Miten ja mistä se löydettiineinsteinium?
Einstenium (253E) on radioaktiivinen alkuaine jaksollisessa taulukossa
Einsteinium löydettiin melkein samanaikaisesti fermiumin kanssaon amerikkalaisten Tyynellämerellä marraskuussa 1952 tuottaman lämpöydinlaitteen räjähdystuotteiden tutkimuksen tulos ("Mike" -testi).
Evie (Ivy) Mike Ivy Miken testi"Mike", testi "M") on maailman ensimmäinen lämpöydinräjähdyslaitteen testi. Sen valmisti Yhdysvallat 1. marraskuuta 1952 yhdellä Enewetakin atollin ohjeista. Painon ja koon sekä nestemäisen deuteriumin käytön fuusiopolttoaineena laitteella ei ollut käytännön arvoa aseena, ja se oli tarkoitettu yksinomaan Ulamin ja Tellerin ehdottaman "kaksivaiheisen" suunnittelun kokeelliseen testaamiseen. Kokeilu oli menestys; Räjähdyksen arvioitu teho oli 10-12 megatonnia TNT-ekvivalenttia.
Eevee Mike (teho 10,4 Mt) - ilmakehän ydinkokeet, jotka Yhdysvallat suoritti Enewetakin atollilla 1. marraskuuta 1952. Tämä on ensimmäinen onnistunut vetypommin testi.
Todettiin, että räjähdystuotteitasisältää erityisen raskaita uraani- ja plutoniumytimiä, mukaan lukien 224Pu ja 246Pu. Tällaisten ytimien muodostuminen saattoi johtua vain useiden neutronien (6 - 17!) välittömästä vangitsemisesta 238U-ytimillä. Tämä antoi aiheen olettaa, että samanaikaisesti uraanin ja plutoniumin raskaiden isotooppien kanssa voi muodostua alkuaineiden ytimiä, joiden atomiluku on suurempi kuin 98.
Todellakin, kun erotetaan räjähdystuotteitaUuden raskaan alkuaineen läsnäolo havaittiin, ja räjähdyspaikalta tuodun suuren määrän korallisedimenttejä ja mutaa käsiteltäessä oli mahdollista eristää uuden alkuaineen kaksi isotooppia (253 ja 255). Se sai nimen "Einsteinium" 1900-luvun suurimman matemaatikon ja fyysikon kunniaksi. Albert Einstein. Myöhemmin alkuaine 99 tuotettiin keinotekoisesti muilla menetelmillä, pääasiassa plutoniumin pitkäkestoisella säteilytyksellä korkeaenergisilla neutroneilla. Tällä menetelmällä voit saada useita grammoja einsteiniumia 2-3 vuodessa; lämpöydinreaktion aikana se muodostuu muutamassa sekunnin tuhannesosassa. Vakavimman isotoopin, einsteinium-254:n, puoliintumisaika on noin 270 päivää.
Miksi sitä ymmärretään huonosti ja miten sitä käytetään?
Einstenium on radioaktiivinen metalli jakuuluu aktinidien perheeseen. Yhdisteissä sillä on hapetusasteet +2 ja +3. Esimerkki on sen jodidi, jonka kemiallinen kaava on EsI3. Tavallisessa vesiliuoksessa einsteinium esiintyy stabiilimmassa muodossaan ioneina.
Tämä metalli erottuu myös kuutioltaankasvokeskeinen hila, jonka hilaparametri on noin 0,575 nanometriä, sulamispiste - 860 °C. Sille on tunnusomaista suhteellisen korkea haihtuvuus Monia kiinteitä einsteiniumyhdisteitä, kuten Es203, EsCl3, EsOCl, EsBr2, EsBr3, EsI2 ja EsI3, on syntetisoitu ja tutkittu.
Isotooppeja tunnetaan yhteensä 19 ja 3 isomeeriä, joiden massanumero on 243 - 256. Isotoopeista pisinikäisin, 252E, on puoliintumisaika 471,7 päivää.
