Come e dove è stato scopertoeinsteinio?
L'einsteinio (253Es) è un elemento radioattivo della tavola periodica
L'einsteinio è stato scoperto quasi contemporaneamente al fermioè il risultato della ricerca sui prodotti dell'esplosione di un dispositivo termonucleare prodotto dagli americani nell'Oceano Pacifico nel novembre 1952 (test "Mike").
Evie (Ivy) Mike Prova di Ivy Mike"Mike", test "M") è il primo test al mondo di un ordigno esplosivo termonucleare. È stato prodotto dagli USA il 1 novembre 1952 su uno dei motu dell'atollo di Enewetak. A causa del suo peso e delle sue dimensioni, e dell'uso di deuterio liquido come combustibile per la fusione, il dispositivo non aveva alcun valore pratico come arma ed era destinato esclusivamente a testare sperimentalmente il progetto "a due stadi" proposto da Ulam e Teller. L'esperimento è stato un successo; La potenza stimata dell'esplosione era di 10-12 megatoni di TNT equivalente.
Eevee Mike (potenza 10,4 Mt) - test nucleari atmosferici condotti dagli Stati Uniti sull'atollo di Enewetak il 1 ° novembre 1952. Questo è il primo test di successo di una bomba all'idrogeno.
Si è scoperto che nei prodotti dell'esplosionecontiene nuclei di uranio e plutonio particolarmente pesanti, inclusi 224Pu e 246Pu. La formazione di tali nuclei potrebbe essere solo il risultato della cattura istantanea di numerosi neutroni (da 6 a 17!) da parte dei nuclei di 238U. Ciò ha dato motivo di supporre che contemporaneamente agli isotopi pesanti di uranio e plutonio si potessero formare nuclei di elementi con un numero atomico maggiore di 98.
Infatti, quando si separano i prodotti dell'esplosioneFu scoperta la presenza di un nuovo elemento pesante e, dopo aver elaborato una grande quantità di sedimenti corallini e fango portati dal luogo dell'esplosione, fu possibile isolare due isotopi (253 e 255) del nuovo elemento. Gli venne dato il nome “Einsteinium” in onore del più grande matematico e fisico del XX secolo. Albert Einstein. Successivamente, l'elemento 99 fu prodotto artificialmente con altri metodi, principalmente mediante irradiazione prolungata del plutonio con neutroni ad alta energia. Con questo metodo si possono ottenere diversi grammi di einsteinio in 2-3 anni; durante una reazione termonucleare si forma in pochi millesimi di secondo. L'isotopo più stabile, l'einsteinio-254, ha un'emivita di circa 270 giorni.
Perché è poco compreso e come viene utilizzato?
L'einsteinio è un metallo radioattivo eappartiene alla famiglia degli attinidi. Nei composti presenta stati di ossidazione +2 e +3. Un esempio è il suo ioduro con la formula chimica EsI3. Nella soluzione acquosa ordinaria, l'einsteinio esiste nella sua forma più stabile sotto forma di ioni.
Questo metallo si distingue anche per la sua forma cubicareticolo a facce centrate, con un parametro reticolare di circa 0,575 nanometri, punto di fusione - 860 °C. È caratterizzato da una volatilità relativamente elevata.Molti composti solidi dell'einsteinio sono stati sintetizzati e studiati, come Es₂O₃, EsCl₃, EsOCl, EsBr₂, EsBr₃, EsI₂ ed EsI₃.
Sono noti in totale 19 isotopi e 3 isomeri con numeri di massa da 243 a 256. L'isotopi più longevo, 252Es, ha un'emivita di 471,7 giorni.
È usato per ottenere il mendelevio quando viene bombardato in un ciclotrone con nuclei di elio.
Fiala di quarzo (diametro 9 mm) contenente ~ 300 μg di 253E solidi. L'illuminazione risultante è il risultato dell'intensa radiazione di 253Es. Credito: Haire, RG, Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.
Tuttavia, gli scienziati hanno svolto poche ricerche con l’einsteinio puro.esperimenti. Il fatto è che è molto difficile da ricreare. Un team di chimici del Berkeley Lab ha superato questi ostacoli per presentare il primo studio che caratterizza alcune delle sue proprietà, aprendo la porta a una migliore comprensione dei rimanenti elementi transuranici nella serie degli attinidi.
Come viene attualmente studiato l'elemento?
Studio “Strutturale e spettralecaratteristiche del complesso di einsteinio ”, pubblicato sulla rivista Nature, è stato condotto congiuntamente da una scienziata del laboratorio di Berkeley, Rebecca Abergel, e da una scienziata del Los Alamos National Laboratory, Stosh Cosimore. Hanno preso parte al lavoro anche scienziati di due laboratori: l'Università della California a Berkeley e la Georgetown University. In totale, gli scienziati avevano a disposizione circa 250 nanogrammi dell'elemento e questa quantità di sostanza era sufficiente per misurare per la prima volta la lunghezza del legame chimico di questo elemento, la proprietà principale che determina la sua interazione con altri atomi e molecole. .
