Hvordan og hvor ble det oppdageteinsteinium?
Einsteinium (253Es) er et radioaktivt grunnstoff i det periodiske systemet
Einsteinium ble oppdaget nesten samtidig med fermiumer resultatet av forskning på eksplosjonsproduktene til et termonukleært apparat produsert av amerikanerne i Stillehavet i november 1952 ("Mike" -test).
Evie (Ivy) Mike Ivy Mike test"Mike", test "M") er verdens første test av en termonukleær eksplosiv enhet. Den ble produsert av USA 1. november 1952 på en av motuene til Enewetak Atoll. På grunn av vekten og størrelsen, og bruken av flytende deuterium som fusjonsdrivstoff, hadde enheten ingen praktisk verdi som våpen og var utelukkende ment å eksperimentelt teste "to-trinns" designen foreslått av Ulam og Teller. Eksperimentet var en suksess; Den estimerte kraften til eksplosjonen var 10-12 megatonn TNT-ekvivalent.
Eevee Mike (kraft 10,4 Mt) - atmosfæriske atomprøver utført av USA på Enewetak Atoll 1. november 1952. Dette er den første vellykkede testen av en hydrogenbombe.
Det ble funnet at i eksplosjonen produkterinneholder spesielt tunge uran- og plutoniumkjerner, inkludert 224Pu og 246Pu. Dannelsen av slike kjerner kan bare være et resultat av den øyeblikkelige fangsten av flere nøytroner (fra 6 til 17!) av 238U kjerner. Dette ga grunn til å anta at det samtidig med tunge isotoper av uran og plutonium kunne dannes kjerner av grunnstoffer med et atomnummer større enn 98.
Faktisk, når du skiller eksplosjonsprodukterTilstedeværelsen av et nytt tungt grunnstoff ble oppdaget, og etter å ha behandlet en stor mengde korallsedimenter og gjørme brakt fra eksplosjonsstedet, var det mulig å isolere to isotoper (253 og 255) av det nye elementet. Det ble gitt navnet "Einsteinium" til ære for den største matematikeren og fysikeren på 1900-tallet. Albert Einstein. Senere ble element 99 produsert kunstig ved andre metoder, hovedsakelig ved langvarig bestråling av plutonium med høyenerginøytroner. Med denne metoden kan du få flere gram einsteinium på 2-3 år; under en termonukleær reaksjon dannes den på noen få tusendeler av et sekund. Den mest stabile isotopen, einsteinium-254, har en halveringstid på rundt 270 dager.
Hvorfor er det dårlig forstått og hvordan brukes det?
Einsteinium er et radioaktivt metall ogtilhører aktinidfamilien. I forbindelser viser den oksidasjonstilstander +2 og +3. Et eksempel er jodidet med den kjemiske formelen EsI3. I vanlig vandig løsning eksisterer einsteinium i sin mest stabile form som ioner.
Dette metallet er også preget av sin kubikkansiktssentrert gitter, med en gitterparameter på ca. 0,575 nanometer, smeltepunkt - 860 °C. Det er preget av relativt høy flyktighet Mange faste einsteiniumforbindelser har blitt syntetisert og studert, som Es₂O₃, EsCl₃, EsOCl, EsBr₂, EsBr₃, EsI₂ og EsI₃.
Totalt er det kjent 19 isotoper og 3 isomerer med massetall fra 243 til 256. Den lengstlevende av isotoper, 252Es, har en halveringstid på 471,7 dager.
Det brukes til å skaffe mendelevium når det bombes i en cyklotron med heliumkjerner.
Kvarts hetteglass (diameter 9 mm) som inneholder ~ 300 μg faste 253Es. Den resulterende belysningen er resultatet av den intense strålingen av 253Es. Kreditt: Haire, RG, US Department of Energy.
Imidlertid har forskere gjort lite forskning med rent einsteinium.eksperimenter. Saken er at den er veldig vanskelig å gjenskape.Et team av Berkeley Lab-kjemikere har overvunnet disse hindringene for å rapportere den første studien som karakteriserer noen av dens egenskaper, og åpnet døren til bedre forståelse av de gjenværende transuranelementene i aktinidserien.
Hvordan studeres elementet nå?
Studer “Strukturell og spektralegenskaper av einsteinium-komplekset ”, publisert i tidsskriftet Nature, ble utført i fellesskap av en kvinnelig forsker fra Berkeley-laboratoriet, Rebecca Abergel, og en forsker fra Los Alamos National Laboratory, Stosh Cosimore. Forskere fra to laboratorier deltok også i arbeidet - University of California i Berkeley og Georgetown University. Totalt hadde forskerne ca 250 nanogram av elementet til rådighet, og denne stoffmengden var nok til å måle lengden på kjemisk binding av dette elementet - den viktigste egenskapen som bestemmer dets interaksjon med andre atomer og molekyler. .
