patru elemente noi tocmai au fost adăugate la tabelul periodic completând al șaptelea rând al tabelului. Dar, în ciuda faptului că elementele 113, 115 și 118 au fost descoperite la începutul anilor 2000 și 117 în 2010, nu există încă niciun semn de elemente 119 și nu numai. De ce nimeni nu a pretins că a creat unul dintre aceste noi super-greutăți și când vor putea chimiștii să înceapă un al optulea rând pe tabelul periodic?
Institutul comun de Cercetări Nucleare
acceleratoarele de particule creează elemente noi prin bombardarea unei ținte de elemente grele cu brichetă foarte accelerată
De când Edwin McMillan și Philip Abelson au sintetizat primul element transuraniu neptuniu în 1940, un flux constant de elemente noi a a umplut rândurile inferioare ale tabelului periodic. De fiecare dată când un grup susține că a sintetizat un element nou, Uniunea Internațională de Chimie Pură și aplicată (Iupac) trebuie să cântărească dovezile prezentate. De obicei, afirmația primei sinteze a unui nou element super-greu vine cu mulți ani înainte ca suficiente dovezi să fie adunate pentru a obține aprobarea de la Iupac. Aceasta este ceea ce face ca absența oricărei pretenții privind crearea elementului 119 sau dincolo de surprinzător. Dar, în timp ce nici un grup nu a pretins încă că a creat un element care aparține celui de-al optulea rând al tabelului periodic, nu este din lipsa încercării.
pentru a crea un element nou, o țintă de elemente grele este bombardată cu proiectile de elemente mai ușoare foarte accelerate. Încă din 2007, cercetătorii de la Institutul comun pentru Cercetări Nucleare (JINR) din Dubna, Rusia, și Centrul Helmholtz pentru cercetarea ionilor grei (gsi) din Darmstadt, Germania, au încercat să sintetizeze unbinilium sau elementul 120 prin bombardarea plutoniului cu fier și uraniu cu nichel, respectiv. Cu toate acestea, ambele echipe au observat doar un sortiment de nuclee și particule mai ușoare. Pentru ca oamenii de știință să fie încrezători că au făcut cu adevărat un element nou, trebuie să urmeze lanțurile de dezintegrare ale noului element, explică James Roberto, director de laborator asociat la Laboratorul Național Oak Ridge (ORNL) din SUA.
direcționarea noilor tehnologii
arderea proiectilelor de calciu la o țintă actinidă foarte grea a funcționat bine pentru producerea elementelor 114 până la 118, dar pentru elemente și mai grele probabilitatea de a crea un element nou în acest fel scade. O soluție aparent simplă ar fi să trageți proiectile mai multe și mai grele la țintă.
Oak Ridge National Laboratory
cercetatorii au avut nevoie de mai mult de doi ani pentru a produce o cantitate mica de berkeliu folosit pentru a face elementul 117
acceleratoarele de curent au lovit tinta cu aproximativ 1012 proiectile in fiecare secunda. Dar ‘lovirea țintei cu un număr și mai mare de proiectile ar arde de fapt ținta’, explică fizicianul ORNL Krzysztof Rykaczewski. Și îți poți arde și detectorul. Avem nevoie de o tehnologie mai bună pentru a evita acest lucru. De asemenea, ați putea face ținta mult mai mare și să răspândiți fasciculul proiectilului pe suprafața sa mai mare, adaugă el – dar realizarea acestor ținte actinide nu este ușoară. Sintetizarea celor 20 mg de berkeliu utilizat pentru a produce elementul 117 a durat mai mult de doi ani. Fabrica de elemente Superheavy care este construită la Dubna va avea capacități de detectare îmbunătățite și va putea genera grinzi cu intensități semnificativ mai mari, dar ‘descoperiri suplimentare vor fi necesare pentru a continua dincolo de elementul 120’, spune Roberto.
cu toate acestea, cercetătorii rămân pozitivi. ‘În timpul vieții unei generații vom ajunge probabil la elementul 124’, speculează Rykaczewski. Eric Scerri, istoric de chimie la Universitatea din California, Los Angeles, SUA, este de acord: ‘acum cincisprezece ani era de neconceput ca cineva să ajungă vreodată atât de departe cât am ajuns noi. Vânătoarea de elemente noi, adaugă el, a fost și va conduce dezvoltarea tehnologiei.
o idee pentru a depăși limitările tehnicilor actuale de sinteză a elementelor grele este de a induce reacții de transfer nuclear. Dacă ați tras uraniu la o țintă de uraniu, nucleele nu se vor fuziona niciodată, explică cercetătorul gsi Christoph D Elixllmann. Dar nucleele care se ciocnesc Pot schimba protoni și neutroni atunci când se ciocnesc. ‘În unele cazuri, acest lucru ar putea duce la un produs care se întâmplă să aibă, de exemplu, 120 de protoni’, spune D Eliftllmann. Aceasta poate fi o cale de accesare a izotopilor care nu sunt accesibili prin reacții de fuziune.’
împingerea limitelor
durata de viață foarte limitată a celor mai multe elemente super-grele împiedică utilizarea lor în aplicații din lumea reală. Cu toate acestea, studierea lor testează înțelegerea de către oamenii de știință a nucleului atomic. ‘Dacă doriți să testați o mașină pe care intenționați să o cumpărați, nu ar trebui să faceți doar două viraje pe parcare, ci să o testați în condiții grele’, spune Rykaczewski. În mod similar, testarea modelelor nucleare în condiții extreme îi ajută pe cercetători să le aleagă pe cele care fac cele mai bune predicții.
Laboratorul Național Oak Ridge, Enrico Sacchetti
reactoarele nucleare creează materialele de pornire pe care cercetătorii le folosesc în căutarea de noi elemente
calculele sunt neclare cu privire la cât de mare poate fi tabelul periodic. Fizicianul Richard Feynman a prezis că elementul 137 este limita. ‘Calculul se bazează pur și simplu pe teoria relativității a lui Einstein’, spune Scerri. Când nucleele atomice devin din ce în ce mai mari, electronii trebuie să meargă din ce în ce mai repede. Odată ce ajunge la o anumită dimensiune calcule prezic că electronii trebuie să meargă mai repede decât viteza unei lumini – o imposibilitate fizică. Alte calcule prezic că acest lucru se va întâmpla mult mai târziu, totuși, în jurul elementului 170.în timp ce ultimele patru adăugiri la tabelul periodic sunt foarte radioactive și se descompun în mai puțin de un minut, oamenii de știință se așteaptă să găsească o insulă de stabilitate centrată în jurul elementelor 120, 124 sau 126. Aceste numere magice de protoni și neutroni corespund unor cochilii nucleare umplute. La fel cum învelișurile de electroni de valență complet umplute fac elemente precum gazele nobile inerte chimic, învelișurile de neutroni sau protoni umplute măresc stabilitatea nucleului.
cercetătorii speră că izotopii magici ai unbinilium sau unbihexium (elementul 126), care conțin atât un număr de protoni magici, cât și un număr de neutroni magici, ar fi chiar mai lungi decât ceilalți izotopi ai lor – deși estimările timpului de înjumătățire variază sălbatic de la câteva microsecunde la milioane de ani. Cercetătorii au observat deja o stabilitate crescândă a elementelor supra-grele cunoscute atunci când se află în izotopi cu un număr de neutroni mai aproape de magic 184. ‘Sfântul Graal în sinteza elementelor super-grele este de a ajunge la acest număr de neutroni’, spune D Elixllmann. Dar problema este că în prezent nu avem două nuclee care să ne dea un element super-greu care să aibă și atât de mulți neutroni.’