איך ואיפה הוא התגלהאיינשטיין?
איינשטיין (253Es) הוא יסוד רדיואקטיבי בטבלה המחזורית
איינשטיין התגלה כמעט במקביל לפרמיוםהוא תוצאה של מחקר על מוצרי פיצוץ של מכשיר תרמו גרעיני שיוצרו על ידי האמריקנים באוקיאנוס השקט בנובמבר 1952 (מבחן "מייק").
אייבי מייק (Mike Test, M Test) הוא ניסוי מטען הנפץ התרמו-גרעיני הראשון בעולם.הוא הופק על ידי ארצות הברית ב-1 בנובמבר 1952 באחד המוטוסים של אטול אניווטוק (Eniwetok Atoll).בשל משקלו ומידותיו, כמו גם השימוש בדאוטריום נוזלי כדלק להיתוך תרמו-גרעיני, לא היה למכשיר ערך מעשי כנשק והוא נועד אך ורק לאימות ניסיוני של התכנון "הדו-שלבי" שהוצע על ידי אולם וטלר.הניסוי נחל הצלחה; העוצמה המשוערת של הפיצוץ הייתה 10-12 מגה-טון TNT.
Eevee Mike (כוח 10.4 Mt) - ניסויים גרעיניים אטמוספריים שערכה ארצות הברית באטול Enewetak ב -1 בנובמבר 1952. זהו המבחן המוצלח הראשון של פצצת מימן.
תוצרי הפיצוץ נמצאו מכילים גרעיני אורניום ופלוטוניום כבדים במיוחד, כולל 224Pu ו-246Pu.היווצרותם של גרעינים כאלה יכולה להיות רק תוצאה של לכידה מיידית של מספר נייטרונים על ידי גרעיני 238U (מתוך6 עד 17!). הדבר הציע כי גרעיני יסודות שמספרם האטומי גדול מ-98 יכלו להיווצר בו זמנית עם האיזוטופים הכבדים של אורניום ופלוטוניום.
ואכן, הפרדת תוצרי הפיצוץ חשפה את נוכחותו של יסוד כבד חדש, ולאחר עיבוד כמות גדולה של משקעי אלמוגים ולכלוך שהובאו מאתר הפיצוץ, ניתן היה לבודד שני איזוטופים (253 ו -255) של היסוד החדש.הוא קיבל את השם "איינשטיין" לכבוד גדול המתמטיקאים והפיזיקאים של המאה ה-20 .מאוחר יותר, היסוד 99 הופק באופן מלאכותי בשיטות אחרות, בעיקר על ידי הקרנה ממושכת של פלוטוניום עם נייטרונים בעלי אנרגיה גבוהה.בשיטה זו, כמה גרמים של איינשטיין ניתן להשיג 2-3 שנים; בתגובה תרמו-גרעינית, הוא נוצר בכמה אלפיות השנייה.לאיזוטופ היציב ביותר, איינשטייןיום-254, יש זמן מחצית חיים של כ-270 יום.
מדוע הוא לא מובן היטב וכיצד משתמשים בו?
איינשטיין היא מתכת רדיואקטיבית ושייכת למשפחת האקטינידים.מצבי חמצון של 2 ו 3.דוגמה לכך היא יודיד שלה עם הנוסחה הכימית EsI3.בתמיסה מימית רגילה, איינשטיין קיים בצורתו היציבה ביותר בצורה של יונים.
כמו כן, מתכת זו נבדלת על ידי סריג מעוקב במרכז הפנים, בעוד הפרמטרים הסריג הם כ 0.575 ננומטר, נקודת ההתכה היא 860 מעלות צלזיוס.הוא מאופיין בתנודתיות גבוהה יחסית. תרכובות מוצקות רבות של איינשטיין סונתזו ונחקרו, כגון Es₂O₃, EsCl₃, EsOCl, EsBr₂, EsBr₃, EsI₂ו-EsI₃.
