Ce elemente chimice sunt create de om? Tehnețiu Elemente artificiale ale tabelului periodic

Din cele 26 de elemente transuraniu cunoscute în prezent, 24 nu se găsesc pe planeta noastră. Au fost create de om. Cum sunt sintetizate elementele grele și supergrele?

Alexey Levin

Prima listă de treizeci și trei de elemente presupuse, Un tabel de substanțe aparținând tuturor regatelor naturii, care pot fi considerate cei mai simpli constituenți ai corpurilor, a fost publicată de Antoine Laurent Lavoisier în 1789. Alături de oxigen, azot, hidrogen, șaptesprezece metale și alte câteva elemente reale au apărut în el lumina, caloriile și unii oxizi. Și când 80 de ani mai târziu Mendeleev a venit cu Tabelul periodic, chimiștii cunoșteau 62 de elemente. Până la începutul secolului al XX-lea, se credea că există 92 de elemente în natură, de la hidrogen la uraniu, deși unele dintre ele nu fuseseră încă descoperite.

Cu toate acestea, deja la sfârșitul secolului al XIX-lea, oamenii de știință au presupus existența unor elemente care urmează uraniului în tabelul periodic (transurani), dar acestea nu au putut fi detectate. Acum se știe că scoarța terestră conține urme de elemente 93 și 94 - neptuniu și plutoniu. Dar din punct de vedere istoric, aceste elemente au fost mai întâi obținute artificial și abia apoi descoperite în compoziția mineralelor.

Din primele 94 de elemente, 83 au izotopi stabili sau cu viață lungă, ale căror timpuri de înjumătățire sunt comparabile cu vârsta Sistemului Solar (au venit pe planeta noastră dintr-un nor protoplanetar). Viața celor 11 elemente naturale rămase este mult mai scurtă și, prin urmare, ele apar în scoarța terestră doar ca urmare a dezintegrarii radioactive pentru o perioadă scurtă de timp. Dar cum rămâne cu toate celelalte elemente, de la 95 la 118? Nu există niciunul pe planeta noastră. Toate au fost obținute artificial.

Primul artificial

Crearea elementelor artificiale are o istorie lungă. Posibilitatea fundamentală a acestui lucru a devenit clară în 1932, când Werner Heisenberg și Dmitry Ivanenko au ajuns la concluzia că nucleele atomice constau din protoni și neutroni. Doi ani mai târziu, grupul lui Enrico Fermi a încercat să producă transuranii prin iradierea uraniului cu neutroni lenți. S-a presupus că nucleul de uraniu va capta unul sau doi neutroni, după care va suferi dezintegrare beta pentru a produce elementele 93 sau 94. S-au grăbit chiar să anunțe descoperirea transuranilor, pe care Fermi le-a numit ausoniu și hesperiu în discursul său Nobel din 1938. Cu toate acestea, radiochimiștii germani Otto Hahn și Fritz Strassmann, împreună cu fizicianul austriac Lise Meitner, au arătat curând că Fermi s-a înșelat: acești nuclizi erau izotopi ai unor elemente deja cunoscute, rezultând din scindarea nucleelor ​​de uraniu în perechi de fragmente de aproximativ aceeași masă. . Această descoperire, făcută în decembrie 1938, a făcut posibilă crearea unui reactor nuclear și a unei bombe atomice.

În interiorul nucleelor ​​există învelișuri de protoni și neutroni, oarecum similare cu învelișurile de electroni ale atomilor. Nucleele cu cochilii complet umplute sunt deosebit de rezistente la transformările spontane. Numărul de neutroni și protoni corespunzător unor astfel de învelișuri se numește magie. Unele dintre ele au fost determinate experimental - acestea sunt 2, 8, 20 și 28. Modelele Shell fac posibilă calcularea „numerelor magice” ale nucleelor ​​supergrele teoretic, deși fără o garanție completă. Există motive să ne așteptăm că numărul neutronului 184 va fi magic. Poate corespunde numerelor de protoni 114, 120 și 126, iar acesta din urmă, din nou, trebuie să fie magic. Dacă este așa, atunci izotopii elementelor 114, 120 și 126, care conțin 184 de neutroni fiecare, vor trăi mult mai mult decât vecinii lor din tabelul periodic - minute, ore sau chiar ani (această zonă a tabelului este numită de obicei insula stabilității). Oamenii de știință își pun cele mai mari speranțe pe ultimul izotop cu un nucleu dublu magic.

