Wie und wo wurde es entdecktEinsteinium?
Einsteinium (253Es) ist ein radioaktives Element im Periodensystem
Einsteinium wurde fast gleichzeitig mit Fermium entdecktist das Ergebnis der Erforschung der Explosionsprodukte eines thermonuklearen Geräts, das die Amerikaner im November 1952 im Pazifik hergestellt haben ("Mike" -Test).
Evie (Ivy) Mike Ivy Mike-Test„Mike“, Test „M“) ist der weltweit erste Test eines thermonuklearen Sprengsatzes. Es wurde von den USA am 1. November 1952 auf einem der Motu des Enewetak-Atolls hergestellt. Aufgrund seines Gewichts und seiner Größe sowie der Verwendung von flüssigem Deuterium als Fusionsbrennstoff hatte das Gerät keinen praktischen Wert als Waffe und war ausschließlich dazu gedacht, das von Ulam und Teller vorgeschlagene „zweistufige“ Design experimentell zu testen. Das Experiment war ein Erfolg; Die geschätzte Stärke der Explosion betrug 10-12 Megatonnen TNT-Äquivalent.
Eevee Mike (Leistung 10,4 Mt) - atmosphärische Atomtests, die von den Vereinigten Staaten am 1. November 1952 am Enewetak-Atoll durchgeführt wurden. Dies ist der erste erfolgreiche Test einer Wasserstoffbombe.
Es wurde festgestellt, dass in den Explosionsproduktenenthält besonders schwere Uran- und Plutoniumkerne, darunter 224Pu und 246Pu. Die Bildung solcher Kerne könnte nur das Ergebnis des sofortigen Einfangens mehrerer Neutronen (von 6 bis 17!) durch 238U-Kerne sein. Dies gab Anlass zu der Annahme, dass gleichzeitig mit schweren Isotopen von Uran und Plutonium Kerne von Elementen mit einer Ordnungszahl größer als 98 gebildet werden könnten.
In der Tat enthüllte die Trennung der Explosionsprodukte das Vorhandensein eines neuen schweren Elements, und nach der Verarbeitung einer großen Menge an Korallensediment und Schmutz, die vom Ort der Explosion mitgebracht wurden, war es möglich, zwei Isotope (253 und 255) des neuen Elements zu isolieren.Den Namen "Einsteinium" erhielt es zu Ehren des größten Mathematikers und Physikers des 20 . Jahrhunderts.Später wurde das Element99 künstlich mit anderen Methoden hergestellt, vor allem durch längere Bestrahlung von Plutonium mit hochenergetischen Neutronen.Mit dieser Methode können in 2-3 Jahren mehrere Gramm Einsteinium gewonnen werden; Bei einer thermonuklearen Reaktion entsteht es in wenigen Tausendstelsekunden.Das stabilste Isotop, Einsteinium-254, hat eine Halbwertszeit von etwa 270 Tagen.
Warum wird es schlecht verstanden und wie wird es verwendet?
Einsteinium ist ein radioaktives Metall und gehört zur Familie der Actiniden.Oxidationsstufen von 2 und 3.Ein Beispiel ist sein Iodid mit der chemischen Formel EsI3.In einer gewöhnlichen wässrigen Lösung liegt Einsteinium in seiner stabilsten Form in Form von Ionen vor.
Außerdem zeichnet sich dieses Metall durch ein kubisches flächenzentriertes Gitter aus, während die Gitterparameter etwa 0,575 Nanometer betragen , der Schmelzpunkt liegt bei 860 °C.Es zeichnet sich durch eine relativ hohe Volatilität aus. Viele feste Verbindungen von Einsteinium wurden synthetisiert und untersucht, wie z.B . Es₂O₃, EsCl₃, EsOCl, EsBr₂, EsBr₃, EsI₂und EsI₃.
Insgesamt sind 19 Isotope und 3 Isomere mit Massenzahlen von 243 bis 256 bekannt. Das langlebigste der Isotope, 252Es, hat eine Halbwertszeit von 471,7 Tagen.
Es wird verwendet, um Mendelevium zu erhalten, wenn es in einem Zyklotron mit Heliumkernen bombardiert wird.
Quarzfläschchen (Durchmesser 9 mm) mit ~ 300 μg festem 253E. Die resultierende Beleuchtung ist das Ergebnis der intensiven Strahlung von 253Es. Bildnachweis: Haire, RG, US-Energieministerium.
Wissenschaftler haben jedoch nur wenige Experimente mit reinem Einsteinium durchgeführt, und Tatsache ist, dass es sehr schwierig ist, es nachzubauen. Ein Team von Chemikern des Berkeley Lab hat diese Hürden überwunden und die erste Studie veröffentlicht, die einige seiner Eigenschaften charakterisiert und damit die Tür zu einem besseren Verständnis der verbleibenden Transurane einer Reihe von Actiniden öffnet.
Wie wird das Element, das jetzt untersucht wird, untersucht?
Studie „Strukturell und spektralEigenschaften des Einsteiniumkomplexes “, veröffentlicht in der Zeitschrift Nature, wurde gemeinsam von einer Wissenschaftlerin des Berkeley-Labors, Rebecca Abergel, und einer Wissenschaftlerin des Los Alamos National Laboratory, Stosh Cosimore, durchgeführt. Wissenschaftler aus zwei Labors nahmen ebenfalls an der Arbeit teil - der University of California in Berkeley und der Georgetown University. Insgesamt verfügten die Wissenschaftler über etwa 250 Nanogramm des Elements, und diese Substanzmenge reichte aus, um zum ersten Mal die Länge der chemischen Bindung dieses Elements zu messen - die Haupteigenschaft, die seine Wechselwirkung mit anderen Atomen und Molekülen bestimmt .