ידועים בסך הכל 19 איזוטופים ו -3 איזומרים עם מספר מסות בין 243 ל 256. האורך האורך ביותר מבין האיזוטופים, 252 E, מחצית החיים הוא 471.7 ימים.
הוא משמש להשגת מנדלביום כאשר מפציצים אותו בציקלוטרון עם גרעיני הליום.
בקבוקון קוורץ (קוטר 9 מ"מ) המכיל ~ 300 מיקרוגרם 253E מוצקים. התאורה המתקבלת היא תוצאה של קרינה אינטנסיבית של 253Es. אשראי: הייר, RG, משרד האנרגיה האמריקני.
עם זאת, מדענים עשו כמה ניסויים עם איינשטיין טהור, והעובדה היא כי קשה מאוד לשחזר. צוות כימאים ממעבדת ברקלי התגבר על מכשולים אלה כדי לדווח על המחקר הראשון שאפיין כמה מתכונותיו, ופתח את הדלת להבנה טובה יותר של היסודות הטרנסאורניים הנותרים של מספר אקטינידים.
איך האלמנט נלמד עכשיו?
לימוד “מבני וספקטרליהמאפיינים של קומפלקס איינשטיין ", שפורסם בכתב העת Nature, בוצע במשותף על ידי מדענית ממעבדת ברקלי, רבקה אברג'יל, ומדענת מהמעבדה הלאומית לוס אלמוס, סטוש קוזימור. בעבודה לקחו חלק גם מדענים משתי מעבדות - אוניברסיטת קליפורניה בברקלי ואוניברסיטת ג'ורג'טאון. בסך הכל עמדו לרשות המדענים כ -250 ננוגרמים של היסוד, וכמות חומר זו הספיקה כדי למדוד לראשונה את אורך הקשר הכימי של יסוד זה - המאפיין העיקרי הקובע את האינטראקציה שלו עם אטומים ומולקולות אחרות. .
כיום ידוע על איינשטייןקטן. לאחר שהבינו את התנהגותה הכימית, מדענים יכולים ליישם ידע זה לפיתוח חומרים חדשים או טכנולוגיות חדשות. ולא רק עם איינשטיין, אלא גם עם שאר האקטינידים. מדענים מציינים כי מחקר מדוקדק של einsthenia יסייע בעתיד לגלות כימיה חדשה - לפחות אלמנט חדש אחד.
כיצד הצליחו מדענים לשחזר אותו למחקר?
אברג'ל וצוותה השתמשו במתקני ניסוי שלא היו נגישים לפני עשרות שנים כאשר איינשטיין התגלה לראשונה - בית היציקה המולקולרי של מעבדת ברקלי ומקור האור סינכרוטרון סטנפורד (SSRL) במעבדת המאיץ הלאומית SLAC, שניהם מתקנים של משרד המדע של משרד האנרגיה האמריקני - כדי לבצע ספקטרוסקופיית אור וניסויים בבליעה של קרני רנטגן ספקטרוסקופיה.
המדענים מציינים כי השגת הדגימה בצורה שמישה הייתה כמעט מחצית מההצלחה.
החומר מיוצר בכור איזוטופי בעל אנרגיה גבוההזרם במעבדה הלאומית Oak Ridge. זהו אחד המקומות הבודדים בעולם בהם ניתן ליצור באופן עקרוני איינשטיין. הכור השתמש בהפצצת נויטרונים על יעדי קוריום כדי לעורר שרשרת ארוכה של תגובות גרעיניות. הבעיה הראשונה בה הם נתקלו הייתה שהמדגם היה מזוהם בכמויות משמעותיות של קליפורניום, מכיוון שקשה מאוד להשיג איינשטניום טהור בכמות שמישה.