Primul element sintetizat nu a fost deloc transuraniul, ci ecamanganezul, prezis de Mendeleev. L-au căutat în diverse minereuri, dar fără rezultat. Și în 1937, ecamanganul, numit mai târziu technețiu (din greacă - artificial), a fost obținut prin tragerea de nuclee de deuteriu către o țintă de molibden, accelerată într-un ciclotron la Laboratorul Național Lawrence Berkeley.

Proiectile ușoare

Elementele de la 93 la 101 au fost obținute prin interacțiunea nucleelor ​​de uraniu sau a nucleelor ​​transuraniu ulterioare cu neutroni, deutroni (nuclee de deuteriu) sau particule alfa (nuclee de heliu). Primul succes aici a fost obținut de americanii Edwin McMillan și Philip Abelson, care au sintetizat neptuniul-239 în 1940, lucrând la ideea lui Fermi: captarea neutronilor lenți de către uraniu-238 și descompunerea ulterioară beta a uraniului-239.

Următorul, elementul 94, plutoniul, a fost descoperit pentru prima dată când s-a studiat dezintegrarea beta a neptuniului-238, obținută prin bombardarea cu deuteron al uraniului la ciclotronul Universității din California, Berkeley, la începutul anului 1941. Și curând a devenit clar că plutoniul-239, sub influența neutronilor lenți, nu este fisionabil mai rău decât uraniul-235 și poate servi ca umplere a unei bombe atomice. Prin urmare, toate informațiile despre producția și proprietățile acestui element au fost clasificate, iar un articol al lui MacMillan, Glenn Seaborg (au împărtășit Premiul Nobel din 1951 pentru descoperirile lor) și colegii lor care raportau despre al doilea transuraniu a apărut tipărit abia în 1946.

Autoritățile americane au amânat, de asemenea, publicarea timp de aproape șase ani a descoperirii celui de-al 95-lea element, americiu, care la sfârșitul anului 1944 a fost izolat de grupul lui Seaborg din produsele bombardamentului cu neutroni cu plutoniu într-un reactor nuclear. Cu câteva luni mai devreme, fizicienii din aceeași echipă au obținut primul izotop al elementului 96 cu o greutate atomică de 242, sintetizat prin bombardarea uraniului-239 cu particule alfa accelerate. A fost numit curium în semn de recunoaștere a realizărilor științifice ale lui Pierre și Marie Curie, deschizând astfel tradiția de a numi transuranii în onoarea clasicilor fizicii și chimiei.

Ciclotronul de 60 de inci al Universității din California a fost locul creării a încă trei elemente, 97, 98 și 101. Primele două au fost numite după locul lor de naștere - Berkeley și California. Berkeley a fost sintetizat în decembrie 1949 prin bombardarea unei ținte de americiu cu particule alfa; californiul a fost sintetizat două luni mai târziu prin același bombardament cu curiu. Elementele 99 și 100, einsteiniu și fermiu, au fost descoperite în timpul analizei radiochimice a probelor colectate în zona atolului Eniwetak, unde la 1 noiembrie 1952, americanii au detonat o încărcătură termonucleară de zece megatone „Mike”. a cărei carcasă era făcută din uraniu-238. În timpul exploziei, nucleele de uraniu au absorbit până la cincisprezece neutroni, după care au suferit lanțuri de descompunere beta, ceea ce a dus la formarea acestor elemente. Elementul 101, mendeleviul, a fost descoperit la începutul anului 1955. Seaborg, Albert Ghiorso, Bernard Harvey, Gregory Choppin și Stanley Thomson au supus bombardamentului cu particule alfa la aproximativ un miliard (acesta este foarte mic, dar pur și simplu nu mai existau) atomi de einsteiniu depuși electrolitic pe folie de aur. În ciuda densității extrem de ridicate a fasciculului (60 de trilioane de particule alfa pe secundă), au fost obținuți doar 17 atomi de mendeleviu, dar au fost determinate radiațiile și proprietățile chimice ale acestora.

