Como e onde foi descobertoeinsteinium?
Einsteinium (253Es) é um elemento radioativo da tabela periódica
Einsteinium foi descoberto quase simultaneamente com fermiumé o resultado da pesquisa sobre os produtos da explosão de um dispositivo termonuclear produzido pelos americanos no Oceano Pacífico em novembro de 1952 (teste "Mike").
Evie (Ivy)Mike; Teste de Ivy Mike"Mike", teste "M") é o primeiro teste mundial de um dispositivo explosivo termonuclear. Foi produzido pelos EUA em 1º de novembro de 1952 em um dos motu do Atol Enewetak. Devido ao seu peso e tamanho, e ao uso de deutério líquido como combustível de fusão, o dispositivo não tinha valor prático como arma e destinava-se apenas a testar experimentalmente o projeto de "dois estágios" proposto por Ulam e Teller. O experimento foi um sucesso; A potência estimada da explosão foi de 10 a 12 megatons de equivalente TNT.
Eevee Mike (potência de 10,4 Mt) - testes nucleares atmosféricos conduzidos pelos Estados Unidos no Atol de Enewetak em 1 de novembro de 1952. Este é o primeiro teste bem-sucedido de uma bomba de hidrogênio.
Verificou-se que nos produtos da explosãocontém núcleos particularmente pesados de urânio e plutônio, incluindo 224Pu e 246Pu. A formação de tais núcleos só poderia ser resultado da captura instantânea de vários nêutrons (de 6 a 17!) pelos núcleos 238U. Isso deu motivos para supor que simultaneamente com isótopos pesados de urânio e plutônio, núcleos de elementos com número atômico superior a 98 poderiam ser formados.
Na verdade, ao separar produtos de explosãoFoi descoberta a presença de um novo elemento pesado e, após processar grande quantidade de sedimentos de coral e lama trazidos do local da explosão, foi possível isolar dois isótopos (253 e 255) do novo elemento. Recebeu o nome de “Einsteinium” em homenagem ao maior matemático e físico do século XX. Albert Einstein. Mais tarde, o elemento 99 foi produzido artificialmente por outros métodos, principalmente por irradiação prolongada de plutônio com nêutrons de alta energia. Com este método, você pode obter vários gramas de einstênio em 2 a 3 anos; durante uma reação termonuclear, é formado em alguns milésimos de segundo. O isótopo mais estável, o einstênio-254, tem meia-vida de cerca de 270 dias.
Por que é mal compreendido e como é usado?
Einsteinium é um metal radioativo epertence à família dos actinídeos. Em compostos exibe estados de oxidação +2 e +3. Um exemplo é o seu iodeto com a fórmula química EsI3. Em solução aquosa comum, o einstênio existe em sua forma mais estável como íons.
Este metal também se distingue pela sua cúbicarede centrada na face, com um parâmetro de rede de cerca de 0,575 nanômetros, ponto de fusão - 860 °C. É caracterizado por uma volatilidade relativamente alta.Muitos compostos sólidos de einstênio foram sintetizados e estudados, como Es₂O₃, EsCl₃, EsOCl, EsBr₂, EsBr₃, EsI₂ e EsI₃.
São conhecidos um total de 19 isótopos e 3 isômeros com números de massa de 243 a 256. O mais longevo dos isótopos, 252Es, tem meia-vida de 471,7 dias.
É usado para obter mendelévio bombardeando um ciclotron com núcleos de hélio.
Frasco de quartzo (diâmetro de 9 mm) contendo ~ 300 μg de 253Es sólidos. A iluminação resultante é o resultado da intensa radiação de 253Es. Crédito: Haire, RG, Departamento de Energia dos EUA.
No entanto, os cientistas fizeram poucas pesquisas com einstênio puro.experimentos. A questão é que é muito difícil recriar. Uma equipe de químicos do Berkeley Lab superou esses obstáculos para relatar o primeiro estudo caracterizando algumas de suas propriedades, abrindo a porta para uma melhor compreensão dos elementos transurânicos restantes na série dos actinídeos.
Como o elemento é estudado atualmente?
Estudo “Estrutural e Espectralcaracterísticas do complexo de einsteinio ”, publicado na revista Nature, foi realizado em conjunto por uma cientista do laboratório de Berkeley, Rebecca Abergel, e uma cientista do Laboratório Nacional de Los Alamos, Stosh Cosimore. Cientistas de dois laboratórios também participaram do trabalho - a University of California at Berkeley e a Georgetown University. No total, os cientistas tinham cerca de 250 nanogramas do elemento à disposição, e essa quantidade de substância foi suficiente para medir pela primeira vez o comprimento da ligação química desse elemento - principal propriedade que determina sua interação com outros átomos e moléculas .
