Πώς και πού ανακαλύφθηκεαϊντινίνιο;
Το Αϊνστάιν (253Es) είναι ένα ραδιενεργό στοιχείο στον περιοδικό πίνακα
Το Einsteinium ανακαλύφθηκε σχεδόν ταυτόχρονα με το φέρμιοείναι το αποτέλεσμα έρευνας για τα προϊόντα έκρηξης μιας θερμοπυρηνικής συσκευής που παρήγαγαν οι Αμερικανοί στον Ειρηνικό Ωκεανό το Νοέμβριο του 1952 (δοκιμή "Mike").
Evie (Ivy) Mike Τεστ Ivy MikeΤο "Mike", test "M") είναι η πρώτη στον κόσμο δοκιμή θερμοπυρηνικού εκρηκτικού μηχανισμού. Παρήχθη από τις ΗΠΑ την 1η Νοεμβρίου 1952 σε ένα από τα motu της Ατόλης Enewetak. Λόγω του βάρους και του μεγέθους της και της χρήσης υγρού δευτερίου ως καυσίμου σύντηξης, η συσκευή δεν είχε πρακτική αξία ως όπλο και προοριζόταν αποκλειστικά για να δοκιμάσει πειραματικά το σχέδιο "δύο σταδίων" που πρότειναν οι Ulam και Teller. Το πείραμα στέφθηκε με επιτυχία. Η εκτιμώμενη ισχύς της έκρηξης ήταν 10-12 μεγατόνοι ισοδύναμου TNT.
Eevee Mike (ισχύς 10,4 Mt) - ατμοσφαιρικές πυρηνικές δοκιμές που διεξήγαγαν οι Ηνωμένες Πολιτείες στην Enewetak Atoll την 1η Νοεμβρίου 1952. Αυτή είναι η πρώτη επιτυχημένη δοκιμή μιας βόμβας υδρογόνου.
Διαπιστώθηκε ότι στα προϊόντα έκρηξηςπεριέχει ιδιαίτερα βαρείς πυρήνες ουρανίου και πλουτωνίου, συμπεριλαμβανομένων των 224Pu και 246Pu. Ο σχηματισμός τέτοιων πυρήνων θα μπορούσε να είναι μόνο το αποτέλεσμα της στιγμιαίας σύλληψης πολλών νετρονίων (από 6 έως 17!) από πυρήνες 238U. Αυτό έδωσε λόγο να υποθέσουμε ότι ταυτόχρονα με βαριά ισότοπα ουρανίου και πλουτωνίου, μπορούσαν να σχηματιστούν πυρήνες στοιχείων με ατομικό αριθμό μεγαλύτερο από 98.
Πράγματι, κατά τον διαχωρισμό προϊόντων έκρηξηςΑνακαλύφθηκε η παρουσία ενός νέου βαρέως στοιχείου και μετά από επεξεργασία μεγάλης ποσότητας κοραλλιογενών ιζημάτων και λάσπης που έφερε από το σημείο της έκρηξης, κατέστη δυνατό να απομονωθούν δύο ισότοπα (253 και 255) του νέου στοιχείου. Του δόθηκε το όνομα «Einsteinium» προς τιμήν του μεγαλύτερου μαθηματικού και φυσικού του 20ου αιώνα. Albert Einstein. Αργότερα, το στοιχείο 99 παρήχθη τεχνητά με άλλες μεθόδους, κυρίως με παρατεταμένη ακτινοβολία πλουτωνίου με νετρόνια υψηλής ενέργειας. Με αυτή τη μέθοδο, μπορείτε να αποκτήσετε αρκετά γραμμάρια αϊνστάιν σε 2-3 χρόνια. κατά τη διάρκεια μιας θερμοπυρηνικής αντίδρασης, σχηματίζεται σε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου. Το πιο σταθερό ισότοπο, το einsteinium-254, έχει χρόνο ημιζωής περίπου 270 ημέρες.
Γιατί δεν κατανοείται καλά και πώς χρησιμοποιείται;
Το Αϊνστάιν είναι ένα ραδιενεργό μέταλλο καιανήκει στην οικογένεια των ακτινιδών. Στις ενώσεις εμφανίζει καταστάσεις οξείδωσης +2 και +3. Παράδειγμα είναι το ιωδίδιο του με τον χημικό τύπο EsI3. Σε συνηθισμένο υδατικό διάλυμα, το αϊνστάιν υπάρχει στην πιο σταθερή του μορφή ως ιόντα.
Αυτό το μέταλλο διακρίνεται και για τα κυβικά τουπλέγμα με επίκεντρο πρόσωπο, με παράμετρο πλέγματος περίπου 0,575 νανόμετρα, σημείο τήξης - 860 °C. Χαρακτηρίζεται από σχετικά υψηλή πτητικότητα.Έχουν συντεθεί και μελετηθεί πολλές στερεές ενώσεις αϊνσταϊνίου, όπως Es2O3, EsCl3, EsOCl, EsBr2, EsBr3, EsI2 και EsI3.