Ioni grei

Mendeleviul a fost ultimul transuraniu produs folosind neutroni, deutroni sau particule alfa. Pentru a obține următoarele elemente au fost necesare ținte din elementul numărul 100 - fermiu -, care atunci erau imposibil de fabricat (chiar și acum în reactoarele nucleare fermiul se obține în cantități nanograme).

Oamenii de știință au luat o altă cale: au folosit atomi ionizați, ale căror nuclee conțin mai mult de doi protoni (se numesc ioni grei), pentru a bombarda ținte. Pentru a accelera fasciculele ionice au fost necesare acceleratoare specializate. Prima astfel de mașină, HILAC (Heavy Ion Linear Accelerator), a fost lansată la Berkeley în 1957, al doilea, ciclotronul U-300, a fost lansat la Laboratorul de Reacții Nucleare al Institutului Comun de Cercetare Nucleară din Dubna în 1960. Ulterior, la Dubna au fost puse în funcțiune unități U-400 și U-400M mai puternice. Un alt accelerator UNILAC (Universal Linear Accelerator) funcționează de la sfârșitul anului 1975 la Centrul German Helmholtz pentru Cercetarea Ionilor Grei din Wickhausen, unul dintre districtele Darmstadt.

În timpul bombardării țintelor din plumb, bismut, uraniu sau transurani cu ioni grei, apar nuclee foarte excitate (fierbinți), care fie se destramă, fie eliberează excesul de energie prin emisia (evaporarea) neutronilor. Uneori, aceste nuclee emit unul sau doi neutroni, după care suferă alte transformări - de exemplu, dezintegrarea alfa. Acest tip de sinteză se numește rece. În Darmstadt, cu ajutorul lui, s-au obținut elemente cu numere de la 107 (boriu) la 112 (coperniciu). În același mod, în 2004, fizicienii japonezi au creat un atom al celui de-al 113-lea element (cu un an mai devreme a fost obținut la Dubna). În timpul fuziunii la cald, nucleele nou-născuților pierd mai mulți neutroni - de la trei la cinci. În acest fel, Berkeley și Dubna au sintetizat elemente de la 102 (nobeliu) la 106 (seaborgium, în onoarea lui Glenn Seaborg, sub a cărui conducere au fost create nouă elemente noi). Mai târziu, în Dubna, șase dintre cele mai masive super-grele au fost făcute în acest fel - de la 113 la 118. Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC) a aprobat până acum doar numele elementelor 114 (flerovium) și 116 (livermorium).

Doar trei atomi

Al 118-lea element cu numele temporar ununoctium și simbolul Uuo (conform regulilor IUPAC, numele temporare ale elementelor sunt formate din rădăcinile latine și grecești ale numelor cifrelor numărului lor atomic, un-un-oct (ium) - 118) a fost creat prin eforturile comune a două grupuri științifice: Dubna sub conducerea lui Yuri Oganesyan și Laboratorul Național Livermore sub conducerea lui Kenton Moody, un student la Seaborg. Ununoctium este situat sub radon în tabelul periodic și, prin urmare, poate fi un gaz nobil. Cu toate acestea, proprietățile sale chimice nu au fost încă determinate, deoarece fizicienii au creat doar trei atomi ai acestui element cu un număr de masă de 294 (118 protoni, 176 neutroni) și un timp de înjumătățire de aproximativ o milisecundă: doi în 2002 și unul în 2005. Au fost obținute prin bombardarea unei ținte de California-249 (98 de protoni, 151 de neutroni) cu ioni ai izotopului greu de calciu cu o masă atomică de 48 (20 de protoni și 28 de neutroni), accelerați în acceleratorul U-400. Numărul total de „gloanțe” de calciu a fost de 4,1x1019, astfel încât productivitatea „generatorului de ununoctium” Dubna este extrem de scăzută. Cu toate acestea, potrivit lui Kenton Moody, U-400 este singura mașină din lume care ar putea sintetiza al 118-lea element.

