มันถูกค้นพบอย่างไรและที่ไหนไอน์สไตเนียม?
ไอน์สไตเนียม (253Es) เป็นธาตุกัมมันตภาพรังสีในตารางธาตุ
Einsteinium ถูกค้นพบเกือบพร้อม ๆ กับเฟอร์เมียมเป็นผลจากการวิจัยผลิตภัณฑ์ระเบิดของอุปกรณ์เทอร์โมนิวเคลียร์ที่ผลิตโดยชาวอเมริกันในมหาสมุทรแปซิฟิกในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2495 (การทดสอบ "ไมค์")
อีวี่ (ไอวี่) ไมค์ การทดสอบของไอวี่ ไมค์"ไมค์" ทดสอบ "M") เป็นการทดสอบอุปกรณ์ระเบิดแสนสาหัสครั้งแรกของโลก ผลิตโดยสหรัฐอเมริกาเมื่อวันที่ 1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2495 บนหนึ่งในโมตูของ Enewetak Atoll เนื่องจากน้ำหนักและขนาดของมัน และการใช้ดิวเทอเรียมเหลวเป็นเชื้อเพลิงฟิวชัน อุปกรณ์ดังกล่าวจึงไม่มีคุณค่าในทางปฏิบัติในฐานะอาวุธ และมีจุดมุ่งหมายเพื่อทดสอบการทดลองการออกแบบ "สองขั้นตอน" ที่เสนอโดยอูลัมและเทลเลอร์เท่านั้น การทดลองประสบความสำเร็จ พลังระเบิดโดยประมาณคือ 10-12 เมกะตันเทียบเท่ากับทีเอ็นที
Eevee Mike (กำลัง 10.4 Mt) - การทดสอบนิวเคลียร์ในชั้นบรรยากาศที่ดำเนินการโดยสหรัฐอเมริกาใน Enewetak Atoll เมื่อวันที่ 1 พฤศจิกายน 2495 นี่เป็นการทดสอบระเบิดไฮโดรเจนครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จ
พบว่าในผลิตภัณฑ์ระเบิดประกอบด้วยยูเรเนียมหนักและนิวเคลียสพลูโตเนียมหนักเป็นพิเศษ รวมถึง 224Pu และ 246Pu การก่อตัวของนิวเคลียสดังกล่าวอาจเป็นผลมาจากการจับนิวตรอนหลายตัวทันที (จาก 6 ถึง 17!) โดยนิวเคลียส 238U นี่เป็นเหตุผลที่ให้สันนิษฐานว่าในเวลาเดียวกันกับไอโซโทปหนักของยูเรเนียมและพลูโตเนียม นิวเคลียสของธาตุที่มีเลขอะตอมมากกว่า 98 สามารถเกิดขึ้นได้
แท้จริงแล้วเมื่อแยกผลิตภัณฑ์ระเบิดมีการค้นพบธาตุหนักชนิดใหม่ และหลังจากประมวลผลตะกอนปะการังและโคลนจำนวนมากที่นำมาจากบริเวณที่เกิดการระเบิด ก็เป็นไปได้ที่จะแยกไอโซโทปสองไอโซโทป (253 และ 255) ของธาตุใหม่ ได้รับการตั้งชื่อว่า “ไอน์สไตเนียม” เพื่อเป็นเกียรติแก่นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดแห่งศตวรรษที่ 20 Albert Einstein. ต่อมา ธาตุ 99 ถูกสร้างขึ้นโดยวิธีอื่น โดยส่วนใหญ่เกิดจากการฉายรังสีพลูโทเนียมด้วยนิวตรอนพลังงานสูงเป็นเวลานาน ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถได้รับไอน์สไตเนียมได้หลายกรัมใน 2-3 ปี ในระหว่างปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ มันจะเกิดขึ้นภายในเวลาไม่กี่ในพันวินาที ไอโซโทปที่เสถียรที่สุด ไอน์สไตเนียม-254 มีครึ่งชีวิตประมาณ 270 วัน
เหตุใดจึงเข้าใจไม่ดีและใช้อย่างไร?
