Hur och var upptäcktes deteinsteinium?
Einsteinium (253Es) är ett radioaktivt grundämne i det periodiska systemet
Einsteinium upptäcktes nästan samtidigt med fermiumär resultatet av forskning om explosionsprodukter från en termonukleär anordning som producerades av amerikanerna i Stilla havet i november 1952 ("Mike" -test).
Evie (Ivy) Mike Ivy Mike test"Mike", test "M") är världens första test av en termonukleär sprängladdning. Den producerades av USA den 1 november 1952 på en av Enewetak Atolls motu. På grund av sin vikt och storlek, och dess användning av flytande deuterium som fusionsbränsle, hade enheten inget praktiskt värde som vapen och var endast avsedd att experimentellt testa "tvåstegs"-designen som föreslagits av Ulam och Teller. Experimentet var en framgång; Explosionens uppskattade kraft var 10-12 megaton TNT-ekvivalent.
Eevee Mike (kraft 10,4 Mt) - atmosfäriska kärnprov genomförda av USA på Enewetak Atoll den 1 november 1952. Detta är det första framgångsrika testet av en vätgasbomb.
Det konstaterades att i explosionen produkterinnehåller särskilt tunga uran- och plutoniumkärnor, inklusive 224Pu och 246Pu. Bildandet av sådana kärnor kan bara vara resultatet av den momentana infångningen av flera neutroner (från 6 till 17!) av 238U kärnor. Detta gav anledning att anta att samtidigt med tunga isotoper av uran och plutonium kunde kärnor av grundämnen med ett atomnummer större än 98 bildas.
Ja, när man separerar explosionsprodukterNärvaron av ett nytt tungt grundämne upptäcktes, och efter att ha bearbetat en stor mängd korallsediment och lera från explosionsplatsen var det möjligt att isolera två isotoper (253 och 255) av det nya grundämnet. Den fick namnet "Einsteinium" för att hedra 1900-talets största matematiker och fysiker. Albert Einstein. Senare framställdes element 99 artificiellt med andra metoder, främst genom långvarig bestrålning av plutonium med högenergetiska neutroner. Med denna metod kan du få flera gram einsteinium på 2-3 år; under en termonukleär reaktion bildas den på några tusendelar av en sekund. Den mest stabila isotopen, einsteinium-254, har en halveringstid på cirka 270 dagar.
Varför är det dåligt förstått och hur används det?
Einsteinium är en radioaktiv metall ochtillhör aktinidfamiljen. I föreningar uppvisar den oxidationstillstånd +2 och +3. Ett exempel är dess jodid med den kemiska formeln EsI3. I vanlig vattenlösning finns einsteinium i sin mest stabila form som joner.
Denna metall kännetecknas också av sin kubikansiktscentrerat gitter, med en gitterparameter på cirka 0,575 nanometer, smältpunkt - 860 °C. Det kännetecknas av relativt hög flyktighet Många fasta einsteiniumföreningar har syntetiserats och studerats, såsom Es2O3, EsCl3, EsOCl, EsBr2, EsBr3, EsI2 och EsI3.
Totalt är 19 isotoper och 3 isomerer med massantal från 243 till 256 kända. Den längsta livslängden av isotoperna, 252Es, har en halveringstid på 471,7 dagar.
Det används för att erhålla mendelevium när det bombas i en cyklotron med heliumkärnor.
Kvartsflaska (diameter 9 mm) innehållande ~ 300 μg fasta 253Es. Den resulterande belysningen är resultatet av den intensiva strålningen av 253Es. Upphovsman: Haire, RG, US Department of Energy.
Men forskare har gjort lite forskning med rent einsteinium.experiment. Saken är den att det är väldigt svårt att återskapa.Ett team av Berkeley Lab-kemister har övervunnit dessa hinder för att rapportera den första studien som karakteriserar några av dess egenskaper, vilket öppnar dörren för att bättre förstå de återstående transuranelementen i aktinidserien.
Hur studeras elementet för närvarande?
Studera ”Strukturell och spektralegenskaperna hos einsteinium-komplexet ”, publicerad i tidskriften Nature, genomfördes gemensamt av en kvinnlig forskare från Berkeley-laboratoriet, Rebecca Abergel, och en forskare från Los Alamos National Laboratory, Stosh Cosimore. Forskare från två laboratorier deltog också i arbetet - University of California i Berkeley och Georgetown University. Totalt hade forskarna cirka 250 nanogram av grundämnet till sitt förfogande, och denna mängd substans räckte för att för första gången mäta längden på den kemiska bindningen av detta element - den huvudsakliga egenskapen som bestämmer dess interaktion med andra atomer och molekyler. .