„Fiecare serie de experimente privind sinteza transuraniilor adaugă informații noi despre structura materiei nucleare, care este folosită pentru a modela proprietățile nucleelor ​​supergrele. În special, munca la sinteza celui de-al 118-lea element a făcut posibilă eliminarea mai multor modele anterioare, își amintește Kenton Moody. „Am făcut ținta din californiu, deoarece elementele mai grele nu erau disponibile în cantitățile necesare. Calciul-48 conține opt neutroni suplimentari în comparație cu principalul său izotop calciu-40. Când nucleul său s-a fuzionat cu nucleul de californiu, s-au format nuclee cu 179 de neutroni. Erau în stări foarte excitate și, prin urmare, deosebit de instabile, din care au ieșit rapid, eliminând neutroni. Ca rezultat, am obținut un izotop al elementului 118 cu 176 de neutroni. Și aceștia erau adevărați atomi neutri cu un set complet de electroni! Dacă ar fi trăit puțin mai mult, ar fi fost posibil să le judecăm proprietățile chimice.”

„Elementele de la 113 la 118 au fost create pe baza unei metode remarcabile dezvoltate la Dubna sub conducerea lui Yuri Oganesyan”, explică Alexander Yakushev, membru al echipei Darmstadt. - În loc de nichel și zinc, care erau folosite pentru a trage în ținte din Darmstadt, Oganesyan a luat un izotop cu o masă atomică mult mai mică - calciu-48. Faptul este că utilizarea nucleelor ​​ușoare crește probabilitatea fuziunii lor cu nucleele țintă. Nucleul de calciu-48 este, de asemenea, dublu magic, deoarece este compus din 20 de protoni și 28 de neutroni. Prin urmare, alegerea lui Oganesyan a contribuit în mare măsură la supraviețuirea nucleelor ​​compuși care apar atunci când ținta este trasă asupra. La urma urmei, un nucleu poate elimina mai mulți neutroni și poate da naștere unui nou transuraniu numai dacă nu se destramă în fragmente imediat după naștere. Pentru a sintetiza astfel elemente supergrele, fizicienii Dubna au realizat ținte din transuraniul produs în SUA – mai întâi plutoniu, apoi americiu, curiu, californiu și, în final, berkeliu. Calciul-48 în natură este de numai 0,7%. Se extrage folosind separatoare electromagnetice, ceea ce este o procedură costisitoare. Un miligram din acest izotop costă aproximativ 200 USD. Această cantitate este suficientă pentru o oră sau două de bombardare a unei ținte, iar experimentele durează luni de zile. Țintele în sine sunt și mai scumpe, prețul lor ajunge la un milion de dolari. Plata facturilor de energie electrică costă, de asemenea, un ban - acceleratoarele de ioni grei consumă megawați de energie. În general, sinteza elementelor supergrele nu este o plăcere ieftină.” În fotografie: când un ion greu lovește regiunea forțelor nucleare ale țintei, se poate forma un nucleu compus în stare excitată. Fie se descompune în fragmente de masă aproximativ egală, fie emite (se evaporă) mai mulți neutroni și trece în starea fundamentală (neexcitată).

Matusalem numărul 117

Elementul 117, cunoscut și sub numele de ununseptium, a fost obținut mai târziu - în martie 2010. Acest element a fost creat pe aceeași mașină U-400, unde, ca și înainte, ioni de calciu-48 au fost trageți către o țintă din berkeliu-249, sintetizată la Laboratorul Național Oak Ridge. Când nucleele de berkeliu și calciu s-au ciocnit, au apărut nuclee ununseptium-297 foarte excitate (117 protoni și 180 neutroni). Experimentatorii au reușit să obțină șase nuclee, dintre care cinci au evaporat câte patru neutroni și s-au transformat în ununseptium-293, iar restul au emis trei neutroni și au dat naștere ununseptium-294.

În comparație cu ununoctium, ununoctium s-a dovedit a fi un adevărat Matusalem. Timpul de înjumătățire al izotopului mai ușor este de 14 milisecunde, iar cel mai greu este de până la 78 de milisecunde! În 2012, fizicienii Dubna au mai obținut cinci atomi de ununseptium-293, iar mai târziu mai mulți atomi ai ambilor izotopi. În primăvara lui 2014, oamenii de știință de la Darmstadt au raportat sinteza a patru nuclee ale elementului 117, dintre care două aveau o masă atomică de 294. Timpul de înjumătățire al acestui ununseptium „greu”, măsurat de oamenii de știință germani, a fost de aproximativ 51 de milisecunde ( aceasta este de acord cu estimările oamenilor de știință din Dubna) .