Sitä käytetään mendeleviumin saamiseksi, kun sitä pommitetaan syklotronissa heliumin ytimillä.
Kvartsipullo (halkaisija 9 mm), joka sisältää ~ 300 μg kiinteää 253E: tä. Tuloksena oleva valaistus on seurausta 253E: n voimakkaasta säteilystä. Luotto: Haire, RG, Yhdysvaltain energiaministeriö.
Tiedemiehet ovat kuitenkin tehneet vähän tutkimusta puhtaalla einsteiniumilla.kokeiluja. Asia on siinä, että sitä on erittäin vaikea luoda uudelleen. Berkeley Lab -kemistien ryhmä on voittanut nämä esteet raportoidakseen ensimmäisestä tutkimuksesta, joka luonnehtii joitakin sen ominaisuuksia, mikä avaa oven aktinidisarjan jäljellä olevien transuraanielementtien ymmärtämiseen.
Miten elementtiä tällä hetkellä tutkitaan?
Tutkimus “Rakenteellinen ja spektrineneinsteinium-kompleksin ominaisuudet ”, julkaistiin Nature-lehdessä, yhdessä Berkeleyn laboratorion naispuolinen tutkija Rebecca Abergel ja Los Alamosin kansallisen laboratorion tutkija Stosh Cosimore. Työhön osallistui myös kahden laboratorion tutkijoita - Kalifornian yliopisto Berkeleyssä ja Georgetownin yliopisto. Tutkijoiden käytettävissä oli yhteensä noin 250 nanogrammaa alkuaineita, ja tämä ainemäärä riitti mittaamaan ensimmäistä kertaa tämän elementin kemiallisen sidoksen pituuden - tärkein ominaisuus, joka määrää sen vuorovaikutuksen muiden atomien ja molekyylien kanssa .
Nykyään noin einsteinium tunnetaanVähän. Saatuaan selville sen kemiallisen käyttäytymisen tiedemiehet voivat soveltaa tätä tietoa uusien materiaalien tai tekniikoiden kehittämiseen. Eikä vain Einsteiniumin, vaan myös muiden aktinidien kanssa. Tutkijat huomauttavat, että einsthenian huolellinen tutkiminen auttaa tulevaisuudessa löytämään uutta kemiaa - ainakin yhden uuden elementin.
Kuinka tutkijat onnistuivat luomaan sen uudelleen tutkimusta varten?
Abergel ja hänen tiiminsä käyttivätkokeelliset tilat, jotka eivät olleet käytettävissä vuosikymmeniä sitten, kun einsteinium löydettiin ensimmäisen kerran – Berkeley Labin Molecular Foundry ja Stanfordin synchrotron Radiation Light Source (SSRL) SLAC National Accelerator Laboratoryssa, molemmat Yhdysvaltain energiaministeriön tiedetoimiston tilat – luminesenssin suorittamiseen spektroskopia ja röntgenabsorptiospektroskopian kokeet.
Tutkijat huomauttavat, että näytteen saaminen käyttökelpoisessa muodossa oli lähes puolet onnistumisesta.
Materiaali valmistetaan korkean energian isotooppireaktorissavirta Oak Ridgen kansallisessa laboratoriossa. Tämä on yksi harvoista paikoista maailmassa, joissa einsteiniumin luominen on periaatteessa mahdollista. Reaktori käytti kuriumkohteiden neutronipommituksia laukaisemaan pitkän ydinreaktioketjun. Ensimmäinen heidän kohtaamansa ongelma oli se, että näyte oli saastunut merkittävillä määrillä Californiumia, koska puhdasta einsteiniumia on erittäin vaikea saada käyttökelpoisena määränä.
