과학자들에게 20세기의 발견 중 어떤 것이냐고 묻는다면. 가장 중요한 것은 화학 원소의 인공 합성 이름을 잊어 버리는 사람이 거의 없다는 것입니다. 짧은 기간(40년 미만) 동안 알려진 화학 원소의 이름이 18개 증가했습니다. 그리고 18개 모두 합성, 인공적으로 제조되었습니다.

"합성"이라는 단어는 일반적으로 단순한 복합체로부터 얻는 과정을 나타냅니다. 예를 들어, 황과 산소의 상호 작용은 원소로부터 이산화황 SO 2의 화학적 합성입니다.

원소의 합성은 낮은 핵전하를 가진 원소와 더 높은 원자번호를 가진 원소의 더 낮은 원자번호로부터 인공적으로 생산되는 방식으로 이해될 수 있습니다. 그리고 생산 과정 자체를 핵반응이라고 합니다. 그 방정식은 일반적인 화학 반응의 방정식과 같은 방식으로 작성됩니다. 왼쪽에는 반응물이 있고 오른쪽에는 생성된 생성물이 있습니다. 핵반응의 반응물은 표적과 충격 입자입니다.

표적은 주기율표의 모든 원소(자유 형태 또는 화합물 형태)일 수 있습니다.

폭격 입자의 역할은 α 입자, 중성자, 양성자, 중수소(수소 무거운 동위원소의 핵)뿐만 아니라 붕소, 탄소, 질소, 산소 등 다양한 원소의 소위 다중 전하 중이온에 의해 수행됩니다. 네온, 아르곤 및 주기율표의 기타 요소.

핵반응이 일어나려면 충격을 가하는 입자가 표적 원자의 핵과 충돌해야 합니다. 입자의 에너지가 충분히 높으면 핵 속으로 깊숙이 침투하여 핵과 합쳐질 수 있습니다. 중성자를 제외한 위에 나열된 모든 입자는 양전하를 띠므로 핵과 합쳐지면 전하가 증가합니다. 그리고 Z 값의 변화는 원소의 변형, 즉 새로운 핵전하 값을 갖는 원소의 합성을 의미합니다.

충돌하는 입자를 가속하고 핵과 융합하기에 충분한 높은 에너지를 제공하는 방법을 찾기 위해 특수 입자 가속기인 사이클로트론이 발명 및 제작되었습니다. 그런 다음 그들은 새로운 요소를 위한 특수 공장인 원자로를 건설했습니다. 직접적인 목적은 원자력을 생성하는 것입니다. 그러나 그 안에는 항상 강렬한 중성자 플럭스가 존재하기 때문에 인공 핵융합 목적으로 사용하기 쉽습니다. 중성자는 전하를 갖고 있지 않으므로 가속할 필요가 없습니다(불가능합니다). 반대로, 느린 중성자는 빠른 중성자보다 더 유용한 것으로 밝혀졌습니다.

화학자들은 목표 물질에서 소량의 새로운 원소를 분리하는 방법을 개발하기 위해 머리를 쥐어짜고 진정한 독창성의 기적을 보여야 했습니다. 소수의 원자만 사용할 수 있을 때 새로운 원소의 특성을 연구하는 방법을 배우십시오.

수백, 수천 명의 과학자들의 연구를 통해 18개의 새로운 세포가 주기율표에 채워졌습니다.

4개는 수소와 우라늄 사이의 오래된 경계 내에 있습니다.

14 - 우라늄용.

모든 일이 어떻게 일어 났는지는 다음과 같습니다 ...

테크네튬, 프로메튬, 아스타틴, 프란슘... 주기율표의 네 자리는 오랫동안 비어 있었습니다. 이것은 셀 번호 43, 61, 85 및 87이었습니다. 이 장소를 차지할 것으로 예상되는 4개의 요소 중 3개는 Mendeleev에 의해 예측되었습니다: ekamanganese - 43, ecaiodine - 85 및 ekakaesium - 87. 네 번째 - No. 61 - 희토류 원소에 속하는 것으로 추정됐다.

이 네 가지 요소는 파악하기 어려웠습니다. 자연에서 그것들을 찾으려는 과학자들의 노력은 여전히 ​​실패했습니다. 주기율표의 도움으로 수소에서 우라늄에 이르기까지 주기율표의 다른 모든 위치가 오랫동안 채워졌습니다.

이 네 가지 원소의 발견에 대한 보고서가 과학 저널에 여러 번 게재되었습니다. 에카망간은 일본에서 "발견"되어 "니포니움"이라는 이름이 붙었고, 독일에서는 "마수리움"이라고 불렸습니다. 61번 원소는 여러 나라에서 적어도 세 번 "발견"되었으며 "일리늄", "피렌체", "오늄 사이클"이라는 이름을 받았습니다. Ekaiodine은 자연에서도 두 번 이상 발견되었습니다. 그는 "Alabamius", "Helvetius"라는 이름을 받았습니다. Ekacesium은 차례로 "Virginia"와 "Moldova"라는 이름을 받았습니다. 이러한 이름 중 일부는 다양한 참고 서적에 등장했으며 심지어 학교 교과서에도 등장했습니다. 그러나 이러한 발견은 모두 확인되지 않았습니다. 정확한 검사를 통해 오류가 발생한 것으로 나타날 때마다 임의의 중요하지 않은 불순물이 새로운 요소로 오인되었습니다.

길고 어려운 탐색 끝에 마침내 자연의 찾기 힘든 요소 중 하나가 발견되었습니다. 주기율표에서 87위를 차지할 엑카슘은 천연 방사성 동위원소인 우라늄-235의 붕괴 사슬에서 발생하는 것으로 밝혀졌습니다. 수명이 짧은 방사성 원소입니다.

87번 원소는 더 자세히 논의할 가치가 있습니다.

이제 어느 백과사전이나 화학 교과서에서든 프랑슘(일련번호 87)은 1939년 프랑스 과학자 마가리타 페레이에 의해 발견되었습니다. 그건 그렇고, 새로운 원소 발견의 영예가 여성에게 속한 것은 이번이 세 번째입니다 (이전에 Marie Curie는 폴로늄과 라듐을 발견했고 Ida Noddak은 레늄을 발견했습니다).

Perey는 어떻게 포착하기 어려운 요소를 포착했습니까? 몇 년 전으로 돌아가 봅시다. 1914년에 세 명의 오스트리아 방사선화학자(S. Meyer, W. Hess 및 F. Paneth)는 질량수 227인 악티늄 동위원소의 방사성 붕괴를 연구하기 시작했습니다. 악티누라늄 계열에 속하며 β 입자를 방출하는 것으로 알려졌습니다. 따라서 분해 생성물은 토륨입니다. 그러나 과학자들은 악티늄-227이 드물게 α 입자를 방출한다는 막연한 의심을 품고 있었습니다. 즉, 이것은 방사성 포크의 한 예입니다. 알아내는 것은 쉽습니다. 이러한 변환 중에 Meyer와 그의 동료들은 실제로 알파 입자를 관찰했습니다. 추가 연구가 필요했지만 제1차 세계대전으로 인해 중단되었습니다.

마가리타 페레이도 같은 길을 따랐습니다. 그러나 그녀는 더 민감한 도구와 새롭고 향상된 분석 방법을 마음대로 사용할 수 있었습니다. 그것이 그녀가 성공한 이유이다.

프랑슘은 인공적으로 합성된 원소로 분류됩니다. 그러나 여전히 이 원소는 자연에서 처음으로 발견되었습니다. 이것은 프랑슘-223의 동위원소입니다. 반감기는 22분에 불과하다. 지구상에 프랑스가 왜 그렇게 적은지 분명해졌습니다. 첫째, 취약성으로 인해 눈에 띄는 양으로 집중할 시간이 없으며 둘째, 형성 과정 자체가 낮은 확률로 특징 지어집니다. α- 방출로 인해 악티늄 -227 핵의 1.2 %만이 붕괴됩니다. 입자.

이런 점에서 프란슘을 인위적으로 준비하는 것이 더 수익성이 높습니다. 이미 20종의 프란슘 동위원소가 확보되었으며, 그 중 가장 오래 지속되는 것은 프란슘-223이다. 아주 적은 양의 프란슘 염을 사용하여 화학자들은 그 특성이 세슘과 매우 유사하다는 것을 증명할 수 있었습니다.

요소 번호 43, 61 및 85는 여전히 파악하기 어렵습니다. 과학자들은 이미 새로운 원소를 찾는 방법, 즉 주기율을 틀림없이 보여주는 강력한 방법을 가지고 있었지만 자연에서 그것을 찾을 수 있는 방법은 없었습니다. 이 법칙 덕분에 미지의 원소의 모든 화학적 성질이 과학자들에게 미리 알려졌습니다. 그렇다면 자연에서 이 세 가지 원소를 찾는 데 왜 실패했을까요?

물리학자들은 원자핵의 특성을 연구함으로써 원자 번호 43, 61, 85, 87번 원소에는 안정 동위원소가 존재할 수 없다는 결론에 도달했습니다. 방사성일 뿐이고 반감기가 짧으며 빨리 사라져야 합니다. 그러므로 이 모든 요소들은 인간이 인위적으로 창조한 것이다. 새로운 원소가 생성되는 경로는 주기율로 표시됩니다. 이를 사용하여 에카망간 합성 경로의 개요를 살펴보겠습니다. 이 요소 번호 43은 인공적으로 만들어진 최초의 요소입니다.

원소의 화학적 성질은 전자 껍질에 의해 결정되며 원자핵의 전하에 따라 달라집니다. 43번 원소의 핵은 43개의 양전하와 43개의 전자가 핵 주위를 돌고 있어야 합니다. 원자핵에 43개의 전하를 가진 원소를 어떻게 만들 수 있습니까? 그러한 요소가 생성되었음을 어떻게 증명할 수 있습니까?

주기율표의 어떤 원소가 43번 원소를 위한 빈 공간 근처에 있는지 자세히 살펴보겠습니다. 이는 거의 5주기의 중간에 위치합니다. 네 번째 기간의 해당 장소에는 망간이 있고 여섯 번째 기간에는 레늄이 있습니다. 따라서 43번 원소의 화학적 성질은 망간 및 레늄의 화학적 성질과 유사해야 합니다. 이 요소를 예측한 D.I. Mendeleev가 그것을 ekamanganese라고 불렀던 것은 아무것도 아닙니다. 43번째 셀의 왼쪽에는 몰리브덴이 있으며 셀 42를 차지하고 오른쪽의 44번째 셀은 루테늄입니다.