ไอน์สไตเนียมเป็นโลหะกัมมันตภาพรังสีและอยู่ในตระกูลแอกติไนด์ ในสารประกอบจะมีสถานะออกซิเดชัน +2 และ +3 ตัวอย่างคือไอโอไดด์ที่มีสูตรทางเคมี EsI3 ในสารละลายที่เป็นน้ำธรรมดา ไอน์สไตเนียมมีอยู่ในรูปแบบที่เสถียรที่สุดในรูปของไอออน
โลหะนี้ยังโดดเด่นด้วยลูกบาศก์ขัดแตะตรงกลางหน้า โดยมีพารามิเตอร์ขัดแตะประมาณ 0.575 นาโนเมตร จุดหลอมเหลว - 860 °C มีลักษณะของความผันผวนค่อนข้างสูง มีการสังเคราะห์และศึกษาสารประกอบไอน์สไตเนียมที่เป็นของแข็งหลายชนิด เช่น Es₂O₃, EsCl₃, EsOCl, EsBr₂, EsBr₃, EsI₂ และ EsI₃
ทราบไอโซโทปทั้งหมด 19 ไอโซโทปและ 3 ไอโซเมอร์ที่มีเลขมวล 243 ถึง 256 ไอโซโทปที่มีอายุยืนยาวที่สุดคือ 252Es มีครึ่งชีวิต 471.7 วัน
มันถูกใช้เพื่อรับ mendelevium เมื่อทิ้งระเบิดใน cyclotron ที่มีนิวเคลียสของฮีเลียม
ขวดควอตซ์ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 9 มม.) บรรจุของแข็ง 253Es ~ 300 g การส่องสว่างที่เกิดขึ้นเป็นผลมาจากการแผ่รังสีที่รุนแรงของ 253Es เครดิต: Haire, RG, กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ
อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวิจัยเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับไอน์สไตเนียมบริสุทธิ์การทดลอง ประเด็นก็คือ มันยากมากที่จะสร้างขึ้นมาใหม่ ทีมนักเคมีของ Berkeley Lab ได้เอาชนะอุปสรรคเหล่านี้เพื่อรายงานการศึกษาครั้งแรกซึ่งระบุถึงคุณสมบัติบางอย่างของมัน
ปัจจุบันมีการศึกษาองค์ประกอบอย่างไร?
ศึกษาเรื่องโครงสร้างและสเปกตรัมลักษณะเฉพาะของ einsteinium complex” ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature ดำเนินการร่วมกันโดยนักวิทยาศาสตร์หญิงจากห้องปฏิบัติการ Berkeley Rebecca Abergel และนักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos, Stosh Cosimore นักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการสองแห่งเข้ามามีส่วนร่วมในงานนี้ด้วยเช่นกันมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์และมหาวิทยาลัยจอร์จทาวน์ โดยรวมแล้วนักวิทยาศาสตร์มีองค์ประกอบประมาณ 250 นาโนกรัมในการกำจัดและปริมาณของสารนี้เพียงพอที่จะวัดความยาวของพันธะเคมีของธาตุนี้เป็นครั้งแรกซึ่งเป็นคุณสมบัติหลักที่กำหนดปฏิสัมพันธ์กับอะตอมและโมเลกุลอื่น ๆ .
วันนี้เป็นที่รู้จักเกี่ยวกับ einsteiniumน้อย. เมื่อพบพฤติกรรมทางเคมีแล้วนักวิทยาศาสตร์สามารถนำความรู้นี้ไปใช้ในการพัฒนาวัสดุใหม่หรือเทคโนโลยีใหม่ ๆ และไม่เพียง แต่กับ Einsteinium เท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนที่เหลือของ actinides ด้วย นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่าการศึกษา einsthenia อย่างรอบคอบจะช่วยในอนาคตในการค้นพบเคมีใหม่ - อย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบใหม่
นักวิทยาศาสตร์จัดการสร้างขึ้นใหม่เพื่อการศึกษาได้อย่างไร?
อะเบอร์เกลและทีมงานของเธอใช้แล้วสิ่งอำนวยความสะดวกในการทดลองที่ไม่มีให้บริการเมื่อหลายสิบปีก่อนเมื่อไอน์สไตเนียมถูกค้นพบครั้งแรก ได้แก่ Molecular Foundry ที่ Berkeley Lab และ Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL) ที่ SLAC National Accelerator Laboratory ซึ่งเป็นสถานที่ทั้งสองแห่งของสำนักงานวิทยาศาสตร์กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา เพื่อดำเนินการเรืองแสง สเปกโทรสโกปีและการทดลองสเปกโทรสโกปีการดูดกลืนรังสีเอกซ์
นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่าการได้รับตัวอย่างในรูปแบบที่ใช้งานได้นั้นมีความสำเร็จเกือบครึ่งหนึ่ง