I dag er det kjent om einsteiniumLitt. Etter å ha funnet ut kjemisk oppførsel, kan forskere bruke denne kunnskapen til å utvikle nye materialer eller nye teknologier. Og ikke bare med Einsteinium, men også med resten av aktinidene. Forskere bemerker at nøye studier av einsthenia vil hjelpe i fremtiden med å oppdage ny kjemi - minst ett nytt element.
Hvordan klarte forskere å gjenskape den for studier?
Abergel og teamet hennes brukteeksperimentelle fasiliteter som ikke var tilgjengelige for flere tiår siden da einsteinium først ble oppdaget - Molecular Foundry ved Berkeley Lab og Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL) ved SLAC National Accelerator Laboratory, begge anleggene til US Department of Energy's Office of Science - for å utføre luminescens spektroskopi og eksperimenter med røntgenabsorpsjonsspektroskopi.
Forskere bemerker at å få en prøve i en brukbar form var nesten halvparten av suksessen.
Materialet er produsert i en isotopreaktor med høy energistrøm ved Oak Ridge National Laboratory. Dette er et av de få stedene i verden der det i prinsippet er mulig å lage einsteinium. Reaktoren brukte nøytronbombardement av curiummål for å utløse en lang kjede av atomreaksjoner. Det første problemet de møtte var at prøven var forurenset med betydelige mengder Californium, siden det er ekstremt vanskelig å oppnå rent einsteinium i en brukbar mengde.
Berkeley-forskere Jennifer Wacker(fra venstre til høyre), Leticia Arnedo-Sanchez, Corey Carter, Catherine Shield jobber i Rebecca Abergels kjemilaboratorium. Kreditt: Marilyn Sargent / Berkeley Lab
Så de måtte gi opp sineden opprinnelige planen om å bruke røntgenkrystallografi, som regnes som gullstandarden for å skaffe strukturell informasjon om sterkt radioaktive molekyler, men krever en ren metallprøve, og kom i stedet for en ny måte å lage prøver på og bruke elementære forskningsmetoder. Forskere ved Los Alamos ga kritisk hjelp i denne fasen ved å utvikle en prøveholder som er unikt egnet til å løse de iboende problemene med Einsteinium.
Da var et annet problem kampen motradioaktivt forfall. Berkeley-laboratorieteamet gjennomførte sine eksperimenter med einsteinium-254, en av de mest stabile isotoper av dette elementet. Halveringstiden er 276 dager, som er nedbrytningstiden for halvparten av materialet. Mens teamet var i stand til å gjennomføre mange eksperimenter før coronaviruspandemien, hadde de planer om oppfølgingseksperimenter som ble avbrutt på grunn av strømbrudd relatert til pandemien. Da de klarte å komme tilbake til laboratoriet sitt i fjor sommer, var det meste av prøven allerede forsvunnet.
Hva fant forskerne ut?
Forskerne klarte imidlertid å målebindingsavstand med Einsteinium, og fant også noe fysisk-kjemisk oppførsel som var forskjellig fra hva som kunne forventes fra en rekke aktinider. Dette er elementene på bunnlinjen i det periodiske systemet.
Etter å ha mottatt et bilde av arrangementet av atomer i et molekyl,inkludert einsteinium, målte forskere lengden på en kjemisk binding og oppdaget noen interessante kjemiske egenskaper. Egenskapene til luminescens og spin-bane-kobling av Einsteinium var forskjellige fra hva man kunne forvente fra et element i aktinidserien - bunnlinjen i det periodiske systemet.
Denne serien inneholder elementer eller isotoper somnyttig for produksjon av kjernekraft eller radiofarmaka. Med nye data vil vi få en bedre forståelse av hvordan hele serien av aktinider oppfører seg.
Rebecca Abergel fra Berkeley Lab
Overraskende nok gir denne forskningen også en mulighet til å utforske utover det periodiske system og kanskje oppdage et nytt grunnstoff.
Les mer
Se på et bilde på 8 billioner piksler av Mars
Forskere har utviklet en erstatning for relativitetsteorien. Hva er essensen av "teorien om alt"?
Forskere har funnet bevis på at avl av moderne mennesker med neandertalere
Curium, eller rettere visse isotoper av curiumprodusert i atomreaktorer. Akkumulering av curiumatomer skjer gjennom suksessiv fangst av nøytroner av kjernene til målelementene. Videre, når curium akkumuleres i tilstrekkelige mengder, blir det isolert ved metoder for kjemisk bearbeiding, konsentrert og hovedsakelig produsert curiumoxid. Curium er et ekstremt dyrt metall og brukes fremdeles i de viktigste områdene av atomteknologi. Likevel er det såkalte curium-programmer i USA og Russland.
Oppkalt etter Pierre og Marie Curie.
Motu er små øyer som omgir den sentrale øya av atollen, dannet som et resultat av fremveksten av et korallrev. Motu finnes bare i tropiske farvann.