따라서 원소 번호 43을 생성하려면 42개의 전하를 갖는 원자핵의 전하 수를 하나의 기본 전하만큼 늘려야 합니다. 따라서 새로운 원소 43번을 합성하려면 몰리브덴을 출발물질로 해야 한다. 코어에는 정확히 42개의 전하가 있습니다. 가장 가벼운 원소인 수소는 하나의 양전하를 띤다. 따라서 우리는 몰리브덴과 수소의 핵반응에서 원소 번호 43을 얻을 수 있다고 예상할 수 있습니다.

43번 원소의 특성은 망간 및 레늄의 특성과 유사해야 하며, 이 원소의 형성을 탐지하고 증명하려면 화학자가 소량의 존재를 결정하는 것과 유사한 화학 반응을 사용해야 합니다. 망간과 레늄. 이것이 주기율표를 통해 인공 원소 생성 경로를 도표화하는 방법입니다.

방금 설명한 것과 똑같은 방식으로 최초의 인공 화학 원소가 1937년에 만들어졌습니다. 그것은 기술적으로, 인공적으로 생산된 최초의 원소인 테크네튬이라는 중요한 이름을 받았습니다. 이것이 테크네튬이 합성된 방식입니다. 몰리브덴 판은 사이클로트론에서 엄청난 속도로 가속된 수소의 무거운 동위원소인 중수소의 핵에 의해 강렬한 충격을 받았습니다.

매우 높은 에너지를 받은 중수소 핵이 몰리브덴 핵에 침투했습니다. 사이클로트론에서 조사한 후, 몰리브덴 플레이트를 산에 용해시켰습니다. 망간(원소 번호 43의 유사체)의 분석 결정에 필요한 동일한 반응을 사용하여 미량의 새로운 방사성 물질이 용액에서 분리되었습니다. 이것이 새로운 원소인 테크네튬이었습니다. 곧 그 화학적 성질이 자세히 연구되었습니다. 주기율표의 원소 위치와 정확히 일치합니다.

이제 테크네튬은 상당히 접근 가능해졌습니다. 원자로에서 상당히 많은 양이 형성됩니다. 테크네튬은 잘 연구되어 이미 실용화되고 있습니다. 테크네튬은 금속의 부식 과정을 연구하는 데 사용됩니다.

원소 61을 생성하는 방법은 테크네튬을 얻는 방법과 매우 유사합니다. 원소 #61은 희토류 원소여야 합니다. 61번째 셀은 네오디뮴(#60)과 사마륨(#62) 사이에 있습니다. 새로운 원소는 1938년 사이클로트론에서 네오디뮴과 중수소 핵을 충돌시켜 처음 얻었습니다. 화학적으로 61번 원소는 우라늄 핵분열의 결과로 원자로에서 형성된 파편 원소로부터 1945년에야 분리되었습니다.

이 요소는 상징적 이름인 프로메튬을 받았습니다. 이 이름은 이유 때문에 그에게 주어졌습니다. 고대 그리스 신화에는 거인 프로메테우스가 하늘에서 불을 훔쳐 사람들에게 주었다고 합니다. 이로 인해 그는 신들로부터 벌을 받았습니다. 그는 바위에 묶여 있었고 매일 거대한 독수리가 그를 괴롭혔습니다. '프로메튬'이라는 이름은 자연에서 핵분열 에너지를 훔쳐 이 에너지를 장악하는 과학의 극적인 길을 상징할 뿐만 아니라 사람들에게 끔찍한 군사적 위험에 대해 경고하기도 합니다.

프로메튬은 현재 상당한 양으로 얻어지고 있습니다. 프로메튬은 수년 동안 중단 없이 작동할 수 있는 직류 소스인 원자 배터리에 사용됩니다.

가장 무거운 할로겐화물 원소 No. 85는 유사한 방식으로 합성되었으며, 이는 비스무트(No. 83)에 헬륨 핵(No. 2)을 충돌시켜 사이클로트론에서 고에너지로 가속시켜 얻었습니다.

주기율표의 두 번째 원소인 헬륨의 핵은 두 개의 전하를 가지고 있습니다. 따라서 85번째 원소를 합성하기 위해 83번째 원소인 비스무트가 사용되었습니다. 새 요소의 이름은 아스타틴(불안정)입니다. 방사성 물질이어서 빨리 사라집니다. 그 화학적 성질도 주기율과 정확히 일치하는 것으로 밝혀졌습니다. 요오드처럼 보입니다.

초우라늄 원소.

화학자들은 자연에서 우라늄보다 무거운 원소를 찾기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 우라늄보다 원자 질량이 더 큰 새로운 "무거운" 원소의 "신뢰할 수 있는" 발견에 대한 승리의 통지가 과학 저널에 여러 번 나타났습니다. 예를 들어, 요소 번호 93은 자연에서 여러 번 "발견"되었으며 "보헤미아"와 "세콰늄"이라는 이름을 받았습니다. 그러나 이러한 "발견"은 실수의 결과로 밝혀졌습니다. 이는 연구되지 않은 특성을 지닌 알려지지 않은 새로운 원소의 미세한 흔적을 분석적으로 정확하게 결정하는 것이 어렵다는 것을 특징으로 합니다.

이러한 검색 결과는 부정적이었습니다. 왜냐하면 92번째 셀 너머에 위치해야 하는 주기율표의 셀에 해당하는 원소가 지구상에 거의 없기 때문입니다.

우라늄보다 무거운 새로운 원소를 인위적으로 얻으려는 최초의 시도는 과학 발전의 역사에서 주목할 만한 실수 중 하나와 관련이 있습니다. 중성자 플럭스의 영향으로 많은 요소가 방사성을 띠고 베타선을 방출하기 시작하는 것으로 나타났습니다. 음전하를 잃은 원자핵은 주기율표에서 한 셀 오른쪽으로 이동하고 일련 번호가 하나 더 늘어나 요소의 변형이 발생합니다. 따라서 중성자의 영향으로 더 무거운 원소가 일반적으로 형성됩니다.

그들은 우라늄에 중성자를 사용하려고 했습니다. 과학자들은 다른 원소와 마찬가지로 우라늄도 β 활성을 나타내고, β 붕괴의 결과로 더 높은 수치의 새로운 원소가 나타나기를 바랐습니다. 그는 멘델레예프 시스템의 93번째 세포를 차지할 것입니다. 이 원소는 레늄과 유사해야 한다는 의견이 제기되어 이전에는 에카레늄으로 불렸습니다.

첫 번째 실험은 이 가정을 즉시 확인하는 것처럼 보였습니다. 더욱이 이 경우에는 하나의 새로운 요소가 발생하는 것이 아니라 여러 가지 새로운 요소가 발생한다는 것이 발견되었습니다. 우라늄보다 무거운 새로운 원소 5개가 보고되었습니다. 에카레늄 외에도 에카오스뮴, 에카이리듐, 에카플라티늄 및 에카골드가 "발견"되었습니다. 그리고 모든 발견은 실수로 판명되었습니다. 그러나 그것은 놀라운 실수였습니다. 그녀는 과학을 인류 역사상 물리학의 가장 위대한 업적, 즉 우라늄 핵분열의 발견과 원자핵 에너지의 지배로 이끌었습니다.

실제로 초우라늄 원소는 발견되지 않았습니다. 이상한 새로운 원소에서 그들은 에카레늄과 에카졸드의 원소가 가져야만 하는 가정된 특성을 찾으려고 헛되이 노력했습니다. 그리고 갑자기, 이 원소들 중에서 방사성 바륨과 란타늄이 예상치 못하게 발견되었습니다. 초우라늄은 아니지만 가장 흔하지만 멘델레예프 주기율표의 중간에 위치하는 원소의 방사성 동위원소입니다.

이 예상치 못한 매우 이상한 결과가 올바르게 이해되기까지는 약간의 시간이 걸렸습니다.

주기율표의 끝에 있는 우라늄의 원자핵이 중성자의 작용으로 중간에 위치하는 원소의 핵을 형성하는 이유는 무엇입니까? 예를 들어, 중성자가 우라늄에 작용하면 주기율표의 다음 셀에 해당하는 원소가 나타납니다.

중성자를 조사한 우라늄에서 형성된 상상할 수 없을 정도로 복잡한 방사성 동위원소 혼합물에서 많은 원소가 발견되었습니다. 비록 그것들은 오랫동안 화학자들에게 알려져 있던 오래된 원소임이 밝혀졌지만, 동시에 인간이 처음으로 창조한 새로운 물질이기도 했습니다.

자연에는 우라늄이 조사될 때 발생하는 브롬, 크립톤, 스트론튬 및 아연부터 가돌리늄까지 34개 원소 중 많은 방사성 동위원소가 없습니다.

이것은 과학에서 자주 발생합니다. 가장 신비롭고 가장 복잡한 것도 해결되고 이해되면 간단하고 명확해집니다. 중성자가 우라늄 핵에 부딪히면 두 개의 조각, 즉 더 작은 질량의 두 개의 원자핵으로 쪼개집니다. 이러한 조각은 크기가 다를 수 있으므로 일반적인 화학 원소의 다양한 방사성 동위원소가 형성됩니다.

우라늄(92)의 한 원자핵은 브롬(35)과 란타늄(57)의 원자핵으로 분해되고, 다른 원자핵의 분열 파편은 크립톤(36)과 바륨(56)의 원자핵으로 판명될 수 있습니다. 결과 조각화 요소의 원자 번호의 합은 92와 같습니다.

이것이 일련의 위대한 발견의 시작이었습니다. 중성자의 충격으로 우라늄-235 원자의 핵에서 파편(질량이 더 작은 핵)이 발생할 뿐만 아니라 2~3개의 중성자가 날아간다는 사실이 곧 발견되었습니다. 그들 각각은 차례로 우라늄 핵의 핵분열을 다시 일으킬 수 있습니다. 그리고 그러한 각 분할을 통해 많은 에너지가 방출됩니다. 이것이 인간이 원자내 에너지를 지배하는 시작이었습니다.

우라늄 핵에 중성자가 조사되면 생성되는 다양한 생성물 중에서 오랫동안 눈에 띄지 않았던 최초의 진정한 초우라늄 원소 No. 93이 나중에 중성자가 우라늄-238에 작용할 때 발생했습니다. 화학적 특성 측면에서 우라늄과 매우 유사한 것으로 밝혀졌지만 전혀 유사하지 않았습니다. 우라늄보다 무거운 원소를 합성하려는 첫 번째 시도에서 예상했던 것처럼 레늄과 유사했습니다. 그러므로 그들은 그를 즉시 발견할 수 없었다.

"자연적인 화학 원소 시스템" 외부에서 인간이 만든 첫 번째 원소는 해왕성의 이름을 따서 넵투늄으로 명명되었습니다. 그것의 창조는 자연 자체가 정의한 경계를 우리에게 확장시켰습니다. 마찬가지로, 해왕성의 예측된 발견은 태양계에 대한 우리 지식의 경계를 확장했습니다.

