det periodiska bordet firar sitt 150-årsjubileum i år och har för närvarande 118 kemiska element. Det finns dock inga naturligt förekommande element utöver uran (element 92). Istället upptäcktes dessa syntetiska element (även kända som transuranelement) först i laboratorier.
här är fem av de konstigaste sätten vi har lagt till vår kunskap om det kemiska universum.
Plutonium-elementet på vinden
det mest kända syntetiska elementet hittades på en illaluktande vind. 1940 skapade Edwin McMillan och Philip Abelson, två forskare som arbetade med en partikelaccelerator vid University of California, Berkeley, ett nytt element genom att bombardera ett prov av uran med subatomära partiklar som kallas neutroner. Vanligtvis resulterade detta i att uranatomen exploderade, men ibland skulle en neutron komma in i atomens hjärta – kärnan – och förvandlas till en proton. Eftersom antalet protoner bestämmer det element du har, genom att lägga till ett McMillan och Abelson upptäckte element 93.
andra världskriget innebar att duon var tvungen att hålla sin upptäckt hemlig. McMillan förklarade dock sin forskning för en vän, Glenn Seaborg, som var övertygad om att han kunde skapa nästa element i följd. I början av 1941 lyckades Seaborgs team arbeta i ett litet labb i taket på kemiavdelningen. Uran namngavs efter planeten Uranus, så McMillan och Seaborg bestämde sig för att namnge sina element efter planeter i solsystemet också: neptunium och plutonium.genombrottet vann McMillan och Seaborg Nobelpriset, och plutonium användes för att göra världens första atombomb. Seaborg kom alltid ihåg stanken från alla kemikalier i hans lilla arbetsyta, men det är därför plutoniums symbol är Pu (pee – eew).
Läs mer om utmärkta berättelser om element på Vetenskapsfokus:
- Det är elementärt: hur man blir en periodisk pubquizmästare
- vilka element riskerar att ta slut?
Einsteinium och fermium – bombens barn
vid 1950-talet hade Seaborgs team upptäckt ytterligare fyra element: americium, curium, berkelium och californium. Tyvärr var det allt svårare att göra varje nytt element och krävde en större koncentration av neutroner. Faktum är att den enda platsen på jorden med tillräckligt med neutroner som flyger runt var kärnan i en termonukleär explosion. Så det var där laget bestämde sig för att titta.
den 1 November 1952 detonerade USA världens första vätebomb vid Enewetak Atoll i Stilla Havet, vilket orsakade en explosion motsvarande 10,4 Megaton TNT. Nyfiken på vad som kunde vara inuti, beordrade US Air Force sedan stridsflygare att flyga in i svampmolnet med filter kopplade till sina planers vingar, i hopp om att skopa upp kärnkraftsavfall för testning. Det var en farlig uppgift och en pilot, Jimmy Robinson, dog under uppdraget när han fick slut på bränsle.
efter filtren sändes till USA kunde Seaborgs Team isolera två nya element. De bestämde sig för att namnge dem einsteinium och fermium efter Albert Einstein och Enrico Fermi, två av 20-talets största fysiker.
Mendelevium – en bil och ett brandlarm
1955 bestämde Berkeley-teamet att de hade tillräckligt med einsteinium (element 99) för att försöka skjuta det direkt med radioaktiva alfapartiklar (som har två protoner) i sin accelerator. Detta skulle bilda det oupptäckta elementet 101. Det enda problemet var att det nya elementet skulle vara så instabilt att det skulle sönderfalla på några minuter – och deras partikelaccelerator var längst ner på en brant kulle medan deras kemilaboratorium var högst upp. Det fanns inget enkelt sätt att få proverna till labbet i tid för att bevisa att ett nytt element hade gjorts.en av Berkeley-teamet, Albert Ghiorso, var känd för sitt ovanliga sätt att lösa utmaningar. Hans svar var att ta tag i det radioaktiva ämnet från gaspedalen så snart som möjligt, kasta det i en flaska syra, kör sedan till en superladdad Volkswagen Beetle och kör uppför backen i rasande fart. Vid kemiavdelningen hade Ghiorso hotwired byggnadens brandlarm för att gå av om hans prov utsände strålning som bevis på att han hade skapat element 101.
ghiorsos midnattskörningar i Beetle blev ökända runt campus, men en natt gick brandlarmet flera gånger: laget hade skapat elementet mendelevium. Trots sin seger befann sig Ghiorso nästa dag i trubbel med labbdirektören. I sin spänning hade han glömt att lossa brandlarmet och det hade gått igen och orsakat en massevakuering.
