układ okresowy obchodzi swoje 150-lecie w tym roku i obecnie zawiera 118 pierwiastków chemicznych. Nie ma jednak żadnych naturalnie występujących pierwiastków poza Uranem (pierwiastek 92). Zamiast tego, te syntetyczne elementy (znane również jako elementy transuranium) zostały po raz pierwszy odkryte w laboratoriach.
Oto pięć najdziwniejszych sposobów, które dodaliśmy do naszej wiedzy o wszechświecie chemicznym.
Pluton – pierwiastek na strychu
najsłynniejszy pierwiastek syntetyczny został znaleziony na śmierdzącym strychu. W 1940 roku Edwin McMillan i Philip Abelson, dwaj naukowcy pracujący z akceleratorem cząstek na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, stworzyli nowy pierwiastek, bombardując próbkę uranu cząstkami subatomowymi zwanymi neutronami. Zwykle skutkowało to eksplozją atomu uranu, ale czasami neutron wchodził do serca atomu-jądra-i zamieniał się w proton. Ponieważ liczba protonów określa pierwiastek, który posiadasz, dodając jeden McMillan i Abelson odkryli pierwiastek 93.
Druga wojna światowa oznaczała, że duet musiał zachować swoje odkrycie w tajemnicy. Jednak McMillan wyjaśnił swoje badania przyjacielowi, Glennowi Seaborgowi, który był przekonany, że może stworzyć następny element w kolejności. Na początku 1941 roku, pracując w małym laboratorium schowanym w dachu Wydziału Chemicznego, zespół Seaborga odniósł sukces. Uran został nazwany na cześć planety Uran, więc McMillan i Seaborg postanowili nazwać swoje pierwiastki po planetach w Układzie Słonecznym: Neptunie i plutonie.
przełom zdobył McMillan i Seaborg Nagrodę Nobla, a Pluton został użyty do stworzenia pierwszej na świecie bomby atomowej. Seaborg zawsze pamiętał smród ze wszystkich chemikaliów w jego malutkim miejscu pracy – dlatego symbolem plutonu jest PU (pee-eew).
Czytaj więcej o doskonałych opowieściach o pierwiastkach na fokusie naukowym:
- it ’ s elemental: how to become a periodic table Pub Quiz champion
- które pierwiastki są zagrożone wyczerpaniem?
Einsteinium and fermium – Children of the bomb
do lat 50.zespół Seaborga odkrył kolejne cztery pierwiastki: americium, curium, berkelium i californium. Niestety, wykonanie każdego nowego pierwiastka było coraz trudniejsze i wymagało większej koncentracji neutronów. W rzeczywistości, jedynym miejscem na Ziemi z wystarczającą ilością neutronów latających wokół było serce eksplozji termojądrowej. Właśnie tam zespół postanowił poszukać.
1 listopada 1952 roku Stany Zjednoczone zdetonowały pierwszą na świecie bombę wodorową na atolu Enewetak na Oceanie Spokojnym, powodując wybuch równy 10,4 Megaton trotylu. Ciekawi tego, co może być w środku, US Air Force rozkazało pilotom myśliwców wlecieć w chmurę grzybów z filtrami przymocowanymi do skrzydeł samolotów, mając nadzieję na zebranie szczątków jądrowych do testów. Było to niebezpieczne zadanie i jeden pilot, Jimmy Robinson, zginął podczas misji, gdy skończyło mu się paliwo.
Po wykonaniu filtrów zostały wysłane do USA, zespół Seaborga był w stanie wyizolować dwa nowe elementy. Postanowili nazwać je einsteinium i fermium na cześć Alberta Einsteina i Enrico Fermiego, dwóch największych fizyków XX wieku.
Mendelevium – samochód i alarm pożarowy
w 1955 roku zespół z Berkeley zdecydował, że ma wystarczająco dużo einsteinu (pierwiastka 99), aby spróbować strzelać nim bezpośrednio radioaktywnymi cząstkami alfa (które mają dwa protony) w swoim akceleratorze. Tworzyłoby to nieodkryty element 101. Jedynym problemem było to, że nowy pierwiastek byłby tak niestabilny, że rozpadłby się w ciągu kilku minut – a ich akcelerator cząstek znajdował się na dole stromego wzgórza, podczas gdy laboratorium chemiczne znajdowało się na szczycie. Nie było łatwego sposobu na dostarczenie próbek do laboratorium na czas, aby udowodnić, że wykonano nowy element.
jeden z członków zespołu Z Berkeley, Albert Ghiorso, był znany ze swojego niezwykłego sposobu rozwiązywania wyzwań. Jego odpowiedzią było jak najszybsze złapanie substancji radioaktywnej z akceleratora, wrzucenie jej do fiolki z kwasem, a następnie ucieczka do doładowanego Volkswagena Beetle ’ a i wjechanie na wzgórze z zawrotną prędkością. Na Wydziale Chemii Ghiorso włączył alarm pożarowy budynku, jeśli jego próbka wyemitowała promieniowanie jako dowód na to, że stworzył pierwiastek 101.
nocne biegi Ghiorso w Żuk stały się głośne w całym kampusie, ale pewnej nocy alarm pożarowy wybuchł kilka razy: zespół stworzył element mendelevium. Mimo zwycięstwa, następnego dnia Ghiorso wpadł w kłopoty z dyrektorem Laboratorium. W swoim podnieceniu zapomniał odłączyć alarm przeciwpożarowy i ponownie włączył się, powodując masową ewakuację.