곧 94번째 원소가 합성되었습니다. 마지막 행성의 이름을 따서 명명되었습니다. 태양계.

플루토늄이라고 불렸습니다. 멘델레예프의 주기율표에서는 태양계의 마지막 행성인 명왕성과 유사한 순서로 넵투늄을 따릅니다. 명왕성의 궤도는 해왕성 궤도 뒤에 있습니다. 원소 번호 94는 β-붕괴 동안 넵투늄에서 발생합니다.

플루토늄은 현재 원자로에서 대량으로 생산되는 유일한 초우라늄 원소입니다. 우라늄-235와 마찬가지로 중성자의 영향으로 핵분열이 가능하며 원자로의 연료로 사용됩니다.

95번 원소와 96번 원소를 아메리슘과 큐륨이라고 합니다. 그들은 또한 현재 원자로에서 생산됩니다. 두 원소 모두 방사능이 매우 높습니다. α선을 방출합니다. 이 원소의 방사능은 너무 커서 염의 농축 용액이 가열되고 끓고 어둠 속에서 매우 강하게 빛납니다.

넵투늄부터 아메리슘, 큐륨까지 모든 초우라늄 원소는 상당히 많은 양으로 얻어졌습니다. 순수한 형태의 이들은 은색 금속이며 모두 방사성이며 화학적 특성은 서로 다소 유사하지만 어떤 면에서는 눈에 띄게 다릅니다.

97번째 원소인 베르켈륨도 순수한 형태로 분리되었습니다. 이를 위해서는 순수한 플루토늄 혼합물을 원자로 내부에 배치하여 6년 동안 강력한 중성자 흐름에 노출시켜야 했습니다. 이 기간 동안 그 안에 축적된 97번 원소 수 마이크로그램이 원자로에서 제거되어 산에 용해되었으며, 가장 오래 지속되는 베르켈륨-249가 혼합물에서 분리되었습니다. 방사능이 높아 1년에 반으로 줄어듭니다. 지금까지 단지 몇 마이크로그램의 베르켈륨이 얻어졌습니다. 그러나 이 양은 과학자들이 화학적 특성을 정확하게 연구하기에 충분했습니다.

매우 흥미로운 원소는 우라늄 다음으로 여섯 번째인 98번 칼리포늄입니다. Californium은 알파 입자로 큐륨 타겟을 폭격하여 처음 생성되었습니다.

다음 두 개의 초우라늄 원소인 99와 100의 합성 이야기는 매혹적입니다. 그들은 구름과 "진흙"에서 처음 발견되었습니다. 열핵폭발에서 생성되는 물질을 연구하기 위해 비행기가 폭발 구름 속을 날아가며 퇴적물 샘플을 종이 필터에 수집했습니다. 이 퇴적물에서는 두 가지 새로운 원소의 흔적이 발견되었습니다. 보다 정확한 데이터를 얻기 위해 폭발로 인해 변형된 토양과 암석인 다량의 "먼지"가 폭발 현장에서 수집되었습니다. 이 "흙"은 실험실에서 처리되었으며 두 가지 새로운 요소가 분리되었습니다. 그들은 인류가 주로 원자 에너지를 마스터하는 방법을 발견한 과학자 A. Einstein과 E. Fermi를 기리기 위해 아인슈타인과 페르뮴으로 명명되었습니다. 아인슈타인은 질량과 에너지의 등가법칙을 생각해냈고, 페르미는 최초의 원자로를 건설했습니다. 이제 아인슈타인과 페르뮴도 실험실에서 생산됩니다.

두 번째 백의 요소.

얼마 전까지만 해도 100번째 원소의 기호가 주기율표에 포함될 것이라는 사실을 누구도 믿을 수 없었습니다.

원소의 인공 합성이 제 역할을 했습니다. 짧은 시간 동안 페르뮴은 알려진 화학 원소 목록을 닫았습니다. 이제 과학자들의 생각은 먼 곳, 즉 200대 원소로 향했습니다.

하지만 그 과정에는 쉽게 넘어갈 수 없는 장벽이 있었습니다.

지금까지 물리학자들은 주로 두 가지 방법으로 새로운 초우라늄 원소를 합성해 왔습니다. 또는 이미 합성된 초우라늄 원소와 알파 입자 및 중수소로 만들어진 표적을 향해 발사했습니다. 또는 강력한 중성자 흐름으로 우라늄이나 플루토늄을 폭격했습니다. 결과적으로, 이들 원소의 중성자가 풍부한 동위원소가 형성되었으며, 이는 여러 번의 연속적인 β-붕괴 후에 새로운 초우라늄의 동위원소로 변했습니다.

그러나 50년대 중반에는 이 두 가지 가능성이 모두 소진되었습니다. 핵반응에서는 무중력의 아인슈타이늄과 페르뮴을 얻을 수 있었기 때문에 이들로부터 목표물을 만들 수 없었습니다. 중성자 합성 방법은 또한 페르뮴 이상의 진전을 허용하지 않았습니다. 왜냐하면 이 원소의 동위원소는 베타 붕괴보다 훨씬 더 높은 확률로 자발적인 핵분열을 겪기 때문입니다. 그러한 조건에서 새로운 요소의 합성에 관해 이야기하는 것은 의미가 없다는 것이 분명합니다.

따라서 물리학자들은 목표에 필요한 최소량의 99번 원소를 축적한 후에야 다음 단계를 밟았습니다. 이것은 1955년에 일어났습니다.

과학이 당연히 자랑스러워할 수 있는 가장 주목할만한 성과 중 하나는 101번째 원소의 창조입니다.

이 원소는 화학 원소 주기율표의 위대한 창시자인 드미트리 이바노비치 멘델레예프의 이름을 따서 명명되었습니다.

멘델레비움은 다음과 같이 얻어졌다. 약 10억 개의 아인슈타인 원자로 구성된 눈에 보이지 않는 코팅이 가장 얇은 금박 조각에 적용되었습니다. 매우 높은 에너지를 가진 알파 입자는 뒷면에서 금박을 관통하여 아인슈타인 원자와 충돌하면 핵반응을 일으킬 수 있습니다. 그 결과, 101번째 원소의 원자가 형성되었습니다. 이러한 충돌로 인해 멘델레비움 원자는 금박 표면에서 튀어나와 근처의 다른 얇은 금박에 모였습니다. 이러한 독창적인 방법으로 아인슈타인과 그 붕괴 생성물의 복잡한 혼합물로부터 원소 101의 순수한 원자를 분리하는 것이 가능했습니다. 눈에 보이지 않는 플라크는 산으로 씻어내고 방사화학 연구를 거쳤습니다.

정말로 그것은 기적이었습니다. 각 개별 실험에서 101번 원소 생성을 위한 출발 물질은 약 10억 개의 아인슈타이늄 원자였습니다. 이는 10억분의 1밀리그램에 조금 못 미치는 양이며, 더 많은 양의 아인슈타이늄을 얻는 것은 불가능했습니다. 수십억 개의 아인슈타이늄 원자 중에서 알파 입자와 여러 시간 동안 충돌하는 동안 단 하나의 아인슈타이늄 원자만이 반응할 수 있으므로 새로운 원소의 원자 하나만이 형성될 수 있다는 것이 미리 계산되었습니다. 그것을 검출할 수 있을 뿐만 아니라 단 하나의 원자로부터 원소의 화학적 성질을 알아내는 방식으로 이를 수행하는 것도 필요했습니다.

그리고 그것은 끝났습니다. 실험의 성공은 계산과 기대를 뛰어넘었습니다. 한 실험에서 새로운 원소의 원자가 하나가 아니라 두 개라도 발견되는 것이 가능했습니다. 첫 번째 일련의 실험에서 총 17개의 멘델레븀 원자가 얻어졌습니다. 이것은 새로운 원소의 형성 사실, 주기율표에서의 위치를 ​​확립하고 기본적인 화학적 및 방사성 특성을 결정하기에 충분하다는 것이 밝혀졌습니다. 이는 반감기가 약 30분인 α활성소자인 것으로 밝혀졌다.

200번째 원소의 첫 번째 원소인 멘델레비움은 초우라늄 원소 합성의 길에서 일종의 이정표가 된 것으로 밝혀졌습니다. 지금까지 α 입자 조사라는 오래된 방법으로 합성 된 마지막 방법으로 남아 있습니다. 이제 더 강력한 발사체가 등장했습니다. 다양한 원소의 가속된 다중 전하 이온입니다. 몇몇 원자로부터 멘델레비움의 화학적 성질을 결정하는 것은 완전히 새로운 과학 분야, 즉 단일 원자의 물리화학의 토대를 마련했습니다.

주기율표의 원소 번호 102 No -의 기호는 괄호 안에 표시됩니다. 그리고 이 괄호 안에는 이 요소의 길고 복잡한 역사가 담겨 있습니다.

노벨륨의 합성은 1957년 노벨 연구소(스톡홀름)에서 활동하는 국제 물리학자 그룹에 의해 보고되었습니다. 처음으로 무거운 가속 이온이 새로운 원소를 합성하는 데 사용되었습니다. 이들은 13C 이온이었으며 그 흐름은 큐륨 타겟으로 향했습니다. 연구진은 원소 102의 동위원소 합성에 성공했다고 결론지었다. 노벨 연구소의 설립자이자 다이너마이트를 발명한 알프레드 노벨의 이름을 따서 명명되었습니다.

1년이 지났고 스톡홀름 물리학자들의 실험은 소련과 미국에서 거의 동시에 재현되었습니다. 그리고 놀라운 사실이 밝혀졌습니다. 소련과 미국 과학자들의 결과는 노벨 연구소의 작업이나 서로 공통점이 없었습니다. 그 누구도 스웨덴에서 수행된 실험을 반복할 수 없었습니다. 이 상황은 다소 슬픈 농담을 불러일으켰습니다. “Nobel is all the left the left”(No는 영어로 “no”를 의미함). 주기율표에 급히 올려진 기호는 원소의 실제 발견을 반영하지 않았습니다.

102번 원소의 신뢰할 수 있는 합성은 핵연구소 합동연구소 핵반응연구소의 물리학자 그룹에 의해 수행되었습니다. 1962-1967년 소련 과학자들은 102번 원소의 여러 동위원소를 합성하고 그 특성을 연구했습니다. 이 데이터에 대한 확인은 미국에서 수신되었습니다. 그러나 No 기호는 그렇게 할 권한이 없는 상태로 여전히 테이블의 102번째 셀에 있습니다.