Läs mer science history on Science Focus:
- tre kända kemister som förändrade vår förståelse för den centrala vetenskapen
- Arthur Eddington: relativitetsmästaren
Nihonium – den sjuåriga väntan
inte alla element skapades i USA. Vid det 21: a århundradet hade både ryssarna och tyskarna lyckats och sträckte det periodiska bordet till 112 element. Ett annat lag, ledt av K Kazaksuke Morita på RIKEN i Japan, ville engagera sig. Kopiera en teknik som var banbrytande av sina rivaler, Morita avfyrade zinkjoner (element 30) i ett roterande hjul av vismut (element 83) för att göra element 113.
först var det japanska laget framgångsrikt och skapade två atomer av elementet 2004 och 2005. Men det internationella samfundet var inte övertygat och ville att japanerna skulle producera en annan atom. Här sprang Moritas lycka ut-oavsett hur mycket han sprang sitt experiment, kunde han inte skapa den sista atomen.
det japanska laget var nära att ge upp, men i 2011 Fukushima kärnkatastrof orsakade elpriserna att skjuta i höjden över hela landet. Morita beordrades att stänga av alla experiment utom en och bestämde sig för att hålla sin jakt på element 113 levande. Det var ett bra val: efter en väntan på mer än sju år och motsvarande 553 kontinuerliga dagar som körde sin accelerator producerade det japanska laget en tredje atom. Teamet bestämde sig för att namnge elementet nihonium, efter nihon, det japanska ordet för sitt hemland.
Tennessine-fram och tillbaka
idag är det ledande laget för element discovery i Dubna, Ryssland, ledd av fysikern Yuri Oganessian. Sedan 1989 har gruppen samarbetat med Lawrence Livermore National Laboratory i Kalifornien, USA, vilket leder till skapandet av fem element. Dessa inkluderar det tyngsta hittills upptäckta, element 118, som fick namnet oganesson till ära för lagets ledare. Men det var element 117 som orsakade mest problem.
oganessians team gjorde sina upptäckter genom att avfyra en neutronrik form av kalcium (element 20) i ett urval av olika radioaktiva mål. Tyvärr, för att göra element 117 behövde laget ett mål gjord av berkelium (element 97), ett element som bara kan skapas av två kärnreaktorer i världen. Värre, berkelium har ingen känd användning, så ingen gjorde det – det var helt enkelt inget berkelium på jorden för Oganessian att köpa.under 2008 fick Oganessian veta att en av reaktorerna, som ligger vid Oak Ridge National Laboratory i Tennessee, USA, gjorde californium: en process som också skulle skapa lite berkelium som en avfallsprodukt. Oak Ridge-teamet (inklusive Clarice Phelps, den första svarta amerikanska kvinnan som upptäckte ett element) gick med på att isolera och rena berkeliet och skicka det till Ryssland på ett kommersiellt flygbolag innan det förfallit bort. Saker gick inte smidigt. Lagets pappersarbete var inte i ordning och provet avvisades av tullen två gånger, vilket innebar att det var tvungen att flyga över Atlanten fem gånger innan Oganessian kunde få tag på det.ryssarna hade fortfarande bara tillräckligt med berkelium för att köra sitt experiment och skapa element 117. För att fira beslutade laget att namnge det tennessine, för att hedra Statens bidrag till det periodiska systemet.
Superheavy: att göra och bryta det periodiska systemet med Kit Chapman är tillgänglig nu (16.99, 2.99, 2.99, Bloomsbury Sigma)
följ vetenskapsfokus på Twitter, Facebook, Instagram och blädderblock