Hoe en waar het werd ontdekteinsteinium?
Einsteinium (253Es) is een radioactief element in het periodiek systeem
Einsteinium werd vrijwel gelijktijdig met fermium ontdektis het resultaat van onderzoek naar de producten van de explosie van een thermonucleair apparaat geproduceerd door de Amerikanen in de Stille Oceaan in november 1952 (test "Mike").
Ivy Mike (Mike Test, M Test) is 's werelds eerste thermonucleaire explosieve apparaattest.Het werd geproduceerd door de Verenigde Staten op 1 november 1952 op een van de motu's van het Eniwetok-atol.Vanwege het gewicht en de afmetingen, evenals het gebruik van vloeibaar deuterium als brandstof voor thermonucleaire fusie, had het apparaat geen praktische waarde als wapen en was het uitsluitend bedoeld voor experimentele verificatie van het "tweetraps" -ontwerp voorgesteld door Ulam en Teller.Het experiment was een succes; Het geschatte vermogen van de explosie was 10-12 megaton TNT.
Eevee Mike (vermogen 10,4 Mt) - atmosferische kernproeven uitgevoerd door de Verenigde Staten op Enewetak Atoll op 1 november 1952. Dit is de eerste succesvolle test van een waterstofbom.
De explosieproducten bleken bijzonder zware uranium- en plutoniumkernen te bevatten, waaronder 224Pu en 246Pu.De vorming van dergelijke kernen kan alleen het resultaat zijn van de ogenblikkelijke invang van verschillende neutronen door 238U-kernen (van6 tot 17!). Dit suggereerde dat de kernen van elementen met een atoomnummer groter dan 98 gelijktijdig met de zware isotopen van uranium en plutonium zouden kunnen zijn gevormd.
De scheiding van de explosieproducten onthulde inderdaad de aanwezigheid van een nieuw zwaar element, en na verwerking van een grote hoeveelheid koraalsediment en vuil dat van de plaats van de explosie was meegebracht, was het mogelijk om twee isotopen (253 en 255) van het nieuwe element te isoleren.Het kreeg de naam "Einsteinium" ter ere van de grootste wiskundige en natuurkundige van de 20e eeuw.Later werd het element 99 kunstmatig geproduceerd met behulp van andere methoden, voornamelijk door langdurige bestraling van plutonium met hoogenergetische neutronen.Met deze methode kunnen in 2-3 jaar enkele grammen einsteinium worden verkregen ; Bij een thermonucleaire reactie wordt het in een paar duizendsten van een seconde gevormd.De meest stabiele isotoop, einsteinium-254, heeft een halfwaardetijd van ongeveer 270 dagen.
Waarom wordt het slecht begrepen en hoe wordt het gebruikt?
Einsteinium is een radioactief metaal en behoort tot de actinidenfamilie.oxidatietoestanden van 2 en 3.Een voorbeeld is het jodide met de chemische formule EsI3.In een gewone waterige oplossing bestaat einsteinium in zijn meest stabiele vorm in de vorm van ionen.
Dit metaal onderscheidt zich ook door een kubisch vlakgecentreerd rooster, terwijl de roosterparameters ongeveer 0,575 nanometer zijn , het smeltpunt is 860 °C.Het wordt gekenmerkt door een relatief hoge volatiliteit. Er zijn veel vaste verbindingen van einsteinium gesynthetiseerd en bestudeerd, zoals Es₂O₃, EsCl₃, EsOCl, EsBr₂, EsBr₃, EsI₂en EsI₃.
In totaal zijn 19 isotopen en 3 isomeren bekend met massagetallen van 243 tot 256. De langstlevende van de isotopen, 252Es, heeft een halfwaardetijd van 471,7 dagen.
Het wordt gebruikt om mendelevium te verkrijgen wanneer het wordt gebombardeerd in een cyclotron met heliumkernen.
Kwartsflesje (diameter 9 mm) met ~ 300 μg vaste 253Es. De resulterende verlichting is het resultaat van de intense straling van 253Es. Krediet: Haire, RG, US Department of Energy.
Wetenschappers hebben echter weinig experimenten gedaan met puur einsteinium, en het is een feit dat het erg moeilijk is om het na te bootsen. Een team van chemici van Berkeley Lab overwon deze hindernissen om de eerste studie te rapporteren die enkele van zijn eigenschappen karakteriseerde, waardoor de deur werd geopend naar een beter begrip van de resterende transurane elementen van een aantal actiniden.
Hoe wordt het element momenteel bestudeerd?
Bestudeer "Structureel en spectraalkenmerken van het einsteiniumcomplex ”, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, werd gezamenlijk uitgevoerd door een vrouwelijke wetenschapper van het Berkeley-laboratorium, Rebecca Abergel, en een wetenschapper van het Los Alamos National Laboratory, Stosh Cosimore. Wetenschappers van twee laboratoria namen ook deel aan het werk: de University of California in Berkeley en Georgetown University. In totaal hadden wetenschappers ongeveer 250 nanogram van het element tot hun beschikking, en deze hoeveelheid stof was voldoende om voor het eerst de lengte van de chemische binding van dit element te meten - de belangrijkste eigenschap die de interactie met andere atomen en moleculen bepaalt. .