Heute ist über Einsteinium bekanntWenig. Nachdem Wissenschaftler ihr chemisches Verhalten herausgefunden haben, können sie dieses Wissen anwenden, um neue Materialien oder neue Technologien zu entwickeln. Und das nicht nur bei Einsteinium, sondern auch bei den übrigen Aktiniden. Wissenschaftler stellen fest, dass eine sorgfältige Untersuchung der einsthenia in Zukunft helfen wird, neue Chemie zu entdecken - mindestens ein neues Element.
Wie haben Wissenschaftler es geschafft, es für das Studium nachzubilden?
Abergel und ihr Team nutzten experimentelle Einrichtungen, die vor Jahrzehnten unzugänglich waren, als Einsteinium zum ersten Mal entdeckt wurde – die Berkeley Laboratory Molecular Foundry und die Stanford Synchrotron Light Source (SSRL) am SLAC National Accelerator Laboratory, beides Einrichtungen des Office of Science des US-Energieministeriums –, um Lumineszenzspektroskopie und Röntgenabsorptionsexperimente durchzuführen Spektroskopie.
Die Wissenschaftler stellen fest, dass die Gewinnung der Probe in einer verwertbaren Form fast die Hälfte des Erfolgs war.
Das Material wird in einem Hochenergie-Isotopenreaktor hergestelltStream im Oak Ridge National Laboratory. Dies ist einer der wenigen Orte auf der Welt, an denen die Bildung von Einsteinium grundsätzlich möglich ist. Der Reaktor nutzte den Neutronenbeschuss von Curium-Targets, um eine lange Kette von Kernreaktionen auszulösen. Das erste Problem, auf das sie stießen, war, dass die Probe mit erheblichen Mengen an Kalzium kontaminiert war, da es äußerst schwierig ist, reines Einsteinium in einer verwendbaren Menge zu erhalten.
Berkeley-Wissenschaftler Jennifer Wacker(von links nach rechts), Leticia Arnedo-Sanchez, Corey Carter und Catherine Shield arbeiten im Chemielabor von Rebecca Abergel. Bildnachweis: Marilyn Sargent / Berkeley Lab
Also mussten sie ihre aufgebenDer ursprüngliche Plan zur Verwendung der Röntgenkristallographie, die als Goldstandard für die Gewinnung von Strukturinformationen über hochradioaktive Moleküle gilt, jedoch eine reine Metallprobe erfordert, entwickelte stattdessen eine neue Methode zur Herstellung von Proben und zur Verwendung elementarer Forschungsmethoden. Die Forscher von Los Alamos leisteten in dieser Phase wichtige Hilfe, indem sie einen Probenhalter entwickelten, der sich hervorragend für die inhärenten Probleme von Einsteinium eignet.
Dann war ein weiteres Problem der Kampf gegenradioaktiver Zerfall. Das Berkeley-Laborteam führte seine Experimente mit Einsteinium-254 durch, einem der stabilsten Isotope dieses Elements. Seine Halbwertszeit beträgt 276 Tage, was der Zersetzungszeit für die Hälfte des Materials entspricht. Während das Team viele Experimente vor der Coronavirus-Pandemie durchführen konnte, hatte es Pläne für Folgeexperimente, die aufgrund von Ausfällen im Zusammenhang mit der Pandemie unterbrochen wurden. Als sie letzten Sommer in ihr Labor zurückkehren konnten, war der größte Teil der Probe bereits verschwunden.
Was haben die Wissenschaftler herausgefunden?
Die Forscher konnten jedoch messenBindungsabstand mit Einsteinium und fand auch ein physikalisch-chemisches Verhalten, das sich von dem unterschied, was von einer Reihe von Aktiniden erwartet werden würde. Dies sind die Elemente in der unteren Zeile des Periodensystems.
Nachdem sie ein Bild von der Anordnung der Atome in einem Molekül erhalten haben,Mit Einsteinium haben Wissenschaftler die Länge einer chemischen Bindung gemessen und einige interessante chemische Eigenschaften entdeckt. Die Merkmale der Lumineszenz- und Spin-Bahn-Kopplung von Einsteinium unterschieden sich von denen, die man von einem Element der Actinid-Reihe erwarten würde - dem Endergebnis des Periodensystems.
Diese Reihe enthält Elemente oder Isotope, dienützlich für die Erzeugung von Kernkraft oder Radiopharmazeutika. Mit neuen Daten können wir besser verstehen, wie sich das gesamte Spektrum der Aktiniden verhält.
Rebecca Abergel vom Berkeley Lab
Überraschenderweise bietet diese Forschung auch die Möglichkeit, über das Periodensystem hinaus zu forschen und vielleicht ein neues Element zu entdecken.
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Curium oder vielmehr bestimmte Isotope von Curiumin Kernreaktoren hergestellt. Die Akkumulation von Curiumatomen erfolgt durch sukzessives Einfangen von Neutronen durch die Kerne der Zielelemente. Wenn sich Curium in ausreichenden Mengen ansammelt, wird es durch Verfahren der chemischen Verarbeitung isoliert, konzentriert und hauptsächlich Curiumoxid erzeugt. Curium ist ein extrem teures Metall und wird immer noch in den wichtigsten Bereichen der Nukleartechnologie eingesetzt. Dennoch gibt es in den USA und Russland sogenannte Curium-Programme.
Benannt nach Pierre und Marie Curie.
Motu sind kleine Inseln rund um die Zentralinsel des Atolls, die durch die Entstehung eines Korallenriffs entstanden sind. Motu kommt nur in tropischen Gewässern vor.