Hoje sobre einsteinium é conhecidoPouco. Tendo descoberto seu comportamento químico, os cientistas podem aplicar esse conhecimento para desenvolver novos materiais ou novas tecnologias. E não apenas com Einsteinium, mas também com o resto dos actinídeos. Os cientistas observam que o estudo cuidadoso da einstenia ajudará no futuro a descobrir uma nova química - pelo menos um novo elemento.
Como os cientistas conseguiram recriá-lo para estudo?
Abergel e sua equipe usaraminstalações experimentais indisponíveis décadas atrás, quando o einstênio foi descoberto pela primeira vez - a Fundição Molecular no Laboratório de Berkeley e a Fonte de Luz de Radiação Síncrotron de Stanford (SSRL) no Laboratório Nacional do Acelerador SLAC, ambas instalações do Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA - para realizar luminescência espectroscopia e experimentos em espectroscopia de absorção de raios X.
Os cientistas observam que obter uma amostra em forma utilizável foi quase metade do sucesso.
O material é fabricado em um reator isotópico de alta energiastream no Oak Ridge National Laboratory. Este é um dos poucos lugares no mundo onde a criação de einsteinium é possível, em princípio. O reator usou o bombardeio de nêutrons de alvos de cúrio para desencadear uma longa cadeia de reações nucleares. O primeiro problema que encontraram foi que a amostra estava contaminada com quantidades significativas de Califórnio, uma vez que é extremamente difícil obter einstênio puro em uma quantidade utilizável.
Cientistas de Berkeley Jennifer Wacker(da esquerda para a direita), Leticia Arnedo-Sanchez, Corey Carter e Catherine Shield trabalham no laboratório de química de Rebecca Abergel. Crédito: Marilyn Sargent / Berkeley Lab
Então eles tiveram que desistir de seuso plano original de usar cristalografia de raios X, que é considerada o padrão ouro para obter informações estruturais sobre moléculas altamente radioativas, mas requer uma amostra de metal puro, e em vez disso surgiu com uma nova maneira de fazer amostras e usar métodos de pesquisa elementar. Os pesquisadores de Los Alamos forneceram assistência crítica durante esta fase, desenvolvendo um porta-amostras que é especialmente adequado para resolver os problemas inerentes do Einsteinium.
Então outro problema foi a luta contradecaimento radioativo. A equipe do laboratório de Berkeley conduziu seus experimentos com einsteinium-254, um dos isótopos mais estáveis deste elemento. Sua meia-vida é de 276 dias, que é o tempo de decomposição de metade do material. Embora a equipe pudesse realizar muitos experimentos antes da pandemia de coronavírus, eles tinham planos para experimentos de acompanhamento que foram interrompidos devido a interrupções relacionadas à pandemia. Quando eles conseguiram retornar ao laboratório no verão passado, a maior parte da amostra já havia desaparecido.
O que os cientistas descobriram?
No entanto, os pesquisadores foram capazes de medirligou a distância com Einsteinium e também encontrou algum comportamento físico-químico diferente do que seria de esperar de uma série de actinídeos. Esses são os elementos da linha inferior da tabela periódica.
Tendo recebido uma imagem do arranjo dos átomos em uma molécula,incluindo o einstênio, os cientistas mediram o comprimento de uma ligação química e descobriram algumas propriedades químicas interessantes. As características do acoplamento luminescência e spin-órbita do Einsteinium eram diferentes do que se esperaria de um elemento da série de actinídeos - o resultado final da tabela periódica.
Esta série contém elementos ou isótopos queútil para a produção de energia nuclear ou radiofármacos. Com novos dados, entenderemos melhor como toda a gama de actinídeos se comporta.
Rebecca Abergel do Laboratório Berkeley
Surpreendentemente, esta pesquisa também oferece uma oportunidade de explorar além da tabela periódica e talvez descobrir um novo elemento.
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Curium, ou melhor, certos isótopos de Curiumproduzidos em reatores nucleares. O acúmulo de átomos de cúrio ocorre por meio da captura sucessiva de nêutrons pelos núcleos dos elementos alvo. Além disso, quando o cúrio se acumula em quantidades suficientes, ele é isolado por métodos de processamento químico, concentrado e principalmente é produzido óxido de cúrio. O cúrio metálico é extremamente caro e ainda é usado nas áreas mais importantes da tecnologia nuclear; no entanto, existem os chamados programas de cúrio nos Estados Unidos e na Rússia.
Recebeu o nome de Pierre e Marie Curie.
Motu são pequenas ilhas que circundam a ilha central do atol, formadas a partir da ascensão de um recife de coral. Motu é encontrado apenas em águas tropicais.