사이클로트론의 발명가 E. 로렌스(E. Lawrence)의 이름을 딴 로렌스(Lawrence)는 기호 Lw가 있는 원소 번호 103으로 1961년 미국에서 합성되었습니다. 그러나 여기서 소련 물리학자들의 장점은 그다지 중요하지 않습니다. 그들은 몇 가지 새로운 로렌슘 동위원소를 얻었고 처음으로 이 원소의 특성을 연구했습니다. 로렌슘도 중이온을 사용하여 탄생했습니다. 캘리포늄 타겟에는 붕소 이온(또는 산소 이온이 있는 아메리슘 타겟)이 조사되었습니다.

104번 원소는 1964년 소련 물리학자들에 의해 처음으로 획득되었습니다. 플루토늄에 네온 이온을 충돌시켜 합성했습니다. 104번째 원소는 소련의 뛰어난 물리학자 이고르 바실리예비치 쿠르차토프(Igor Vasilyevich Kurchatov)를 기리기 위해 쿠르차토비움(기호 Ki)으로 명명되었습니다.

105번째와 106번째 원소도 1970년과 1974년에 소련 과학자들에 의해 처음으로 합성되었습니다. 그 중 첫 번째는 아메리슘에 네온 이온을 충돌시켜 생성된 것으로 닐스 보어(Niels Bohr)를 기리기 위해 닐스보륨(Ns)으로 명명되었습니다. 다른 하나의 합성은 다음과 같이 수행되었습니다. 납 타겟에 크롬 이온이 충격을 가했습니다. 105번과 106번 원소의 합성은 미국에서도 이루어졌습니다.

이에 대해서는 다음 장에서 알아보고, 다음 장에서 이에 대한 짧은 이야기로 마무리하겠습니다.

두 번째 백 요소의 속성을 연구하는 방법.

환상적으로 어려운 작업이 실험자들에게 직면합니다.

초기 조건은 다음과 같습니다. 새로운 원소의 원자 수량이 몇 개(수십, 많아야 수백 개)이고 수명이 매우 짧은 원자(반감기는 몇 초 또는 몇 분의 1초 단위로 측정됨)입니다. 이 원자가 정말로 새로운 원소의 원자라는 것을 증명해야 합니다(즉, 우리가 말하는 새로운 초우라늄의 동위원소를 알기 위해 Z의 값과 질량수 A의 값을 결정해야 합니다) , 가장 중요한 화학적 특성을 연구합니다.

몇 개의 원자, 보잘것없는 수명...

속도와 최고의 독창성은 과학자들의 도움을 받습니다. 그러나 새로운 요소 합성 전문가인 현대 연구자는 "벼룩을 신을 수 있는" 능력만 갖추어서는 안 됩니다. 이론에도 능통해야 합니다.

새로운 요소를 식별하는 기본 단계를 따라가 보겠습니다.

가장 중요한 전화 카드는 주로 방사성 특성입니다. 이는 알파 입자 방출 또는 자연 핵분열일 수 있습니다. 각 α 활성 핵은 α 입자의 특정 에너지 값을 특징으로 합니다. 이러한 상황을 통해 알려진 핵을 식별하거나 새로운 핵이 발견되었다는 결론을 내릴 수 있습니다. 예를 들어, 과학자들은 α 입자의 특성을 연구함으로써 102번째와 103번째 원소의 합성에 대한 신뢰할 만한 증거를 얻을 수 있었습니다.

핵분열로 인해 생성된 에너지 조각 핵은 조각의 에너지가 훨씬 높기 때문에 알파 입자보다 탐지하기가 훨씬 쉽습니다. 이를 등록하려면 특수한 유형의 유리로 만든 판이 사용됩니다. 파편은 음반 표면에 약간 눈에 띄는 흔적을 남깁니다. 그런 다음 플레이트는 화학적 처리(에칭)를 거쳐 현미경으로 주의 깊게 검사됩니다. 유리는 불산에 용해됩니다.

파편으로 껍질을 벗긴 유리판을 불산 용액에 넣으면 파편이 부딪힌 곳에서 유리가 더 빨리 용해되고 구멍이 생깁니다. 그 크기는 파편이 남긴 원래 흔적보다 수백 배 더 큽니다. 웰은 낮은 배율의 현미경으로 관찰할 수 있습니다. 기타 방사성 방사선은 유리 표면에 손상을 덜 일으키며 에칭 후에는 보이지 않습니다.

Kurchatov 합성의 저자는 새로운 원소를 식별하는 과정에 대해 다음과 같이 말합니다. "실험이 진행 중입니다. 40시간 동안 네온 핵이 40시간 동안 지속적으로 플루토늄 표적을 폭격합니다. 테이프는 합성 핵을 운반합니다. 마지막으로 사이클로트론이 꺼지고 유리판은 처리를 위해 실험실로 옮겨지며 그 위치에서 6개의 트랙이 감지됩니다. 0.1초에서 0.5초 사이의 시간 간격을 유지합니다.

그리고 동일한 연구자들이 쿠르차토비움과 닐스보륨의 화학적 성질을 평가하는 방법에 대해 이야기하는 방법은 다음과 같습니다. "원소 번호 104의 화학적 특성을 연구하는 계획은 다음과 같습니다. 반동 원자는 표적에서 질소 흐름으로 빠져나와 질소 흐름에서 억제된 다음 염소화됩니다. 염소가 있는 104번째 원소의 화합물은 특수한 물질을 통해 쉽게 침투합니다. 그러나 모든 악티늄족은 통과하지 못합니다. 만약 104번째 원소가 악티늄족에 속했다면, 이는 필터에 의해 유지되었을 것입니다. 그러나 연구에 따르면 104번째 원소는 하프늄의 화학적 유사체인 것으로 나타났습니다. 새로운 원소로 주기율표를 채우는 방향으로 나아가세요.

그런 다음 Dubna에서 원소 105의 화학적 특성을 연구했습니다. 염화물은 염화하프늄보다 낮지만 염화니오븀보다 높은 온도에서 목표물로부터 이동하는 튜브 표면에 흡착되는 것으로 나타났습니다. 화학적 성질이 탄탈륨과 유사한 원소의 원자만이 이런 식으로 거동할 수 있습니다. 주기율표를 보세요: 탄탈륨의 화학적 유사체 - 원소 번호 105! 따라서 105번째 원소 원자 표면의 흡착 실험을 통해 그 성질이 주기율표에서 예측한 것과 일치한다는 것이 확인됐다."

초중원소의 원자핵 존재에도 제한이 있습니다. Z > 92인 원소는 자연 조건에서는 발견되지 않았습니다. 액체 방울 모델을 사용한 계산은 Z2/A ≒ 46(대략 요소 112)인 핵에 대한 핵분열 장벽의 소멸을 예측합니다. 초중핵 합성 문제에서는 두 가지 쟁점이 구분되어야 한다.

1. 초중핵은 어떤 특성을 가져야 합니까? 이 Z와 N 영역에 마법의 숫자가 있을까요? 초중핵의 주요 붕괴 채널과 반감기는 무엇입니까?
2. 초중핵, 충격 핵의 유형, 예상 단면적 값, 예상되는 화합물 핵의 여기 에너지 및 탈여기 채널을 합성하려면 어떤 반응을 사용해야 합니까?

초중핵의 형성은 표적 핵과 입사 입자의 완전한 융합의 결과로 발생하기 때문에 충돌하는 두 핵이 복합 핵으로 융합되는 과정의 역학을 설명하는 이론적 모델을 만드는 것이 필요합니다.
초중원소 합성 문제는 Z,N = 8, 20, 28, 50, 82, N = 126(마법수)인 핵이 다양한 방사성 붕괴 방식에 대해 안정성이 증가한다는 사실과 밀접한 관련이 있습니다. 이 현상은 쉘 모델의 프레임워크 내에서 설명됩니다. 매직 넘버는 채워진 쉘에 해당합니다. 당연히 Z와 N에 다음과 같은 마법의 숫자가 존재하는지에 대한 의문이 제기됩니다. N > 150, Z > 101인 원자핵의 N-Z 다이어그램 영역에 마법 숫자가 존재한다면 초중핵은 반감기가 증가하여 관찰되어야 합니다. 즉. 안정의 섬이 있어야 합니다. 이번 연구에서는 스핀-궤도 상호작용을 고려한 우즈-색슨 전위를 이용해 수행한 계산을 바탕으로 Z=114인 핵, 즉 다음 핵의 경우 핵의 안정성이 증가할 것으로 예상되는 것으로 나타났다. 채워진 양성자 껍질은 Z = 114에 해당하고, 채워진 중성자 껍질은 숫자 N에 해당합니다. ~ 184. 닫힌 껍질은 핵분열 장벽의 높이를 크게 증가시켜 핵의 수명을 늘릴 수 있습니다. 따라서 이 핵 영역(Z = 114, N ~ 184) 안정의 섬을 찾아야 합니다. 작업에서도 동일한 결과가 독립적으로 얻어졌습니다.
Z = 101–109인 핵은 1986년 이전에 발견되었으며 다음과 같이 명명되었습니다: 101 - Md(Menelevium), 102 - No(Nobelium), 103 - Lr(Lawrencium), 104 - Rf(Rutherfordium, 106 - Sg(Seaborgium), 107 - Ns(Nielsborium), 108 - Hs(Hassium), 109 - Mt(Meitnerium) 1997년에 수많은 중원소 동위원소(102-105)를 발견한 Dubna 연구자들의 장점을 고려하여, 순수 응용 화학 총회에서 Z = 105인 원소에 Dubnium(Db)이라는 이름이 지정되었습니다. 이 원소는 이전에 Ha(Hannium)라고 불렸습니다.

쌀. 12.3. 동위원소 Ds(Z = 110), Rg(Z = 111), Cn(Z = 112)의 붕괴 사슬.