วัสดุผลิตในเครื่องปฏิกรณ์ไอโซโทปพลังงานสูงสตรีมที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ นี่เป็นหนึ่งในสถานที่ไม่กี่แห่งในโลกที่หลักการสร้าง einsteinium เป็นไปได้ เครื่องปฏิกรณ์ใช้การระดมยิงนิวตรอนใส่เป้าหมายคูเรียมเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นลูกโซ่ยาว ปัญหาแรกที่พวกเขาพบคือตัวอย่างถูกปนเปื้อนด้วยแคลิฟอเนียเนียมจำนวนมากเนื่องจากเป็นเรื่องยากมากที่จะได้ไอน์สไตเทียมบริสุทธิ์ในปริมาณที่สามารถใช้ได้
นักวิทยาศาสตร์ของ Berkeley Jennifer Wacker(จากซ้ายไปขวา), Leticia Arnedo-Sanchez, Corey Carter, Catherine Shield ทำงานในห้องปฏิบัติการเคมีของ Rebecca Abergel เครดิต: Marilyn Sargent / Berkeley Lab
ดังนั้นพวกเขาจึงต้องยอมแพ้แผนเดิมที่จะใช้การตกผลึกด้วยรังสีเอกซ์ซึ่งถือเป็นมาตรฐานทองคำในการรับข้อมูลโครงสร้างเกี่ยวกับโมเลกุลที่มีกัมมันตภาพรังสีสูง แต่ต้องใช้ตัวอย่างโลหะบริสุทธิ์และใช้วิธีการใหม่ในการสร้างตัวอย่างและใช้วิธีการวิจัยเชิงธาตุแทน นักวิจัยจาก Los Alamos ได้ให้ความช่วยเหลือที่สำคัญในช่วงนี้โดยการพัฒนาตัวยึดตัวอย่างที่เหมาะกับการแก้ปัญหาโดยธรรมชาติของ Einsteinium
จากนั้นปัญหาอีกประการหนึ่งคือการต่อสู้กับการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี. ทีมห้องปฏิบัติการ Berkeley ได้ทำการทดลองกับ einsteinium-254 ซึ่งเป็นหนึ่งในไอโซโทปที่เสถียรที่สุดของธาตุนี้ ครึ่งชีวิตของมันคือ 276 วันซึ่งเป็นเวลาย่อยสลายสำหรับครึ่งหนึ่งของวัสดุ ในขณะที่ทีมสามารถทำการทดลองหลายครั้งก่อนที่จะมีการแพร่ระบาดของไวรัสโคโรนา แต่พวกเขามีแผนสำหรับการทดลองติดตามผลที่หยุดชะงักเนื่องจากการหยุดชะงักที่เกี่ยวข้องกับการระบาด เมื่อถึงเวลาที่พวกเขาสามารถกลับไปที่ห้องปฏิบัติการได้เมื่อฤดูร้อนปีที่แล้วตัวอย่างส่วนใหญ่ได้หายไปแล้ว
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบอะไร?
อย่างไรก็ตามนักวิจัยสามารถวัดได้ระยะพันธะกับไอน์สไตเนียมและยังพบพฤติกรรมทางเคมีฟิสิกส์บางอย่างที่แตกต่างจากที่คาดหวังจากแอคติไนด์จำนวนหนึ่ง นี่คือองค์ประกอบในบรรทัดล่างสุดของตารางธาตุ
เมื่อได้รับภาพการจัดเรียงของอะตอมในโมเลกุลนักวิทยาศาสตร์ได้วัดความยาวของพันธะเคมีและค้นพบคุณสมบัติทางเคมีที่น่าสนใจบางอย่าง คุณสมบัติของการเรืองแสงและการเชื่อมต่อแบบวงโคจรของไอน์สไตเนียมแตกต่างจากที่เราคาดหวังจากองค์ประกอบของอนุกรมแอกติไนด์ซึ่งเป็นบรรทัดล่างสุดของตารางธาตุ
ชุดนี้ประกอบด้วยองค์ประกอบหรือไอโซโทปที่มีประโยชน์สำหรับการผลิตพลังงานนิวเคลียร์หรือเภสัชรังสี ด้วยข้อมูลใหม่เราจะมีความเข้าใจที่ดีขึ้นว่าแอคติไนด์ทั้งช่วงทำงานอย่างไร
รีเบคก้า อะเบอร์เกล จาก Berkeley Lab
น่าประหลาดใจที่การวิจัยนี้ยังให้โอกาสในการสำรวจนอกเหนือจากตารางธาตุและอาจค้นพบองค์ประกอบใหม่อีกด้วย
อ่านเพิ่มเติม
ดูภาพดาวอังคาร 8 ล้านล้านพิกเซล
นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาทดแทนทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะไรคือสาระสำคัญของ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง"?
นักวิทยาศาสตร์พบหลักฐานการผสมพันธ์ของมนุษย์ยุคใหม่กับมนุษย์ยุคหิน
คูเรียมหรือไอโซโทปบางอย่างของคูเรียมผลิตในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ การสะสมของอะตอมคูเรียมเกิดขึ้นจากการจับนิวตรอนอย่างต่อเนื่องโดยนิวเคลียสขององค์ประกอบเป้าหมาย นอกจากนี้เมื่อคูเรียมสะสมในปริมาณที่เพียงพอจะถูกแยกโดยวิธีการแปรรูปทางเคมีผลิตคูเรียมออกไซด์ที่เข้มข้นและส่วนใหญ่ คูเรียมเป็นโลหะที่มีราคาแพงมากและยังคงใช้ในด้านที่สำคัญที่สุดของเทคโนโลยีนิวเคลียร์อย่างไรก็ตามยังมีโครงการที่เรียกว่าคูเรียมในสหรัฐอเมริกาและรัสเซีย
ตั้งชื่อตาม Pierre และ Marie Curie
โมตูเป็นเกาะเล็กๆ ที่ล้อมรอบเกาะกลางอะทอลล์ ซึ่งเกิดขึ้นจากการเพิ่มขึ้นของแนวปะการัง Motu พบได้เฉพาะในน่านน้ำเขตร้อนเท่านั้น