Acum, la Darmstadt, ei pregătesc un proiect pentru un nou accelerator liniar de ioni grei pe magneți supraconductori, care va permite sinteza elementelor 119 și 120. Planuri similare sunt implementate în Dubna, unde se construiește un nou ciclotron DS-280. Este posibil ca în doar câțiva ani să devină posibilă sinteza de noi transuranii supergrei. Și crearea celui de-al 120-lea, sau chiar al 126-lea element cu 184 de neutroni și descoperirea insulei de stabilitate va deveni o realitate.

Opțiunea nr. 17288

La finalizarea sarcinilor cu un răspuns scurt, introduceți în câmpul de răspuns numărul care corespunde numărului răspunsului corect, sau un număr, un cuvânt, o succesiune de litere (cuvinte) sau cifre. Răspunsul trebuie scris fără spații sau caractere suplimentare. Separați partea fracțională de întregul punct zecimal. Nu este nevoie să scrieți unități de măsură.

Dacă opțiunea este specificată de profesor, puteți introduce sau încărca răspunsuri la sarcini cu un răspuns detaliat în sistem. Profesorul va vedea rezultatele îndeplinirii sarcinilor cu un răspuns scurt și va putea evalua răspunsurile descărcate la sarcini cu un răspuns lung. Scorurile atribuite de profesor vor apărea în statisticile dvs.

Din cursul dumneavoastră de chimie cunoașteți următoarele metode de separare a amestecurilor: sedimentare, filtrare, distilare (distilare), acţiune magnetică, evaporare, cristalizare. Figurile 1–3 prezintă exemple de utilizare a unora dintre metodele enumerate.

Care dintre următoarele metode de separare a amestecurilor poate fi utilizată pentru purificare:

1) etanol și apă;

2) apă și nisip?

Notați numărul figurii și numele metodei corespunzătoare de separare a amestecului în tabel.

Figura prezintă o diagramă a distribuției electronilor de-a lungul nivelurilor de energie ale unui atom al unui anumit element chimic.

Pe baza schemei propuse, finalizați următoarele sarcini:

1) identificați elementul chimic al cărui atom are o astfel de structură electronică;

2) indicați numărul perioadei și numărul grupului în Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev, în care se află acest element;

3) determinați dacă substanța simplă care formează acest element chimic este un metal sau nemetal.

Scrieți răspunsurile dvs. în tabel.

Sistemul periodic de elemente chimice de D.I. Mendeleev este un depozit bogat de informații despre elementele chimice, proprietățile lor și proprietățile compușilor lor, modelele de modificări ale acestor proprietăți, metodele de obținere a substanțelor, precum și locația lor în natură. De exemplu, se știe că odată cu creșterea numărului atomic al unui element chimic în perioade, razele atomilor scad, iar în grupuri cresc.

Luând în considerare aceste modele, aranjați următoarele elemente în ordinea creșterii razelor atomice: Notați denumirile elementelor în succesiunea dorită.

În răspunsul dvs., indicați denumirile elementelor, separându-le cu &. De exemplu, 11&22.

Răspuns:

Tabelul de mai jos enumeră proprietățile caracteristice ale substanțelor care au o structură moleculară și ionică. Proprietățile caracteristice ale substanțelor

Folosind aceste informații, determinați ce structură au substanțele iodură de hidrogen și carbonat
calciu

Scrieți răspunsul dvs. în spațiul oferit:

1) iodură de hidrogen

2) carbonat de calciu

Stabiliți cărei clasă/grupă aparțin substanțele anorganice ale căror formule sunt indicate în tabel. În celulele goale ale tabelului, introduceți numele grupurilor/claselor cărora le aparține această substanță.

1) Compuneți ecuația moleculară pentru reacția de obținere a fierului din hematită așa cum este specificat în text.

2) Caracteristicile fierului rezultat depind de cantitatea de cocs adăugată?

1) Scrieți o ecuație moleculară pentru reacția fierului și acidului azotic.

2) Cum îmbunătățește aliajul cu alte metale rezistența chimică a fierului?

Citiți următorul text și finalizați sarcinile 6-8.

Fierul este unul dintre cele mai folosite metale de către oameni. Este folosit atât în ​​industria grea, cât și în industria ușoară, precum construcții, apărare, agricultură etc.

Fierul este obținut industrial din minereu de fier, care constă în principal din hematit (Fe 2 O 3). Pentru a face acest lucru, într-un furnal sunt plasați minereu, cocs (C), care se transformă în monoxid de carbon atunci când este încălzit, și aditivi suplimentari care vă permit să scăpați de impuritățile nedorite.