초중핵 연구의 새로운 단계는 등록 효율성이 크게 향상되고 초중핵을 관찰하는 기술이 개선된 1994년에 시작되었습니다. 그 결과 동위원소 Ds(Z=110), Rg(Z=111), Cn(Z=112)이 발견됐다.
초중핵을 얻기 위해 50 Ti, 51 V, 58 Fe, 62 Ni, 64 Ni, 70 Zn 및 82 Se의 가속 빔이 사용되었습니다. 동위원소 208 Pb 및 209 Bi가 표적으로 사용되었습니다. 110번 원소의 다양한 동위원소는 그 이름을 딴 핵반응연구소에서 합성되었습니다. G.N. 반응 244 Pu(34 S,5n) 272 110을 사용하고 GSI(Darmstadt)에서 반응 208 Pb(62 Ni,n) 269 110을 사용하는 Flerov. 동위원소 269 Ds, 271 Ds, 272 Rg 및 277 Cn은 다음과 같이 기록되었습니다. 붕괴 사슬에 연결됩니다(그림 12.3).
초중원소 생산에서 중요한 역할은 화학원소의 예상 특성과 화학원소가 형성될 수 있는 반응을 계산하는 이론적 모델에 의해 수행됩니다.
다양한 이론적 모델을 바탕으로 초중핵의 붕괴 특성을 계산했습니다. 그러한 계산의 결과가 그림 1에 나와 있습니다. 12.4. 짝수-짝수 초중핵의 반감기는 자발적 핵분열(a), α-붕괴(b), β-붕괴(c) 및 가능한 모든 붕괴 과정(d)에 대해 제공됩니다. 자연분열과 관련하여 가장 안정적인 핵(그림 12.4a)은 Z = 114이고 N = 184인 핵입니다. 이 경우 자연분열과 관련된 반감기는 ~10 16 년입니다. 가장 안정한 동위원소와 6~8개의 중성자가 다른 114번 원소의 동위원소의 경우 반감기는
10~15배 정도. α-붕괴에 대한 반감기는 그림 1에 나와 있습니다. 12.5b. 가장 안정적인 코어는 Z = 114 및 N = 184(T 1/2 = 10 15년) 영역에 위치합니다.
β-붕괴에 대해 안정한 핵은 그림 1에 나와 있습니다. 12.4v에 검은 점이 있습니다. 그림에서. 그림 12.4d는 중앙 윤곽선 내부에 위치한 짝수-짝수 핵의 총 반감기가 ~10 5 년임을 보여줍니다. 따라서 모든 유형의 붕괴를 고려한 결과 Z = 110 및 N = 184 근처의 핵이 "안정성의 섬"을 형성하는 것으로 나타났습니다. 294 110 핵의 반감기는 약 10 9 년입니다. 쉘 모델에 의해 예측된 Z 값과 매직 넘버 114 사이의 차이는 핵분열(Z = 114인 핵이 가장 안정함)과 α-붕괴(Z가 더 낮은 핵이 상대적으로 안정함) 사이의 경쟁과 관련이 있습니다. 안정적인). 홀짝수 핵과 짝수홀수 핵은 상대적으로 반감기가 있습니다.
α-붕괴와 자연분열은 증가하고, β-붕괴와 관련하여 감소합니다. 위의 추정치는 계산에 사용된 매개변수에 크게 의존하며 실험적 탐지에 충분한 수명을 가진 초중핵의 존재 가능성을 나타내는 지표로만 간주될 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

쌀. 12.4. 짝수-짝수 초중핵에 대해 계산된 반감기(숫자는 반감기를 연 단위로 나타냄):
a - 자연 핵분열 관련, b - α-붕괴, c - 전자 포획 및 β-붕괴, d - 모든 붕괴 과정에 대해

초중핵의 평형 형태와 반감기에 대한 또 다른 계산 결과가 그림 1에 나와 있습니다. 12.5, 12.6. 그림에서. 그림 12.5는 Z = 104-120인 핵의 중성자와 양성자 수에 대한 평형 변형 에너지의 의존성을 보여줍니다. 변형 에너지는 평형 상태와 구형 상태의 핵 에너지 간의 차이로 정의됩니다. 이 데이터로부터 Z = 114 및 N = 184 영역에는 바닥 상태에서 구형 모양을 갖는 핵이 있어야 한다는 것이 분명합니다. 현재까지 발견된 모든 초중핵(그림 12.5에 어두운 다이아몬드로 표시됨)은 변형되었습니다. 밝은 다이아몬드는 β-붕괴에 대해 안정적인 핵을 보여줍니다. 이들 핵은 α 붕괴 또는 핵분열에 의해 붕괴되어야 합니다. 주요 붕괴 채널은 α-붕괴여야 합니다.

짝수-짝수 β-안정 동위원소의 반감기는 그림 1에 나와 있습니다. 12.6. 이러한 예측에 따르면 대부분의 핵의 반감기는 이미 발견된 초중핵(0.1~1ms)에서 관찰된 것보다 훨씬 더 길 것으로 예상됩니다. 예를 들어, 292 Ds 핵의 경우 수명은 ~51년으로 예측됩니다.
따라서 현대 현미경 계산에 따르면 초중핵의 안정성은 중성자 마법수 N = 184에 가까워질수록 급격히 증가합니다. 최근까지 Z = 112 Cn(코페르니슘) 원소의 유일한 동위원소는 동위원소 277 Cn이었습니다. 반감기는 0.24ms입니다. 더 무거운 동위원소인 283 Cn은 저온 핵융합 반응인 48 Ca + 238 U에서 합성되었습니다. 조사 시간은 25일이었습니다. 타겟에 있는 총 48개의 Ca 이온 수는 3.5·10 18 입니다. 생성된 동위원소 283 Cn의 자발적인 핵분열로 해석되는 두 가지 사례가 기록되었습니다. 이 새로운 동위원소의 예상 반감기는 T 1/2 = 81초입니다. 따라서 277 Cn 동위원소에 비해 283 Cn 동위원소의 중성자 수가 6 단위 증가하면 수명이 5배 정도 증가한다는 것이 분명합니다.
그림에서. 12.7 연구에서 가져온 실험적으로 측정된 α-붕괴 기간은 핵의 껍질 구조를 고려하지 않고 액체 방울 모델을 기반으로 한 이론적 계산 결과와 비교됩니다. 우라늄의 가벼운 동위원소를 제외하고 모든 중핵의 경우 껍질 효과로 인해 대부분의 핵에서 반감기가 2~5배 증가한다는 것을 알 수 있습니다. 핵의 껍질 구조는 상대적으로 자발적인 핵분열의 반감기에 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다. Pu 동위원소의 반감기 증가는 몇 자릿수이며 260 Sg 동위원소의 경우 증가합니다.

쌀. 12.7. 핵의 껍질 구조를 고려하지 않고 액체 방울 모델을 기반으로 한 초우라늄 원소의 실험적으로 측정된(● exp) 및 이론적으로 계산된(○ Y) 반감기. 위쪽 그림은 α 붕괴의 반감기이고, 아래쪽 그림은 자연분열의 반감기입니다.

그림에서. 그림 12.8은 다양한 이론적 모델의 예측과 비교하여 시보듐 동위원소 Sg(Z = 106)의 측정된 수명을 보여줍니다. 주목할 만한 점은 N = 164인 동위원소의 수명이 N = 162인 동위원소의 수명에 비해 거의 10배 정도 감소한다는 것입니다.
안정도에 가장 가까운 접근은 76 Ge + 208 Pb 반응에서 달성될 수 있습니다. 핵융합 반응에 이어 γ 양자 또는 단일 중성자가 방출되면 초중비, 거의 구형에 가까운 핵이 형성될 수 있습니다. 추정에 따르면, 생성된 284 114 핵은 반감기가 ~ 1 ms인 α 입자의 방출과 함께 붕괴되어야 합니다. N = 162 영역에서 껍질의 점유에 대한 추가 정보는 271 Hs 및 267 Sg 핵의 α 붕괴를 연구하여 얻을 수 있습니다. 이 핵의 반감기는 1분으로 예상됩니다. 그리고 1시간. 핵 263 Sg, 262 Bh, 205 Hs, 271,273 Ds의 경우 이성질체가 예상되며, 그 이유는 변형된 핵에 대해 N = 162 영역에서 j = 1/2 및 j = 13/2인 하위 껍질이 채워지기 때문입니다. 지상 상태.

그림에서. 그림 12.9는 입사 이온 50 Ti 및 56 Fe와 타겟 핵 208 Pb의 융합 반응을 위한 원소 Rf(Z = 104) 및 Hs(Z = 108) 형성 반응에 대해 실험적으로 측정된 여기 함수를 보여줍니다.
생성된 복합핵은 하나 또는 두 개의 중성자를 방출하여 냉각됩니다. 중이온 융합 반응의 여기 기능에 대한 정보는 초중핵을 얻는 데 특히 중요합니다. 중이온의 핵융합 반응에서는 쿨롱력과 표면장력의 영향을 정확하게 균형잡는 것이 필요합니다. 입사 이온의 에너지가 충분히 높지 않으면 최소 접근 거리는 쌍성 핵 시스템의 병합에 충분하지 않습니다. 입사 입자의 에너지가 너무 높으면 결과 시스템은 높은 여기 에너지를 가지며 조각으로 분해될 가능성이 높습니다. 효과적인 융합은 충돌하는 입자의 다소 좁은 에너지 범위에서 발생합니다.

그림 12.10. 64 Ni와 208 Pb의 융합 가능성 다이어그램.

최소 수의 중성자(1~2)를 방출하는 핵융합 반응이 특히 중요합니다. 합성된 초중핵에서는 가능한 가장 큰 N/Z 비율을 갖는 것이 바람직합니다. 그림에서. 그림 12.10은 64 Ni + 208 Pb → 272 Ds 반응에서 핵의 융합 가능성을 보여줍니다. 가장 간단한 추정치는 핵융합에 대한 터널 효과의 확률이 ~10-21이며 이는 관측된 단면 값보다 상당히 낮다는 것을 보여줍니다. 이는 다음과 같이 설명될 수 있습니다. 핵 중심 사이의 14fm 거리에서 236.2MeV의 초기 운동 에너지는 쿨롱 전위에 의해 완전히 보상됩니다. 이 거리에서는 핵 표면에 위치한 핵만 접촉합니다. 이 핵자의 에너지는 낮습니다. 따라서 핵자 또는 핵자 쌍이 한 핵의 궤도를 떠나 파트너 핵의 자유 상태로 이동할 확률이 높습니다. 입사 핵에서 표적 핵으로의 핵자 이동은 이중 마법 납 동위원소 208 Pb가 표적으로 사용되는 경우에 특히 매력적입니다. 208 Pb에서는 양성자 하위 껍질 h 11/2와 중성자 하위 껍질 h 9/2 및 i 13/2가 채워져 있습니다. 처음에 양성자 이동은 양성자-양성자 인력에 의해 자극되고, h 9/2 서브쉘을 채운 후에는 양성자-중성자 인력에 의해 자극됩니다. 마찬가지로, 중성자는 이미 채워진 하위 껍질 i 13/2의 중성자에 이끌려 자유 하위 껍질 i 11/2로 이동합니다. 짝짓기 에너지와 큰 궤도 각모멘트로 인해 한 쌍의 핵자 이동이 단일 핵자 이동보다 더 가능성이 높습니다. 64 Ni 208 Pb에서 두 개의 양성자가 이동한 후 쿨롱 장벽은 14 MeV만큼 감소하여 상호 작용하는 이온의 더 가까운 접촉과 핵자 이동 과정의 지속을 촉진합니다.
[V.V. 볼코프. 깊은 비탄성 전달의 핵 반응. M. Energoizdat, 1982; V.V. 볼코프. Izv. 소련 과학 아카데미, 물리적 시리즈, 1986, vol. 1879] 핵융합 반응의 메커니즘이 자세히 연구되었습니다. 이미 포획 단계에서 입사 입자의 운동 에너지가 완전히 소멸된 후 이중 핵 시스템이 형성되고 핵 중 하나의 핵이 점차적으로 껍질별로 다른 핵으로 전달되는 것으로 나타났습니다. 즉, 핵의 껍질 구조가 복합핵의 형성에 중요한 역할을 한다는 것이다. 이 모델을 기반으로, 복합 핵의 여기 에너지와 저온 핵융합 반응에서 원소 Z = 102-112의 형성에 대한 단면을 아주 잘 설명하는 것이 가능했습니다.
따라서 초우라늄 원소 Z = 107-112 합성의 진전은 마법 동위원소 208 Pb 및 209 Bi에 Z = 22-30인 이온이 조사되는 저온 핵융합 반응의 "발견"과 관련이 있습니다. 상온 핵융합 반응에서 형성된 핵은 중성자 1개의 방출로 인해 약하게 가열되고 냉각됩니다. 이것이 Z = 107-112인 화학 원소의 동위원소가 처음으로 얻은 방법입니다. 이 화학 원소는 1978~1998년에 획득되었습니다. 독일 다름슈타트의 GSI 연구 센터에 특별히 제작된 가속기입니다. 그러나 이 방법을 사용하여 더 무거운 핵으로 더 나아가는 것은 충돌하는 핵 사이의 잠재적 장벽이 증가하기 때문에 어려운 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 초중핵을 생성하는 또 다른 방법이 Dubna에서 구현되었습니다. 인공적으로 얻은 화학 원소인 플루토늄 Pu(Z = 94), 아메리슘 Am(Z = 95), 큐륨 Cm(Z = 96), 베르켈륨 Bk(Z = 97) 및 칼리포르늄 Cf(Z = 98) 중 가장 무거운 동위원소가 사용되었습니다. 목표로. 칼슘 동위원소 48 Ca(Z = 20)가 가속 이온으로 선택되었습니다. 반동 핵 분리기 및 검출기의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 12.11.