Idag om einsteinium är käntLiten. Efter att ha räknat ut dess kemiska beteende kan forskare tillämpa denna kunskap för att utveckla nytt material eller ny teknik. Och inte nödvändigtvis bara med Einsteinium utan också med andra aktinider. Forskare noterar att noggranna studier av einsthenia kommer att hjälpa till i framtiden att upptäcka ny kemi - åtminstone ett nytt element.
Hur lyckades forskare återskapa det för studier?
Abergel och hennes team användeexperimentella anläggningar otillgängliga för decennier sedan när einsteinium först upptäcktes - Molecular Foundry vid Berkeley Lab och Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL) vid SLAC National Accelerator Laboratory, båda anläggningar vid U.S. Department of Energy's Office of Science - för att utföra luminescens spektroskopi och experiment med röntgenabsorptionsspektroskopi.
Forskare noterar att att få ett prov i användbar form var nästan hälften av framgången.
Materialet tillverkas i en högenergi-isotopreaktorström vid Oak Ridge National Laboratory. Detta är en av få platser i världen där det i princip är möjligt att skapa einsteinium. Reaktorn använde neutronbombardemang av curiummål för att utlösa en lång kedja av kärnreaktioner. Det första problemet de stötte på var att provet var förorenat med betydande mängder Californium, eftersom det är extremt svårt att få rent einsteinium i en användbar mängd.
Berkeley-forskare Jennifer Wacker(från vänster till höger), Leticia Arnedo-Sanchez, Corey Carter, Catherine Shield arbetar i Rebecca Abergels kemilaboratorium. Upphovsman: Marilyn Sargent / Berkeley Lab
Så de var tvungna att ge upp sinden ursprungliga planen att använda röntgenkristallografi, som anses vara guldstandarden för att erhålla strukturell information om starkt radioaktiva molekyler, men kräver ett rent metallprov och i stället kom med ett nytt sätt att göra prover och använda elementära forskningsmetoder. Forskare vid Los Alamos gav kritisk hjälp under denna fas genom att utveckla en provhållare som är unikt lämpad för att hantera Einsteiniums inneboende problem.
Sedan var ett annat problem kampen motradioaktivt avfall. Berkeleys laboratorieteam genomförde sina experiment med einsteinium-254, en av de mest stabila isotoperna i detta element. Dess halveringstid är 276 dagar, vilket är nedbrytningstiden för hälften av materialet. Även om teamet kunde genomföra många experiment före coronaviruspandemin, hade de planer på uppföljningsexperiment som avbröts på grund av avbrott relaterade till pandemin. När de lyckades återvända till sitt laboratorium förra sommaren hade det mesta av provet redan försvunnit.
Vad fick forskarna veta?
Men forskarna kunde mätabindningsavstånd med Einsteinium, och fann också en del fysikalisk-kemiskt beteende som skilde sig från vad man kan förvänta sig av ett antal aktinider. Det här är elementen på det nedersta raden i det periodiska systemet.
Efter att ha fått en bild av arrangemanget av atomer i en molekyl,inklusive einsteinium, mätte forskare längden på en kemisk bindning och upptäckte några intressanta kemiska egenskaper. Egenskaperna hos Einsteiniums luminiscens och spin-bana-koppling skilde sig från vad man kan förvänta sig av ett element i aktinidserien - det nedersta i det periodiska systemet.
Denna serie innehåller element eller isotoper somanvändbar för produktion av kärnkraft eller radiofarmaka. Med nya data kommer vi att bättre förstå hur hela serien av aktinider beter sig.
Rebecca Abergel från Berkeley Lab
Överraskande nog ger denna forskning också en möjlighet att utforska bortom det periodiska systemet och kanske upptäcka ett nytt element.
Läs mer
Titta på en bild på 8 biljoner pixlar av Mars
Forskare har utvecklat en ersättning för relativitetsteorin. Vad är kärnan i "alltingsteorin"?
Forskare har hittat bevis för att mänskliga människor har blivit uppfödda med neandertalare
Curium, eller snarare vissa isotoper av curiumproduceras i kärnreaktorer. Ackumulering av curiumatomer sker genom successiv infångning av neutroner av målelementens kärnor. När curium ackumuleras i tillräckliga mängder isoleras det vidare med kemiska bearbetningsmetoder, koncentreras och huvudsakligen curiumoxid produceras. Curium är en extremt dyr metall och används fortfarande inom de viktigaste områdena inom kärnteknik, men det finns så kallade curiumprogram i USA och Ryssland.
Uppkallad efter Pierre och Marie Curie.
Motu är små öar som omger atollens centrala ö, bildade som ett resultat av uppkomsten av ett korallrev. Motu finns bara i tropiska vatten.