Fierul obținut în acest mod nu este adesea folosit în forma sa pură, deoarece este instabil din punct de vedere chimic și este de obicei aliat cu diverși aditivi, cum ar fi nichelul, în timpul procesului de producție. Dacă nu se face acest lucru, oțelul se poate oxida în aer la umiditate sau temperatură ridicată și, de asemenea, reacționează bine cu acizii.

De asemenea, pentru protejarea suprafeței metalice se folosesc adesea tehnici de pasivare electrochimică sau chimică. Fierul, de exemplu, poate fi pasivizat cu acid azotic sau sulfuric concentrat, dar acizii diluați reacţionează bine cu metalul.

Soluțiile la sarcinile cu răspuns lung nu sunt verificate automat.
Pagina următoare vă va cere să le verificați singur.

1) Scrieți o ecuație ionică scurtată pentru reacția dintre fier și acid azotic.

2) Cum ajută pasivarea la îmbunătățirea rezistenței chimice a unui metal?

Citiți următorul text și finalizați sarcinile 6-8.

Fierul este unul dintre cele mai folosite metale de către oameni. Este folosit atât în ​​industria grea, cât și în industria ușoară, precum construcții, apărare, agricultură etc.

Fierul este obținut industrial din minereu de fier, care constă în principal din hematit (Fe 2 O 3). Pentru a face acest lucru, într-un furnal sunt plasați minereu, cocs (C), care se transformă în monoxid de carbon atunci când este încălzit, și aditivi suplimentari care vă permit să scăpați de impuritățile nedorite.

Fierul obținut în acest mod nu este adesea folosit în forma sa pură, deoarece este instabil din punct de vedere chimic și este de obicei aliat cu diverși aditivi, cum ar fi nichelul, în timpul procesului de producție. Dacă nu se face acest lucru, oțelul se poate oxida în aer la umiditate sau temperatură ridicată și, de asemenea, reacționează bine cu acizii.

De asemenea, pentru protejarea suprafeței metalice se folosesc adesea tehnici de pasivare electrochimică sau chimică. Fierul, de exemplu, poate fi pasivizat cu acid azotic sau sulfuric concentrat, dar acizii diluați reacţionează bine cu metalul.

Soluțiile la sarcinile cu răspuns lung nu sunt verificate automat.
Pagina următoare vă va cere să le verificați singur.

Schema reacției redox este dată:

1. Faceți o balanță electronică pentru această reacție.

2. Identificați agentul oxidant și agentul reducător.

3. Aranjați coeficienții în ecuația reacției.

Soluțiile la sarcinile cu răspuns lung nu sunt verificate automat.
Pagina următoare vă va cere să le verificați singur.

Schema de transformare este dată: → → →

Scrieți ecuațiile reacțiilor moleculare care pot fi utilizate pentru a efectua aceste transformări.

Soluțiile la sarcinile cu răspuns lung nu sunt verificate automat.
Pagina următoare vă va cere să le verificați singur.

Stabiliți o corespondență între clasa de substanțe organice și formula reprezentantului acesteia: pentru fiecare poziție indicată printr-o literă, selectați poziția corespunzătoare indicată printr-un număr.

Poziția hidrogenului în tabelul periodic

Hidrogen – cel mai comun element chimic și este și cel mai ușor. Numărul său de serie este 1. În tabelul periodic se află în prima perioadă. Ținând cont de proprietățile sale, este plasat în ambele grupe 1A și 7A. Apare întrebarea - de ce?

Nucleul de hidrogen este format dintr-un proton, în jurul căruia se rotește un electron. Formula electronica 1 s 1 . O moleculă de hidrogen este formată din doi atomi legați printr-o legătură covalentă nepolară. H2 este cel mai ușor gaz. Este incolor și inodor.

Hidrogenul este o substanță activă din punct de vedere chimic. El poate acționa ca agent reducător și agent oxidant.