쌀. 12.11. 초중원소 합성 실험이 Dubna에서 수행되는 반동 핵 분리기의 개략도.

반동 핵의 자기 분리기는 반응 부산물의 배경을 10 5 –10 7 배 감소시킵니다. 반응 생성물은 위치 감지 실리콘 검출기를 사용하여 기록되었습니다. 반동 핵의 에너지, 좌표 및 비행 시간이 측정되었습니다. 정지 후, 감지된 붕괴 입자의 모든 후속 신호는 이식된 핵의 정지 지점에서 나와야 합니다. 생성된 기술을 통해 검출기에 정지된 초중핵과 그 붕괴 생성물 사이의 연결을 높은 수준의 신뢰성(약 100%)으로 설정할 수 있었습니다. 이 기술을 사용하면 초중량 요소는 다음과 같습니다.
Z = 110–118(표 12.2)
표 12.2는 Z = 110–118인 초중화학 원소의 특성을 보여줍니다. 질량수 A, m - 질량수 A, 스핀 패리티 JP, 핵 결합 에너지 Est, 특정 결합 에너지 ε를 갖는 동위원소에 이성질체 상태의 존재, 중성자 분리 에너지 B n 및 양성자 B p , 반감기 T 1/2 및 주요 붕괴 채널.
화학 원소 Z > 112에는 아직 이름이 없으며 허용되는 국제 표기법으로 제공됩니다.

표 12.2

초중화학원소의 특성 Z = 110–118

오전 XX시	일본	무게 커널, MeV	E 스트리트, MeV	ε, MeV	비엔, MeV	BP, MeV	티 1/2	감쇠 모드
Z = 110 − 다름스타튬
DS-267		248787.19	1934.5	7.2		0.7	2.8AC	α ≒100%
DS-268	0 +	249718.08	1943.2	7.3	8.7	1.3	100AC	α ≈
DS-269		250650.86	1950.0	7.2	6.8	1.3	179AC	α 100%
DS-270	0 +	251581.97	1958.4	7.3	8.5		0.10ms	α 100%, SF< 0.20%
DS-270-m		251583.07	1957.3	7.2			6.0ms	α >70%, IT ≤ 30%
Ds-271		252514.72	1965.2	7.3	6.8	2.2	1.63ms	α ≒100%
Ds-271-m		252514.72	1965.2	7.3			69ms	IT?, α >0%
Ds-272	0 +	253446.46	1973.1	7.3	7.8	2.5	1초	SF
Ds-273		254380.32	1978.8	7.2	5.7	2.5	0.17ms	α ≒100%
DS-274	0 +	255312.45	1986.2	7.2	7.4	3.0	2초	α?, SF?
Ds-275		256246.44	1991.8	7.2	5.6	2.9	2초	α?
DS-276	0 +	257178.73	1999.1	7.2	7.3	3.2	5초	SF?, α?
Ds-277		258112.63	2004.7	7.2	5.7	3.1	5초	α?
DS-278	0 +	259044.92	2012.0	7.2	7.3		10초	SF?, α?
Ds-279		259978.62	2017.9	7.2	5.9		0.18초	SF ≒90%, α ≒10%
Ds-281		261844.60	2031.0	7.2			9.6초	SF 100%
Z =111 − 뢴트게늄
Rg-272		253452.75	1965.5	7.2		0.2	3.8ms	α ≒100%
Rg-273		254384.34	1973.5	7.2	8.0	0.4	5ms	α?
Rg-274		255317.74	1979.6	7.2	6.2	0.9	6.4ms	α ≒100%
Rg-275		256249.53	1987.4	7.2	7.8	1.2	10ms	α?
Rg-276		257183.22	1993.3	7.2	5.9	1.5	100ms	SF?, α?
Rg-277		258115.72	2000.4	7.2	7.1	1.3	1초	α?, SF?
Rg-278		259049.11	2006.5	7.2	6.2	1.8	4.2ms	α 100%, SF
Rg-279		259981.41	2013.8	7.2	7.3	1.8	0.17초	α ≒100%
Rg-280		260914.80	2020.0	7.2	6.2	2.1	3.6초	α ≒100%
Rg-281		261847.09	2027.2	7.2	7.3		1m	α?, SF?
Rg-282		262780.59	2033.3	7.2	6.1	2.3	4m	SF?, α?
Rg-283		263712.98	2040.5	7.2	7.2		10m	SF?, α?
Z = 112 − 코페르니슘
Cn-277		258119.32	1995.5	7.2		2.2	0.69ms	α ≒100%
Cn-278	0 +	259051.20	2003.1	7.2	7.7	2.8	10ms	SF?, α?
Cn -279		259984.69	2009.2	7.2	6.1	2.7	0.1초	SF?, α?
Cn -280	0 +	260916.69	2016.8	7.2	7.6	3.0	1초	α?, SF?
Cn-282	0 +	262782.18	2030.4	7.2		3.2	0.50ms	SF 100%
Cn-283		263715.57	2036.6	7.2	6.2	3.3	4.0초	α ≥90%, SF ≤10%
Cn-284	0 +	264647.66	2044.1	7.2	7.5	3.6	101ms	SF 100%
Cn -285		265580.76	2050.5	7.2	6.5		34초	α ≒100%
Z=113
Uut-278							0.24ms	α 100%
Uut-283		263719.46	2031.4	7.2		1.0	100ms	α 100%
Uut-284		264652.45	2038.0	7.2	6.6	1.4	0.48초	α ≒100%
Uut-285		265584.55	2045.5	7.2	7.5	1.4	2m	α?, SF?
Uut-286		266517.64	2051.9	7.2	6.5	1.4	5m	α?, SF?
Uut-287		267449.64	2059.5	7.2	7.6		20m	α?, SF?
Z=114
우크-286	0 +	266520.33	2048.0	7.2		2.5	0.16초	SF ≒60%, α ≒40%
우크-287		267453.42	2054.4	7.2	6.5	2.5	0.51초	α ≒100%
우크-288	0 +	268385.02	2062.4	7.2	8.0	2.9	0.80초	α ≒100%
우크-289		269317.91	2069.1	7.2	6.7		2.7초	α ≒100%
Z=115
업-287		267458.11	2048.4	7.1		0.5	32ms	α 100%
업-288		268390.81	2055.3	7.1	6.9	0.9	87ms	α 100%
업-289		269322.50	2063.2	7.1	7.9	0.8	10초	SF?, α?
업-290		270255.30	2070.0	7.1	6.8	0.9	10초	SF?, α?
업-291		271187.09	2077.7	7.1	7.8		1m	α?, SF?
Z=116
으어-290	0 +	270258.98	2065.0	7.1		1.8	15ms	α ≒100%
으어-291		271191.78	2071.7	7.1	6.8	1.8	6.3ms	α 100%
으어-292	0 +	272123.07	2080.0	7.1	8.3	2.3	18ms	α ≒100%
으어-293							53ms	α ≒100%
Z=117
Uus-291		271197.37	2064.9	7.1		-0.1	10ms	SF?, α?
Uus-292		272129.76	2072.0	7.1	7.2	0.3	50ms	SF?, α?
Z=118
우오-294	0 +						1.8ms	α ≒100%

그림에서. 그림 12.12는 합성 반응에서 얻은 Z = 110-118인 모든 알려진 가장 무거운 동위원소를 보여주며, 이는 실험적으로 측정된 반감기를 나타냅니다. 안정성 섬의 이론적으로 예측된 ​​위치도 여기에 표시됩니다(Z = 114, N = 184).

쌀. 12.12. 요소 Z = 110–118의 N-Z 다이어그램.

얻은 결과는 이중 마법핵(Z = 114, N = 184)에 접근함에 따라 동위원소의 안정성이 증가한다는 것을 분명히 나타냅니다. Z = 110 및 112인 핵에 7~8개의 중성자를 추가하면 반감기가 2.8(Ds-267)에서 10s(Ds-168, Ds 271)로 증가합니다. 반감기는 T 1/2(272 Rg, 273 Rg) ≒ 4–5 ms가 T 1/2(283 Rg) ≒ 10분으로 증가합니다. Z = 110–112 원소의 가장 무거운 동위원소에는 170개의 중성자가 포함되어 있으며 이는 여전히 마법수 N = 184와는 거리가 멀습니다. Z > 111 및 N > 172인 모든 가장 무거운 동위원소는 주로 다음의 결과로 붕괴됩니다.
α-붕괴, 자발적 핵분열 - 더 드물게 붕괴됩니다. 이러한 결과는 이론적 예측과 잘 일치합니다.
이름을 딴 핵반응연구소에서. G.N. Flerov(Dubna)는 Z = 114인 원소를 합성했습니다. 반응식을 사용했습니다.