Tegenwoordig is over einsteinium bekendWeinig. Als wetenschappers het chemische gedrag ervan hebben uitgezocht, kunnen ze deze kennis toepassen om nieuwe materialen of nieuwe technologieën te ontwikkelen. En niet per se alleen met Einsteinium, maar ook met andere actiniden. Wetenschappers wijzen erop dat een grondige studie van einsthenia in de toekomst zal helpen om nieuwe chemie te ontdekken - tenminste één nieuw element.
Hoe zijn wetenschappers erin geslaagd het opnieuw te creëren voor studie?
Abergel en haar team gebruiktenexperimentele faciliteiten die tientallen jaren geleden niet beschikbaar waren toen einsteinium voor het eerst werd ontdekt – de Molecular Foundry in Berkeley Lab en de Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL) in het SLAC National Accelerator Laboratory, beide faciliteiten van het Office of Science van het Amerikaanse ministerie van Energie – voor het uitvoeren van luminescentie spectroscopie en experimenten met röntgenabsorptiespectroscopie.
Wetenschappers merken op dat het verkrijgen van een monster in een bruikbare vorm bijna de helft van het succes was.
Het materiaal wordt vervaardigd in een hoogenergetische isotopenreactorstream bij Oak Ridge National Laboratory. Dit is een van de weinige plekken ter wereld waar de aanmaak van einsteinium in principe mogelijk is. De reactor gebruikte neutronenbombardementen op curiumdoelen om een lange keten van nucleaire reacties op gang te brengen. Het eerste probleem dat ze tegenkwamen, was dat het monster verontreinigd was met aanzienlijke hoeveelheden Californium, aangezien het buitengewoon moeilijk is om zuiver einsteinium in een bruikbare hoeveelheid te verkrijgen.
Berkeley-wetenschappers Jennifer Wacker(van links naar rechts), Leticia Arnedo-Sanchez, Corey Carter, Catherine Shield werken in het chemielaboratorium van Rebecca Abergel. Krediet: Marilyn Sargent / Berkeley Lab
Dus moesten ze hunhet oorspronkelijke plan om röntgenkristallografie te gebruiken, die wordt beschouwd als de gouden standaard voor het verkrijgen van structurele informatie over hoogradioactieve moleculen, maar waarvoor een monster van puur metaal nodig is, en in plaats daarvan een nieuwe manier bedacht om monsters te maken en elementaire onderzoeksmethoden te gebruiken. Onderzoekers van Los Alamos boden tijdens deze fase kritische hulp door een monsterhouder te ontwikkelen die bij uitstek geschikt is om de inherente problemen van Einsteinium aan te pakken.
Een ander probleem was de strijd tegenradioactief verval. Het laboratoriumteam van Berkeley voerde hun experimenten uit met einsteinium-254, een van de meest stabiele isotopen van dit element. De halfwaardetijd is 276 dagen, wat de ontbindingstijd is voor de helft van het materiaal. Hoewel het team veel experimenten kon uitvoeren voorafgaand aan de coronaviruspandemie, hadden ze plannen voor vervolgexperimenten die werden onderbroken vanwege uitval in verband met de pandemie. Tegen de tijd dat ze afgelopen zomer naar hun laboratorium konden terugkeren, was het grootste deel van het monster al verdwenen.
Wat ontdekten de wetenschappers?
De onderzoekers waren echter in staat om te metenbindingsafstand met Einsteinium, en vond ook enig fysisch-chemisch gedrag dat anders was dan wat van een aantal actiniden zou worden verwacht. Dit zijn de elementen op de onderste regel van het periodiek systeem.
Na een foto te hebben ontvangen van de rangschikking van atomen in een molecuul,waaronder einsteinium, maten wetenschappers de lengte van een chemische binding en ontdekten enkele interessante chemische eigenschappen. De kenmerken van de luminescentie en spin-orbit-koppeling van Einsteinium waren anders dan je zou verwachten van een element uit de actinide-reeks - de onderste regel van het periodiek systeem.
Deze serie bevat elementen of isotopen dienuttig voor de productie van kernenergie of radiofarmaca. Met nieuwe gegevens zullen we beter begrijpen hoe het hele scala aan actiniden zich gedraagt.
Rebecca Abergel van Berkeley Lab
Verrassend genoeg biedt dit onderzoek ook de mogelijkheid om verder te kijken dan het periodiek systeem en misschien een nieuw element te ontdekken.
Lees verder
Kijk naar een afbeelding van 8 biljoen pixels van Mars
Wetenschappers hebben een vervanging voor de relativiteitstheorie ontwikkeld. Wat is de essentie van de "theorie van alles"?
Wetenschappers hebben bewijs gevonden van kruising van moderne mensen met Neanderthalers
Curium, of liever bepaalde isotopen van curiumgeproduceerd in kernreactoren. Accumulatie van curiumatomen vindt plaats door de opeenvolgende vangst van neutronen door de kernen van doelelementen. Verder, wanneer curium zich in voldoende hoeveelheden ophoopt, wordt het geïsoleerd door methoden van chemische verwerking, wordt geconcentreerd en voornamelijk curiumoxide geproduceerd. Curiummetaal is buitengewoon duur en wordt nog steeds gebruikt in de belangrijkste gebieden van de nucleaire technologie, toch zijn er zogenaamde curiumprogramma's in de Verenigde Staten en Rusland.
Vernoemd naar Pierre en Marie Curie.
Motu zijn kleine eilanden rond het centrale eiland van het atol, gevormd als gevolg van de opkomst van een koraalrif. Motu komt alleen voor in tropische wateren.