Είναι γνωστά συνολικά 19 ισότοπα και 3 ισομερή με αριθμούς μάζας από 243 έως 256. Ο μεγαλύτερος χρόνος ζωής των ισοτόπων, 252Es, έχει χρόνο ημιζωής 471,7 ημέρες.
Χρησιμοποιείται για τη λήψη mendelevium όταν βομβαρδίζεται σε ένα κυκλοτρόνιο με πυρήνες ηλίου.
Φιαλίδιο χαλαζία (διάμετρος 9 mm) που περιέχει ~ 300 μg στερεού 253Es. Ο προκύπτων φωτισμός είναι το αποτέλεσμα της έντονης ακτινοβολίας των 253Es. Πίστωση: Haire, RG, Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ.
Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν κάνει λίγη έρευνα με καθαρό αϊνστάινιο.πειράματα. Το θέμα είναι ότι είναι πολύ δύσκολο να αναδημιουργηθεί.Μια ομάδα χημικών του Berkeley Lab έχει ξεπεράσει αυτά τα εμπόδια για να αναφέρει την πρώτη μελέτη που χαρακτηρίζει ορισμένες από τις ιδιότητές του, ανοίγοντας την πόρτα για την καλύτερη κατανόηση των υπολειπόμενων στοιχείων υπερουρανίου στη σειρά ακτινιδών.
Πώς μελετάται επί του παρόντος το στοιχείο;
Μελέτη «Δομικά και Φασματικάχαρακτηριστικά του συμπλέγματος αϊντινινίου », που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, πραγματοποιήθηκε από κοινού από μια γυναίκα επιστήμονα από το εργαστήριο του Μπέρκλεϋ, Rebecca Abergel, και μια επιστήμονα από το Εθνικό Εργαστήριο Los Alamos, Stosh Cosimore. Επιστήμονες από δύο εργαστήρια συμμετείχαν επίσης στο έργο - το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ και το Πανεπιστήμιο της Τζωρτζτάουν. Συνολικά, οι επιστήμονες διέθεταν περίπου 250 νανογραμμάρια του στοιχείου και αυτή η ποσότητα ουσίας ήταν αρκετή για να μετρήσει για πρώτη φορά το μήκος του χημικού δεσμού αυτού του στοιχείου - την κύρια ιδιότητα που καθορίζει την αλληλεπίδρασή του με άλλα άτομα και μόρια .
Σήμερα είναι γνωστό το einsteiniumΛίγο. Έχοντας καταλάβει τη χημική του συμπεριφορά, οι επιστήμονες μπορούν να εφαρμόσουν αυτές τις γνώσεις για να αναπτύξουν νέα υλικά ή νέες τεχνολογίες. Και όχι μόνο με το Einsteinium, αλλά και με τα υπόλοιπα ακτινίδια. Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι η προσεκτική μελέτη της einsthenia θα βοηθήσει στο μέλλον να ανακαλύψει νέα χημεία - τουλάχιστον ένα νέο στοιχείο.
Πώς οι επιστήμονες κατάφεραν να το αναδημιουργήσουν για μελέτη;
Η Abergel και η ομάδα της χρησιμοποίησανπειραματικές εγκαταστάσεις που δεν ήταν διαθέσιμες πριν από δεκαετίες, όταν ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το einsteinium - το Molecular Foundry στο Berkeley Lab και η Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL) στο SLAC National Accelerator Laboratory, και οι δύο εγκαταστάσεις του Γραφείου Επιστήμης του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ - για τη διεξαγωγή φωταύγειας φασματοσκοπία και πειράματα στη φασματοσκοπία απορρόφησης ακτίνων Χ.
Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι η απόκτηση ενός δείγματος σε χρησιμοποιήσιμη μορφή ήταν σχεδόν η μισή επιτυχία.
Το υλικό κατασκευάζεται σε αντιδραστήρα ισότοπων υψηλής ενέργειαςρεύμα στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge. Αυτό είναι ένα από τα λίγα μέρη στον κόσμο όπου η δημιουργία του αϊντινινίου είναι κατ 'αρχήν δυνατή. Ο αντιδραστήρας χρησιμοποίησε βομβαρδισμό νετρονίων στόχων κουρίου για να προκαλέσει μια μακρά αλυσίδα πυρηνικών αντιδράσεων. Το πρώτο πρόβλημα που αντιμετώπισαν ήταν ότι το δείγμα είχε μολυνθεί με σημαντικές ποσότητες Καλιφορνίου, καθώς είναι εξαιρετικά δύσκολο να ληφθεί καθαρό αινιντένιο σε χρησιμοποιήσιμη ποσότητα.