289 114 핵의 식별은 일련의 α 붕괴를 사용하여 수행되었습니다. 동위원소의 반감기에 대한 실험적 평가 289 114 ~30초. 얻은 결과는 이전에 수행한 계산과 잘 일치합니다.
반응 48 Cu + 244 Pu에서 원소 114를 합성하는 동안 Z = 114인 동위원소의 최대 수율이 3개의 중성자가 증발하는 채널에서 관찰되었습니다. 이 경우, 복합핵(289,114)의 여기 에너지는 35MeV였다.
248 Cm + 48 Ca → 296 116 반응에서 형성된 296 116 핵에서 발생하는 이론적으로 예측된 ​​일련의 붕괴가 그림 12.13에 나와 있습니다.

쌀. 12.13. 핵 붕괴 다이어그램 296 116.

동위원소 296 116은 4개의 중성자 방출의 결과로 냉각되어 동위원소 292 116으로 변합니다. 그런 다음 5% 확률로 두 번의 연속 e-포획의 결과로 동위원소 292 114로 변합니다. 결과적으로 α 붕괴(T 1/2 = 85일) 동위원소 292 114가 동위원소 288 112로 변합니다. 동위원소 288 112의 형성도 채널을 통해 발생합니다.

두 사슬에서 생성된 최종 핵 288 112 은 약 1시간의 반감기를 갖고 자발적인 핵분열에 의해 붕괴됩니다. 대략 10%의 확률로 동위원소 288(114)의 α-붕괴의 결과로 동위원소(284)(112)가 형성될 수 있습니다. 위의 주기와 붕괴 채널은 계산에 의해 얻어졌습니다.
그림에서. 그림 12.14는 Dubna의 실험에서 측정된 동위원소 288115의 일련의 연속적인 α-붕괴를 보여줍니다. ER은 위치 감지 실리콘 탐지기에 이식된 반동 핵의 에너지입니다. 세 가지 실험에서 α-붕괴의 반감기와 에너지가 잘 일치한다는 것을 알 수 있는데, 이는 α 입자의 스펙트럼 측정을 사용하여 초중원소를 식별하는 방법의 신뢰성을 나타냅니다.

쌀. 12.14. Dubna의 실험에서 측정된 동위원소 288115의 일련의 연속적인 α-붕괴.

Z = 118인 실험실에서 생성된 가장 무거운 원소가 이 반응에서 합성되었습니다.

48 Ca + 249 Cf → 294 118 + 3n.

쿨롱 장벽 근처의 이온 에너지에서 원소 118이 형성되는 세 가지 경우가 관찰되었습니다. 294,118개의 핵이 실리콘 검출기에 이식되었으며 일련의 연속적인 α 붕괴가 관찰되었습니다. 요소 118의 형성을 위한 단면적은 ~2피코반이었습니다. 동위원소 293118의 반감기는 120ms입니다.
그림에서. 그림 12.15는 이론적으로 계산된 동위원소 293 118의 연속적인 α-붕괴 사슬과 α-붕괴의 결과로 형성된 딸핵의 반감기를 보여줍니다.

쌀. 12.15. 동위원소 293 118의 연속적인 α-붕괴의 사슬.
α-붕괴의 결과로 형성된 딸핵의 평균 수명이 제공됩니다.

중이온과의 반응으로 초중원소가 형성될 수 있는 다양한 가능성을 분석할 때 다음과 같은 상황을 고려해야 합니다.

1. 양성자 수에 대한 중성자 수의 비율이 충분히 큰 핵을 생성해야 합니다. 따라서 N/Z가 큰 중이온을 입사입자로 선택해야 합니다.
2. 생성된 복합핵은 낮은 여기 에너지와 작은 각운동량을 갖는 것이 필요합니다. 그렇지 않으면 핵분열 장벽의 유효 높이가 감소하기 때문입니다.
3. 생성된 핵은 구형에 가까운 모양을 갖는 것이 필요합니다. 왜냐하면 약간의 변형이라도 초중핵의 급속한 분열로 이어질 것이기 때문입니다.

초중핵을 생성하는 매우 유망한 방법은 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es와 같은 반응입니다. 그림에서. 그림 12.16은 가속된 238 U 이온을 사용하여 248 Cm, 249 Cf 및 254 Es 표적에 조사하는 동안 초우라늄 원소가 형성되는 추정 단면적을 보여줍니다. 이러한 반응에서, Z > 100인 원소의 형성에 대한 단면에 대한 첫 번째 결과는 연구 중인 반응의 수율을 높이기 위해 반응 생성물이 남아 있도록 목표 두께를 선택했습니다. 목표. 조사 후 개별 화학 원소가 타겟에서 분리되었습니다. α-붕괴 생성물과 핵분열 파편은 몇 달에 걸쳐 얻은 샘플에 기록되었습니다. 가속된 우라늄 이온을 사용하여 얻은 데이터는 가벼운 충격 이온에 비해 무거운 초우라늄 원소의 수율이 증가한다는 것을 분명히 나타냅니다. 이 사실은 초중핵 융합 문제를 해결하는 데 매우 중요합니다. 적절한 목표를 설정하는 데 어려움이 있음에도 불구하고 높은 Z를 향한 진전에 대한 예측은 매우 낙관적입니다.

쌀. 12.16. 238 U와 248 Cm, 249 Cf 및 254 Es의 반응에서 초우라늄 원소 형성에 대한 단면적 추정

최근 몇 년간 초중핵 분야의 발전은 놀랍도록 인상적이었습니다. 그러나 안정의 섬을 발견하려는 모든 시도는 지금까지 성공하지 못했습니다. 그에 대한 수색은 집중적으로 계속되고 있습니다.
원자핵의 껍질 구조는 초중핵의 안정성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 마법의 숫자 Z ≒ 114 및 N ≒ 184가 실제로 존재한다면 원자핵의 안정성이 크게 증가할 수 있습니다. α-붕괴의 결과로 초중핵의 붕괴가 일어난다는 점도 중요하며, 이는 새로운 초중핵을 검출하고 식별하기 위한 실험 방법 개발에 중요합니다.

주기율표에서 수소의 위치

수소 – 가장 흔한 화학 원소이자 가장 가볍습니다. 일련 번호는 1입니다. 주기율표에서는 첫 번째 기간에 있습니다. 속성을 고려하여 1A 그룹과 7A 그룹 모두에 배치됩니다. 질문이 생깁니다 - 왜?

수소 핵은 하나의 양성자로 구성되며, 그 주위를 전자 하나가 회전합니다. 전자식 1초 1 . 수소 분자는 공유 비극성 결합으로 연결된 두 개의 원자로 구성됩니다. H 2는 가장 가벼운 가스입니다. 무색, 무취입니다.

수소는 화학적으로 활성인 물질입니다. 그는 다음과 같은 역할을 할 수 있습니다. 환원제와 산화제.

1) 일부 금속에서는 수소화물을 형성합니다.

2Na+H 2 = 2NaH, 여기에서는 수소는 산화제이다 시간 0 + 1 이자형 - → 시간 -1

할로겐 - 7A 족의 비금속 상호 작용 중에 유사한 과정이 발생합니다

2Na+Cl2 =2NaCl

따라서 수소는 7A족에 속한다.

2) 수소보다 더 강한 산화 특성을 나타내는 비금속

여기서는 H 2 +Cl 2 =2HCl 수소는 환원제이다 시간 0 - 1 이자형 - → 시간 +1

알칼리 금속(1A족 금속)의 상호 작용 중에 유사한 과정이 발생합니다.

2K+ Cl 2 =2K Cl

따라서 수소는 1A족에 속한다.

D.I.의 화학 원소 주기율표에서 란타넘족과 악티늄족의 위치

안에 란타늄 이후 여섯 번째 기간일련 번호가 58-71인 14개의 요소가 있습니다. 란타넘족 ("lanthanides"라는 단어는 "lanthanum과 유사"를 의미하고 "actinides"는 "actinium과 유사"를 의미). 그들은 때때로 란타넘족과 악티늄족이라고 불리며, 이는 란타늄 다음에 오는 것을 의미합니다. 말미잘에 이어) . 란탄족 원소는 표 하단에 별도로 배치되어 있으며 셀의 별표는 La-Lu 시스템에서의 위치 순서를 나타냅니다. 란탄족 원소의 화학적 성질은 매우 유사합니다. 예를 들어, 이들은 모두 반응성 금속으로 물과 반응하여 수산화물과 수소를 형성합니다. 란타늄(Z = 57)에서는 전자 1개가 5d 하위 준위로 들어간 후 이 하위 준위 채우기가 중지되고 4f 준위가 채워지기 시작하며 그 중 7개의 궤도는 14개의 전자가 차지할 수 있습니다. 이는 Z = 58 - 71인 모든 란탄족 원소에서 발생합니다. 깊은 4f 하위 수준이 이러한 요소로 채워져 있기 때문입니다. 외부 3층, 그들은 매우 유사한 화학적 특성을 가지고 있습니다.

이로부터 란탄족 원소는 강하게 발음됩니다. 수평적 비유

안에 일곱 번째 기간 14 요소일련 번호 90-103으로 제품군을 구성합니다. 악티늄족. 그들은 또한 란타나이드 아래에 별도로 배치되며 해당 셀에서 두 개의 별표는 시스템에서의 위치 순서를 나타냅니다: Ac-Lr. 악티늄과 악티늄족에서 전자로 준위를 채우는 것은 란타늄 및 란타넘족과 유사합니다. 그러나 란타넘족과 달리 악티늄족의 수평적 유추는 약하게 표현된다. 그들은 화합물에서 더 다양한 산화 상태를 나타냅니다. 예를 들어, 악티늄의 산화 상태는 +3이고 우라늄은 +3, +4, +5 및 +6입니다. 악티늄족의 화학적 성질을 연구하는 것은 핵의 불안정성으로 인해 극히 어렵습니다.

모든 악티늄족 원소는 방사성입니다. 악티늄족은 두 개의 겹치는 그룹으로 나뉩니다. "초우라늄 원소"- 주기율표에서 우라늄 다음의 모든 원소와 "트랜플루토늄 원소"- 모두 플루토늄을 따릅니다. 두 그룹 모두 지정된 프레임워크로 제한되지 않으며 접두사 "trans-"를 표시할 때 로렌슘 - 러더포듐 등을 따르는 요소를 포함할 수 있습니다. 이는 이러한 요소가 극히 적은 양으로 합성된다는 사실 때문입니다. 프로메튬을 제외하고 자연에서 눈에 띄는 양으로 발견되는 란탄족 원소와 비교하면 악티늄족 원소는 합성하기가 더 어렵습니다. 그러나 예외도 있습니다. 예를 들어, 우라늄과 토륨은 자연에서 합성하거나 발견하기 가장 쉬운 물질이고, 플루토늄, 아메리슘, 악티늄, 프로탁티늄, 넵투늄이 그 뒤를 따릅니다.