Czytaj więcej historia nauki w nauce Fokus:
- trzech znanych chemików, którzy zmienili nasze rozumienie centralnej nauki
- Arthur Eddington: mistrz względności
Nihonium – siedmioletnie oczekiwanie
nie wszystkie elementy powstały w USA. W XXI wieku udało się również Rosjanom i Niemcom, rozciągając układ okresowy do 112 pierwiastków. Inny zespół, prowadzony przez Kōsuke Moritę w RIKEN w Japonii, chciał się zaangażować. Kopiując technikę pionierską przez swoich rywali, Morita wystrzelił jony cynku (pierwiastek 30) do obracającego się koła bizmutu (pierwiastek 83), aby stworzyć pierwiastek 113.
początkowo zespół Japoński odnosił sukcesy, tworząc dwa atomy pierwiastka w 2004 i 2005 roku. Jednak społeczność międzynarodowa nie była przekonana i chciała, aby Japończycy wyprodukowali kolejny atom. Tutaj szczęście Mority się skończyło – bez względu na to, jak bardzo przeprowadził swój eksperyment, nie mógł stworzyć ostatecznego atomu.
japoński zespół był bliski poddania się, ale w 2011 roku katastrofa jądrowa w Fukushimie spowodowała, że ceny energii elektrycznej w całym kraju gwałtownie wzrosły. Morita otrzymał rozkaz zamknięcia wszystkich eksperymentów z wyjątkiem jednego i postanowił utrzymać swoje polowanie na pierwiastek 113 przy życiu. To był dobry wybór: Po ponad siedmiu latach oczekiwania i 553 dniach nieprzerwanego działania akceleratora, japoński zespół wyprodukował trzeci atom. Zespół postanowił nazwać pierwiastek nihonium, po nihon, japońskim słowie oznaczającym ich ojczyznę.
Tennessee – tam i z powrotem
dziś w Dubnie, w Rosji, prowadzi fizyk Jurij Oganessian. Od 1989 roku grupa nawiązała współpracę z Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii, USA, co doprowadziło do powstania five elements. Należą do nich najcięższy Odkryty do tej pory pierwiastek 118, który został nazwany oganesson na cześć lidera zespołu. Ale to element 117 spowodował najwięcej kłopotów.
© Nikolai Galkin\TASS via Getty Images zespół oganessiana dokonał swoich odkryć poprzez wystrzelenie bogatej w neutrony formy pierwiastka 113, 115, 117 i 118. wapń (element 20) do wyboru różnych celów radioaktywnych. Niestety, aby stworzyć element 117, zespół potrzebował celu wykonanego z berkelu (element 97), pierwiastka, który może być wytworzony tylko przez dwa reaktory jądrowe na świecie. Co gorsza, Berkel nie ma znanego zastosowania, więc nikt go nie produkował-po prostu nie było żadnego berkelu na Ziemi, aby oganessian mógł go kupić.
w 2008 roku Oganessian dowiedział się, że jeden z reaktorów, znajdujący się w Oak Ridge National Laboratory w stanie Tennessee, w USA, wytwarzał californium: proces, który tworzyłby również trochę berkelu jako odpad. Zespół Oak Ridge (w tym Clarice Phelps, pierwsza czarnoskóra Amerykanka, która odkryła pierwiastek) zgodził się wyizolować i oczyścić Berkel i wysłać go do Rosji komercyjną linią lotniczą, zanim się rozpadnie. Nie poszło gładko. Dokumenty zespołu nie były w porządku, a próbka została dwukrotnie odrzucona przez celników – co oznacza, że musiała przelecieć nad Oceanem Atlantyckim pięć razy, zanim Oganessian mógł ją zdobyć.
Rosjanie wciąż mieli wystarczająco dużo berkelu, aby przeprowadzić eksperyment i stworzyć pierwiastek 117. Aby uczcić to wydarzenie, zespół postanowił nadać mu nazwę na cześć wkładu państwa w układ okresowy.
Superheavy: Tworzenie i łamanie układu okresowego przez Kit Chapman jest już dostępny (£16.99, Bloomsbury Sigma)
Facebook, Instagram i Flipboard
Obserwuj na Twitterze, Facebooku, Instagramie i flipboardzie