Επιστήμονες του Μπέρκλεϋ Τζένιφερ Γουάκερ(από αριστερά προς τα δεξιά), η Leticia Arnedo-Sanchez, ο Corey Carter, η Catherine Shield εργάζονται στο εργαστήριο χημείας της Rebecca Abergel. Πίστωση: Marilyn Sargent / Berkeley Lab
Έτσι έπρεπε να τα παρατήσουντο αρχικό σχέδιο για τη χρήση κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ, το οποίο θεωρείται το χρυσό πρότυπο για τη λήψη δομικών πληροφοριών σχετικά με εξαιρετικά ραδιενεργά μόρια, αλλά απαιτεί ένα δείγμα καθαρού μετάλλου και αντ 'αυτού βρήκε έναν νέο τρόπο λήψης δειγμάτων και χρησιμοποιώντας στοιχειώδεις ερευνητικές μεθόδους. Οι ερευνητές στο Los Alamos παρείχαν κριτική βοήθεια κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, αναπτύσσοντας ένα δείγμα κάτοχο που είναι μοναδικά κατάλληλο για την αντιμετώπιση των εγγενών προβλημάτων του Einsteinium.
Τότε ένα άλλο πρόβλημα ήταν η καταπολέμησηραδιενεργή διάσπαση. Η ομάδα εργαστηρίου του Berkeley πραγματοποίησε τα πειράματά τους με το einsteinium-254, ένα από τα πιο σταθερά ισότοπα αυτού του στοιχείου. Ο χρόνος ημιζωής του είναι 276 ημέρες, ο οποίος είναι ο χρόνος αποσύνθεσης για το ήμισυ του υλικού. Ενώ η ομάδα μπόρεσε να πραγματοποιήσει πολλά πειράματα πριν από την πανδημία του κοραναϊού, είχαν σχέδια για παρακολούθηση πειραμάτων που διακόπηκαν λόγω διακοπών που σχετίζονται με την πανδημία. Όταν κατάφεραν να επιστρέψουν στο εργαστήριό τους το περασμένο καλοκαίρι, το μεγαλύτερο μέρος του δείγματος είχε ήδη εξαφανιστεί.
Τι ανακάλυψαν οι επιστήμονες;
Ωστόσο, οι ερευνητές μπόρεσαν να μετρήσουνδεσμός με το Einsteinium, και επίσης βρήκε κάποια φυσικοχημική συμπεριφορά που ήταν διαφορετική από αυτό που θα περίμενε κανείς από μια σειρά ακτινιδίων. Αυτά είναι τα στοιχεία στην κάτω γραμμή του περιοδικού πίνακα.
Έχοντας λάβει μια εικόνα της διάταξης των ατόμων σε ένα μόριο,συμπεριλαμβανομένου του Einsteinium, οι επιστήμονες μέτρησαν το μήκος ενός χημικού δεσμού και ανακάλυψαν μερικές ενδιαφέρουσες χημικές ιδιότητες. Τα χαρακτηριστικά της σύμπλεξης φωταύγειας και περιστροφικής τροχιάς του Einsteinium ήταν διαφορετικά από αυτά που θα περίμενε κανείς από ένα στοιχείο της σειράς ακτινίδης - την κατώτατη γραμμή του περιοδικού πίνακα.
Αυτή η σειρά περιέχει στοιχεία ή ισότοπα πουχρήσιμο για την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας ή ραδιοφαρμακευτικών προϊόντων. Με νέα δεδομένα, θα έχουμε καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρεται ολόκληρο το φάσμα των ακτινιδών.
Rebecca Abergel από το Berkeley Lab
Παραδόξως, αυτή η έρευνα παρέχει επίσης την ευκαιρία να εξερευνήσετε πέρα από τον περιοδικό πίνακα και ίσως να ανακαλύψετε ένα νέο στοιχείο.
Διαβάστε περισσότερα
Κοιτάξτε μια εικόνα 8 τρισεκατομμύρια pixel του Άρη
Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια αντικατάσταση για τη θεωρία της σχετικότητας. Ποια είναι η ουσία της «θεωρίας των πάντων»;
Οι επιστήμονες έχουν βρει αποδείξεις διασταύρωσης σύγχρονων ανθρώπων με τους Νεάντερταλ
Κούριο, ή μάλλον ορισμένα ισότοπα του κουρίουπαράγεται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Η συσσώρευση ατόμων κιουρίου συμβαίνει μέσω της διαδοχικής δέσμευσης νετρονίων από τους πυρήνες των στοιχείων στόχων. Περαιτέρω, όταν το κούριο συσσωρεύεται σε επαρκείς ποσότητες, απομονώνεται με μεθόδους χημικής επεξεργασίας, συμπυκνώνεται και παράγεται κυρίως οξείδιο του κιουρίου. Το Curium είναι ένα εξαιρετικά ακριβό μέταλλο και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στους πιο σημαντικούς τομείς της πυρηνικής τεχνολογίας, ωστόσο, υπάρχουν τα λεγόμενα προγράμματα curium στις ΗΠΑ και τη Ρωσία.
Ονομάστηκε από τους Pierre και Marie Curie.
Το Motu είναι μικρά νησιά που περιβάλλουν το κεντρικό νησί της ατόλης, που σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα της ανόδου ενός κοραλλιογενούς υφάλου. Το Motu βρίσκεται μόνο σε τροπικά νερά.