1) cu unele metale formează hidruri

2Na+H2 =2NaH, aici hidrogenul este un agent oxidant H 0 + 1 e - → H -1

Un proces similar are loc în timpul interacțiunii halogeni - nemetale din grupa 7A

2Na+Cl2 = 2NaCI

Prin urmare, hidrogenul este plasat în grupa 7A

2) cu nemetale care prezintă proprietăți oxidante mai puternice decât hidrogenul

H2+Cl2=2HCI aici hidrogenul este un agent reducător H 0 - 1 e - → H +1

Un proces similar are loc în timpul interacțiunii metalelor alcaline – metale din grupa 1A

2K+ CI2 = 2K CI

Prin urmare, hidrogenul este plasat în grupa 1A

Poziția lantanidelor și actinidelor în tabelul periodic al elementelor chimice de D.I. Mendeleev

ÎN a șasea perioadă după lantan sunt 14 elemente cu numere de serie 58-71, numite lantanide (cuvântul „lantanide” înseamnă „ca lantanul”, iar „actinide” înseamnă „ca actiniul”). Ele sunt uneori numite lantanide și actinide, adică cele care urmează lantanului; după anemone de mare) . Lantanidele sunt plasate separat în partea de jos a tabelului, iar asteriscul din celulă indică secvența locației lor în sistem: La-Lu. Proprietățile chimice ale lantanidelor sunt foarte asemănătoare. De exemplu, toate sunt metale reactive, care reacţionează cu apa pentru a forma hidroxid şi hidrogen. În lantan (Z = 57), un electron intră în subnivelul 5d, după care umplerea acestui subnivel se oprește, iar nivelul 4f începe să fie umplut, ai cărui șapte orbitali pot fi ocupați de 14 electroni. Acest lucru se întâmplă în atomii tuturor lantanidelor cu Z = 58 - 71. Deoarece subnivelul profund 4f este umplut cu aceste elemente al treilea nivel exterior, au proprietăți chimice foarte asemănătoare.

De aici rezultă că lantanidele au un puternic pronunțat analogie orizontală.

ÎN a șaptea perioadă 14 elemente cu numerele de ordine 90-103 alcătuiesc familia actinide. Ele sunt, de asemenea, plasate separat - sub lantanide, iar în celula corespunzătoare două asteriscuri indică succesiunea locației lor în sistem: Ac-Lr. În actiniu și actinide, umplerea nivelurilor cu electroni este similară cu lantanul și lantanidele. Cu toate acestea, spre deosebire de lantanide, analogia orizontală în actinide este slab exprimată. Ei prezintă mai multe stări de oxidare diferite în compușii lor. De exemplu, starea de oxidare a actiniului este +3, iar uraniul este +3, +4, +5 și +6. Studierea proprietăților chimice ale actinidelor este extrem de dificilă din cauza instabilității nucleelor ​​acestora.

Toate actinidele sunt radioactive. Actinidele sunt împărțite în două grupe care se suprapun: "elemente transuranice"- toate elementele care urmează uraniului în tabelul periodic și "elemente de transplutoniu"- toate după plutoniu. Ambele grupuri nu se limitează la cadrul specificat și, atunci când se indică prefixul „trans-”, pot include elemente care urmează lawrencium - rutherfordium etc. Acest lucru se datorează faptului că astfel de elemente sunt sintetizate în cantități extrem de mici. În comparație cu lantanidele, care (cu excepția prometiului) se găsesc în natură în cantități vizibile, actinidele sunt mai greu de sintetizat. Dar există și excepții, de exemplu, uraniul și toriu sunt cele mai ușor de sintetizat sau de găsit în natură, urmate de plutoniu, americiu, actiniu, protactiniu și neptunium.

Poziția în tabelul periodic al elementelor chimice de către D. I. Mendeleev a elementelor obținute artificial

Până în 2008, erau cunoscute 117 elemente chimice (cu numere de serie de la 1 la 116 și 118), dintre care 94 au fost găsite în natură (unele doar în urme), restul de 23 au fost obținute artificial ca urmare a reacțiilor nucleare (vezi Anexe ). Primele 112 elemente au nume permanente, restul au denumiri temporare.

Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, toate elementele chimice păreau constante și indivizibile. Nu se punea nicio întrebare despre modul în care elementele imuabile ar putea fi convertite. Dar descoperirea radioactivității a revoluționat lumea așa cum o cunoaștem și a deschis calea pentru descoperirea de noi substanțe.