Berkeleyn tutkijat Jennifer Wacker(vasemmalta oikealle), Leticia Arnedo-Sanchez, Corey Carter, Catherine Shield työskentelevät Rebecca Abergelin kemialaboratoriossa. Luotto: Marilyn Sargent / Berkeley Lab
Joten heidän täytyi luopuaalkuperäinen suunnitelma röntgenkristallografian käyttämiseksi, jota pidetään kultastandardina rakenteellisen tiedon saamiseksi erittäin radioaktiivisista molekyyleistä, mutta vaatii puhdasta metallinäytettä, ja sen sijaan keksittiin uusi tapa tehdä näytteitä ja käyttää alkuaineiden tutkimusmenetelmiä. Los Alamosin tutkijat antoivat kriittistä apua tässä vaiheessa kehittämällä näytteen haltijan, joka soveltuu ainutlaatuisesti Einsteiniumin luontaisten ongelmien ratkaisemiseen.
Sitten toinen ongelma oli taistelu vastaanradioaktiivinen hajoaminen. Berkeleyn laboratorioryhmä suoritti kokeensa einsteinium-254: llä, joka on tämän alkuaineen vakain isotooppi. Sen puoliintumisaika on 276 päivää, mikä on puolen materiaalin hajoamisaika. Vaikka joukkue pystyi tekemään monia kokeita ennen koronaviruspandemiaa, heillä oli suunnitelmia seurantakokeista, jotka keskeytettiin pandemiaan liittyvien häiriöiden takia. Kun he onnistuivat palaamaan laboratorioonsa viime kesänä, suurin osa näytteestä oli jo kadonnut.
Mitä tutkijat selvisivät?
Tutkijat pystyivät kuitenkin mittaamaansidoksen etäisyys Einsteiniumin kanssa, ja löysi myös jonkin verran fysikaalis-kemiallista käyttäytymistä, joka poikkesi useiden aktinidien odotettavissa olevasta. Nämä ovat jaksollisen taulukon alarivin elementit.
Saatuaan kuvan atomien järjestyksestä molekyylissä,mukaan lukien einsteinium, tutkijat mittaivat kemiallisen sidoksen pituuden ja löysivät mielenkiintoisia kemiallisia ominaisuuksia. Einsteiniumin luminesenssin ja spin-kiertoradan kytkennän ominaisuudet olivat erilaiset kuin mitä voisi odottaa aktinidisarjan elementiltä - jaksollisen taulukon alimmalta riviltä.
Tämä sarja sisältää elementtejä tai isotooppeja, jotkahyödyllisiä ydinvoiman tai radiofarmaseuttisten lääkkeiden tuotannossa. Uusien tietojen avulla saamme paremman käsityksen siitä, kuinka koko aktinidivalikoima käyttäytyy.
Rebecca Abergel Berkeley Labista
Yllättäen tämä tutkimus tarjoaa myös mahdollisuuden tutkia jaksollisen järjestelmän ulkopuolelle ja ehkä löytää uusi elementti.
Lue lisää
Katsokaa 8 biljoonan pikselin kuvaa Marsista
Tutkijat ovat kehittäneet suhteellisuusteorian korvikkeen. Mikä on "kaiken teorian" ydin?
Tutkijat ovat löytäneet todisteita nykyaikaisen ihmisen sekoittumisesta neandertalilaisten kanssa
Kurium tai pikemminkin tietyt kuriumin isotoopittuotetaan ydinreaktoreissa. Kuriumatomien kertyminen tapahtuu neutronien peräkkäisen sieppaamisen kautta kohdeelementtien ytimiin. Lisäksi, kun kurium kertyy riittävinä määrinä, se eristetään kemiallisilla käsittelymenetelmillä, tuotetaan väkevöityä ja pääasiassa kuriumoksidia. Kurium on erittäin kallis metalli, jota käytetään edelleen ydinteknologian tärkeimmillä alueilla, mutta Yhdysvalloissa ja Venäjällä on ns. Kuriumohjelmia.
Nimetty Pierre ja Marie Curie.
Motu ovat pieniä saaria, jotka ympäröivät atollin keskisaarta, jotka muodostuivat koralliriutan nousun seurauksena. Motu löytyy vain trooppisista vesistä.