מדעני ברקלי ג'ניפר וואקר(משמאל לימין), לטיסיה ארנדו-סאנצ'ס, קורי קרטר, קתרין מגן עובדות במעבדת הכימיה של רבקה אברג'ל. קרדיט: מרילין סרג'נט / מעבדת ברקלי
אז הם נאלצו לוותר על שלהםהתוכנית המקורית להשתמש בקריסטלוגרפיה של רנטגן, הנחשבת כסטנדרט הזהב להשגת מידע מבני אודות מולקולות רדיואקטיביות מאוד, אך מצריכה דגימת מתכת טהורה, ובמקום זאת הגישה דרך חדשה לייצור דגימות ושימוש בשיטות מחקר אלמנטליות. חוקרים בלוס אלמוס סיפקו סיוע קריטי בשלב זה על ידי פיתוח בעל מדגם המתאים באופן ייחודי לטיפול בבעיות הטמונות של איינשטיין.
ואז בעיה נוספת הייתה המאבק נגדריקבון רדיואקטיבי. צוות המעבדה של ברקלי ערך את הניסויים שלהם עם einsteinium-254, אחד האיזוטופים היציבים ביותר של יסוד זה. מחצית החיים שלו היא 276 ימים, וזה זמן הפירוק של מחצית מהחומר. בעוד שהצוות הצליח לערוך ניסויים רבים לפני מגפת הנגיף הכורוני, היו להם תוכניות לניסויי מעקב שהופסקו בגלל הפסקות הקשורות למגיפה. עד שהצליחו לחזור למעבדה שלהם בקיץ האחרון, רוב הדגימה כבר נעלמה.
מה גילו המדענים?
עם זאת, החוקרים הצליחו למדודמרחק הקשר עם איינשטיין, ומצא גם התנהגות פיזיקוכימית שונה מהצפוי ממספר אקטינידים. אלה האלמנטים בשורה התחתונה של הטבלה המחזורית.
לאחר שקיבלתי תמונה של סידור האטומים במולקולה,כולל איינשטיין, מדענים מדדו את אורכו של קשר כימי וגילו כמה תכונות כימיות מעניינות. המאפיינים של הארה וזיווג מסלול הסיבוב של איינשטיין היו שונים ממה שניתן היה לצפות ממרכיב מסדרת האקטינידים - השורה התחתונה של הטבלה המחזורית.
סדרה זו מכילה אלמנטים או איזוטופים ששימושי לייצור כוח גרעיני או רדיואקטיביות. עם נתונים חדשים, נבין טוב יותר כיצד כל מגוון האקטינידים מתנהג.
רבקה אברג'ל ממעבדת ברקלי
באופן מפתיע, המחקר הזה מספק גם הזדמנות לחקור מעבר לטבלה המחזורית ואולי לגלות יסוד חדש.
קרא עוד
תסתכל על תמונה של 8 טריליון פיקסלים של מאדים
מדענים פיתחו תחליף לתורת היחסות. מה המהות של "תיאוריית הכל"?
מדענים מצאו עדויות להתמזגות בני אדם מודרניים עם ניאנדרטלים
קוריום, או ליתר דיוק איזוטופים מסוימים של קוריוםמיוצר בכורים גרעיניים. הצטברות של אטומי קוריום מתרחשת באמצעות לכידה רצופה של נויטרונים על ידי גרעיני יסודות המטרה. יתר על כן, כאשר קוריום מצטבר בכמויות מספיקות, הוא מבודד בשיטות עיבוד כימי, מיוצר תחמוצת מרוכזת ובעיקר. קוריום הוא מתכת יקרה במיוחד ועדיין משמשת בתחומים החשובים ביותר של הטכנולוגיה הגרעינית, עם זאת, ישנן תוכניות קוריום כביכול בארצות הברית וברוסיה.
נקרא על שם פייר ומארי קירי.
מוטו הם איים קטנים המקיפים את האי המרכזי של האטול, שנוצרו כתוצאה מעלייתה של שונית אלמוגים. מוטו נמצא רק במים טרופיים.