인공적으로 얻은 원소에 대한 D. I. Mendeleev의 화학 원소 주기율표에서의 위치

2008년까지 117개의 화학 원소가 알려졌으며(일련 번호 1부터 116까지, 118개) 그 중 94개는 자연에서 발견되었으며(일부는 미량으로만 발견됨) 나머지 23개는 핵 반응의 결과로 인공적으로 획득되었습니다(부록 참조). ). 처음 112개 요소에는 영구 이름이 있고 나머지에는 임시 이름이 있습니다.

테크네튬

테크네튬-나; 중.[그리스어에서 테크네토스 - 인공] 화학 원소(Tc)는 핵 폐기물에서 얻은 은회색 방사성 금속입니다.

◁ 테크네티움, 오, 오.

테크네튬

(lat. Technetium), 주기율표 VII 족의 화학 원소. 방사성, 가장 안정한 동위원소는 97 Tc와 99 Tc입니다(반감기는 각각 2.6 10 6 및 2.12 10 5 년). 최초로 인공적으로 생산된 원소. 1937년 이탈리아 과학자 E. Segre와 C. Perriez가 중수소로 몰리브덴 핵을 폭격하여 합성했습니다. 그리스어 technētós(인공)에서 이름이 유래되었습니다. 은회색 금속; 밀도 11.487g/cm3, 티약 2200°C. 자연에서 우라늄 광석에서 소량으로 발견됩니다. 태양과 일부 별에서 스펙트럼으로 감지됩니다. 원자력 산업 폐기물에서 얻습니다. 촉매의 구성 요소. 동위원소 99 중 Tc는 뇌종양 진단과 중추 및 말초 혈역학 연구에 사용됩니다.

테크네튬

TECHNETIUM(라틴어 Technetium, 그리스어 technetos - 인공), Tc("technetium" 읽기)는 인공적으로 생산된 최초의 방사성 화학 원소, 원자 번호 43입니다. 안정 동위원소가 없습니다. 가장 오래 사는 방사성 동위원소: 97 Tc(T 1/2 2.6 10 6년, 전자 포획), 98 Tc(T 1/2 1.5 10 6년) 및 99 Tc(T 1/2 2.12 10 5년). 수명이 짧은 핵 이성질체 99m Tc(T 1/2 6.02시간)는 실제적으로 중요합니다.
두 외부 전자층의 구성은 4s 2 p 6 d 5 5s 2입니다. (-1에서 +7까지의 산화 상태(I-VII 원자가); 가장 안정적 +7. 주기율표의 5번째 주기에 있는 VIIB족에 속합니다. 원자의 반경은 0.136nm, Tc 2+ 이온은 0.095nm, Tc 4+ 이온은 0.070nm, Tc 7+ 이온은 0.056nm이다. 연속 이온화 에너지는 7.28, 15.26, 29.54 eV입니다. 폴링에 따르면 전기 음성도 cm. 1,9.
폴링 라이너스) (-1에서 +7까지의 산화 상태(I-VII 원자가); 가장 안정적 +7. 주기율표의 5번째 주기에 있는 VIIB족에 속합니다. 원자의 반경은 0.136nm, Tc 2+ 이온은 0.095nm, Tc 4+ 이온은 0.070nm, Tc 7+ 이온은 0.056nm이다. 연속 이온화 에너지는 7.28, 15.26, 29.54 eV입니다. 폴링에 따르면 전기 음성도 D. I. 멘델레예프멘델레예프 드미트리 이바노비치) (-1에서 +7까지의 산화 상태(I-VII 원자가); 가장 안정적 +7. 주기율표의 5번째 주기에 있는 VIIB족에 속합니다. 원자의 반경은 0.136nm, Tc 2+ 이온은 0.095nm, Tc 4+ 이온은 0.070nm, Tc 7+ 이온은 0.056nm이다. 연속 이온화 에너지는 7.28, 15.26, 29.54 eV입니다. 폴링에 따르면 전기 음성도주기율표를 만들 때 그는 망간(“ecamanganese”)의 무거운 유사체인 테크네튬에 대한 표에 빈 셀을 남겨 두었습니다. 테크네튬은 1937년 C. Perrier와 E. Segre가 몰리브덴 판에 중수소를 충돌시켜 획득했습니다.. 자연에서 테크네튬은 우라늄 광석에서 우라늄 1kg당 5·10 -10g으로 무시할 만한 양으로 발견됩니다. 테크네튬의 스펙트럼 선은 태양과 다른 별의 스펙트럼에서 발견되었습니다.
테크네튬은 원자력 산업 폐기물인 핵분열 생성물 235 U의 혼합물로부터 분리됩니다. 사용후핵연료를 재처리할 때 이온교환법, 추출법, 분별침전법 등을 이용해 테크네튬을 추출한다. 테크네튬 금속은 500°C에서 수소로 산화물을 환원시켜 얻습니다. 테크네튬의 세계 생산량은 연간 수 톤에 이릅니다. 연구 목적으로 수명이 짧은 테크네튬 방사성 핵종이 사용됩니다: 95m Tc( 티 1/2 =61일), 97m Tc(T 1/2 =90일), 99m Tc.
테크네튬은 은회색 금속으로 육각형 격자를 가지고 있으며, 에이=0.2737nm, c= 0.4391nm. 녹는점 2200°C, 끓는점 4600°C, 밀도 11.487kg/dm3. 테크네튬의 화학적 성질은 레늄과 유사합니다. 표준 전극 전위 값: Tc(VI)/Tc(IV) 쌍 0.83 V, Tc(VII)/Tc(VI) 쌍 0.65 V, Tc(VII)/Tc(IV) 쌍 0.738 V.
Tc를 산소로 태울 때 (-1에서 +7까지의 산화 상태(I-VII 원자가); 가장 안정적 +7. 주기율표의 5번째 주기에 있는 VIIB족에 속합니다. 원자의 반경은 0.136nm, Tc 2+ 이온은 0.095nm, Tc 4+ 이온은 0.070nm, Tc 7+ 이온은 0.056nm이다. 연속 이온화 에너지는 7.28, 15.26, 29.54 eV입니다. 폴링에 따르면 전기 음성도산소)노란색의 높은 산성 산화물 Tc 2 O 7 이 형성됩니다. 물에 용해되는 용액은 테크네틱산 HTcO 4입니다. 증발하면 짙은 갈색 결정이 형성됩니다. 기술적 산의 염 - 과테크네이트(과테크네이트 나트륨 NaTcO 4, 과테크네이트 칼륨 KTcO 4, 과테크네이트 은 AgTcO 4). 공업용 산 용액을 전기분해하는 동안 TcO 2 이산화물이 방출되며, 이는 산소에서 가열되면 Tc 2 O 7로 변합니다.
불소와 상호작용하여, (-1에서 +7까지의 산화 상태(I-VII 원자가); 가장 안정적 +7. 주기율표의 5번째 주기에 있는 VIIB족에 속합니다. 원자의 반경은 0.136nm, Tc 2+ 이온은 0.095nm, Tc 4+ 이온은 0.070nm, Tc 7+ 이온은 0.056nm이다. 연속 이온화 에너지는 7.28, 15.26, 29.54 eV입니다. 폴링에 따르면 전기 음성도플루오르) Tc는 TcF 5 펜타플루오라이드와 혼합될 때 테크네튬 헥사플루오라이드 TcF 6의 황금색 결정을 형성합니다. 테크네튬 옥시플루오라이드 TcOF 4 및 TcO 3 F를 얻었습니다. 테크네튬을 염소화하면 TcCl 6 6염화물과 TcCl 4 사염화물의 혼합물이 생성됩니다. 테크네튬 옥시염화물 TcO 3 Cl 및 TcOCl 3이 합성되었습니다. 알려진 황화물 (-1에서 +7까지의 산화 상태(I-VII 원자가); 가장 안정적 +7. 주기율표의 5번째 주기에 있는 VIIB족에 속합니다. 원자의 반경은 0.136nm, Tc 2+ 이온은 0.095nm, Tc 4+ 이온은 0.070nm, Tc 7+ 이온은 0.056nm이다. 연속 이온화 에너지는 7.28, 15.26, 29.54 eV입니다. 폴링에 따르면 전기 음성도황화물)테크네튬 Tc 2 S 7 및 TcS 2, 카르보닐 Tc 2 (CO) 10. Tc는 질소와 반응하고, (-1에서 +7까지의 산화 상태(I-VII 원자가); 가장 안정적 +7. 주기율표의 5번째 주기에 있는 VIIB족에 속합니다. 원자의 반경은 0.136nm, Tc 2+ 이온은 0.095nm, Tc 4+ 이온은 0.070nm, Tc 7+ 이온은 0.056nm이다. 연속 이온화 에너지는 7.28, 15.26, 29.54 eV입니다. 폴링에 따르면 전기 음성도질산)농축 유황 (-1에서 +7까지의 산화 상태(I-VII 원자가); 가장 안정적 +7. 주기율표의 5번째 주기에 있는 VIIB족에 속합니다. 원자의 반경은 0.136nm, Tc 2+ 이온은 0.095nm, Tc 4+ 이온은 0.070nm, Tc 7+ 이온은 0.056nm이다. 연속 이온화 에너지는 7.28, 15.26, 29.54 eV입니다. 폴링에 따르면 전기 음성도황산)산과 왕수 (-1에서 +7까지의 산화 상태(I-VII 원자가); 가장 안정적 +7. 주기율표의 5번째 주기에 있는 VIIB족에 속합니다. 원자의 반경은 0.136nm, Tc 2+ 이온은 0.095nm, Tc 4+ 이온은 0.070nm, Tc 7+ 이온은 0.056nm이다. 연속 이온화 에너지는 7.28, 15.26, 29.54 eV입니다. 폴링에 따르면 전기 음성도왕수). 퍼테크네이트는 연강의 부식 억제제로 사용됩니다. 동위원소 99 중 Tc는 중추 및 말초 혈역학 연구에서 뇌종양 진단에 사용됩니다. (-1에서 +7까지의 산화 상태(I-VII 원자가); 가장 안정적 +7. 주기율표의 5번째 주기에 있는 VIIB족에 속합니다. 원자의 반경은 0.136nm, Tc 2+ 이온은 0.095nm, Tc 4+ 이온은 0.070nm, Tc 7+ 이온은 0.056nm이다. 연속 이온화 에너지는 7.28, 15.26, 29.54 eV입니다. 폴링에 따르면 전기 음성도혈액역학).

백과사전. 2009 .

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