stati Uniti, stava producendo californio: un processo che avrebbe anche creato un po ‘ di berkelio come prodotto di scarto. Il team di Oak Ridge (inclusa Clarice Phelps, la prima donna nera americana a scoprire un elemento) accettò di isolare e purificare il berkelium e inviarlo in Russia su una compagnia aerea commerciale prima che decadesse. Le cose non sono andate bene. I documenti della squadra non erano in ordine e il campione è stato respinto dalla dogana due volte, il che significa che ha dovuto sorvolare l’Oceano Atlantico cinque volte prima che Oganessian potesse entrarne in possesso.

I russi avevano ancora abbastanza berkelium per eseguire il loro esperimento e creare l’elemento 117. Per festeggiare, la squadra ha deciso di chiamarlo tennessine, in onore del contributo dello stato alla tavola periodica.

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