Oggi si sa dell'einsteinioPoco. Avendo capito il suo comportamento chimico, gli scienziati possono applicare questa conoscenza per sviluppare nuovi materiali o nuove tecnologie. E non solo con Einsteinio, ma anche con il resto degli attinidi. Gli scienziati osservano che un attento studio dell'einstenia aiuterà in futuro a scoprire una nuova chimica, almeno un nuovo elemento.
Come sono riusciti gli scienziati a ricrearlo per lo studio?
Abergel e il suo team hanno utilizzatostrutture sperimentali non disponibili decenni fa, quando l'einsteinio fu scoperto per la prima volta - la Fonderia Molecolare presso il Berkeley Lab e la Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL) presso lo SLAC National Accelerator Laboratory, entrambe strutture dell'Ufficio Scientifico del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti - per effettuare la luminescenza spettroscopia ed esperimenti sulla spettroscopia di assorbimento dei raggi X.
Gli scienziati sottolineano che ottenere un campione in una forma utilizzabile ha rappresentato quasi la metà del successo.
Il materiale è prodotto in un reattore isotopico ad alta energiaflusso presso l'Oak Ridge National Laboratory. Questo è uno dei pochi posti al mondo in cui in linea di principio è possibile la creazione di einsteinio. Il reattore ha utilizzato il bombardamento neutronico di bersagli di curio per innescare una lunga catena di reazioni nucleari. Il primo problema che hanno riscontrato è stato che il campione era contaminato da quantità significative di Californio, poiché è estremamente difficile ottenere einsteinio puro in quantità utilizzabile.
Gli scienziati di Berkeley Jennifer Wacker(da sinistra a destra), Leticia Arnedo-Sanchez, Corey Carter, Catherine Shield lavorano nel laboratorio di chimica di Rebecca Abergel. Credito: Marilyn Sargent / Berkeley Lab
Quindi hanno dovuto rinunciare al loroil piano originale per utilizzare la cristallografia a raggi X, che è considerata il gold standard per ottenere informazioni strutturali su molecole altamente radioattive, ma richiede un campione di metallo puro, e invece ha escogitato un nuovo modo di fare campioni e utilizzare metodi di ricerca elementare. I ricercatori di Los Alamos hanno fornito assistenza critica durante questa fase sviluppando un portacampioni che è particolarmente adatto per affrontare i problemi intrinseci dell'Einsteinio.
Poi un altro problema era la lotta controdecadimento radioattivo. Il team del laboratorio di Berkeley ha condotto i propri esperimenti con l'einsteinio-254, uno degli isotopi più stabili di questo elemento. La sua emivita è di 276 giorni, che è il tempo di decomposizione per metà del materiale. Sebbene il team fosse in grado di condurre molti esperimenti prima della pandemia di coronavirus, aveva piani per esperimenti di follow-up che sono stati interrotti a causa di interruzioni legate alla pandemia. Quando sono riusciti a tornare al loro laboratorio l'estate scorsa, la maggior parte del campione era già scomparsa.
Cosa hanno scoperto gli scienziati?
Tuttavia, i ricercatori sono stati in grado di misurarelegano la distanza con l'einsteinio e hanno anche riscontrato un comportamento fisico-chimico diverso da quello che ci si aspetterebbe da un certo numero di attinidi. Questi sono gli elementi sulla riga inferiore della tavola periodica.
Avendo ricevuto un'immagine della disposizione degli atomi in una molecola,compreso l'einsteinio, gli scienziati hanno misurato la lunghezza di un legame chimico e hanno scoperto alcune proprietà chimiche interessanti. Le caratteristiche della luminescenza e dell'accoppiamento spin-orbita di Einsteinio erano diverse da quelle che ci si aspetterebbe da un elemento della serie degli attinidi - la linea di fondo della tavola periodica.
Questa serie contiene elementi o isotopi cheutile per la produzione di energia nucleare o radiofarmaci. Con i nuovi dati, avremo una migliore comprensione di come si comporta l'intera gamma di attinidi.
Rebecca Abergel del Berkeley Lab
Sorprendentemente, questa ricerca offre anche l'opportunità di esplorare oltre la tavola periodica e forse di scoprire un nuovo elemento.
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Curio, o meglio alcuni isotopi del curioprodotta nei reattori nucleari. L'accumulo di atomi di curio avviene attraverso la successiva cattura di neutroni da parte dei nuclei degli elementi bersaglio. Inoltre, quando il curio si accumula in quantità sufficienti, viene isolato mediante metodi di lavorazione chimica, viene prodotto concentrato e principalmente ossido di curio. Il curio è un metallo estremamente costoso ed è ancora utilizzato nelle aree più importanti della tecnologia nucleare, tuttavia, ci sono i cosiddetti programmi di curio negli Stati Uniti e in Russia.
Prende il nome da Pierre e Marie Curie.
I Motu sono piccole isole che circondano l'isola centrale dell'atollo, formatesi a seguito del sollevamento di una barriera corallina. Motu si trova solo nelle acque tropicali.