Descoperirea radioactivității

Onoarea de a descoperi transformarea elementelor îi aparține fizicianului francez Antoine Becquerel. Pentru un experiment chimic a avut nevoie de cristale de sulfat de uranil-potasiu. A înfășurat substanța în hârtie neagră și a așezat pachetul lângă placa fotografică. După dezvoltarea filmului, omul de știință a văzut contururile cristalelor de uraniu din imagine. În ciuda stratului gros de hârtie, se distingeau clar. Becquerel a repetat acest experiment de mai multe ori, dar rezultatul a fost același: contururile cristalelor care conțineau uraniu erau clar vizibile pe plăcile fotografice.

Becquerel a anunțat rezultatele descoperirii la o întâlnire regulată organizată de Academia de Științe din Paris. Raportul său a început cu cuvinte despre „radiația invizibilă”. Așa a descris rezultatele experimentelor sale. După aceasta, conceptul de radiație a intrat în uz în rândul fizicienilor.

experimentele lui Curie

Rezultatele observațiilor lui Becquerel i-au interesat pe oamenii de știință francezi Marie și Paul Curie. Ei credeau pe bună dreptate că nu numai uraniul poate avea proprietăți radioactive. Cercetătorii au observat că rămășițele minereului din care este extrasă această substanță au încă radioactivitate ridicată. Căutarea unor elemente diferite de cele originale a dus la descoperirea unei substanțe cu proprietăți asemănătoare uraniului. Noul element radioactiv a fost numit poloniu. Marie Curie a dat acest nume substanței în onoarea patriei sale - Polonia. În urma acesteia, a fost descoperit radiul. Elementul radioactiv s-a dovedit a fi un produs de descompunere al uraniului pur. După aceasta, în chimie a început era noilor substanțe chimice care nu se găseau anterior în natură.

Elemente

Majoritatea nucleelor ​​de elemente chimice cunoscute astăzi sunt instabile. În timp, astfel de compuși se dezintegrează spontan în alte elemente și diferite particule mici. Elementul părinte mai greu se numește materialul părinte în comunitatea de fizică. Produșii formați în timpul descompunerii unei substanțe se numesc elemente fiice sau produse de descompunere. Procesul în sine este însoțit de eliberarea diferitelor particule radioactive.

Izotopi

Instabilitatea elementelor chimice poate fi explicată prin existența unor izotopi diferiți ai aceleiași substanțe. Izotopii sunt varietăți ale unor elemente din tabelul periodic cu aceleași proprietăți, dar cu un număr diferit de neutroni în nucleu. Multe substanțe chimice obișnuite au cel puțin un izotop. Faptul că aceste elemente sunt răspândite și bine studiate confirmă faptul că rămân într-o stare stabilă pe termen nelimitat. Dar fiecare dintre aceste elemente „cu viață lungă” conține izotopi. Oamenii de știință își obțin nucleele prin reacții efectuate în condiții de laborator. Un element radioactiv artificial produs sintetic nu poate exista într-o stare stabilă mult timp și se descompune în timp. Acest proces poate merge în trei moduri. Toate cele trei tipuri de descompunere și-au primit numele de la particulele elementare care sunt produse secundare ale reacțiilor termonucleare.

Dezintegrarea alfa

Un element chimic radioactiv poate fi transformat conform primei scheme de dezintegrare. În acest caz, din nucleu este emisă o particulă alfa, a cărei energie ajunge la 6 milioane eV. Un studiu detaliat al rezultatelor reacției a arătat că această particulă era un atom de heliu. Ea duce doi protoni din nucleu, astfel încât elementul radioactiv rezultat va avea un număr atomic în tabelul periodic cu două poziții mai mic decât cel al substanței părinte.

Dezintegrarea beta

Reacția de dezintegrare beta este însoțită de emisia unui electron din nucleu. Apariția acestei particule într-un atom este asociată cu dezintegrarea unui neuron într-un electron, proton și neutrin. Pe măsură ce electronul părăsește nucleul, elementul chimic radioactiv își mărește numărul atomic cu unul și devine mai greu decât părintele său.

Dezintegrarea gamma

În timpul dezintegrarii gamma, nucleul eliberează un fascicul de fotoni cu energii diferite. Aceste raze sunt denumite în mod obișnuit radiații gamma. În timpul acestui proces, elementul radioactiv nu este modificat. Pur și simplu își pierde energia.

Instabilitatea în sine, pe care o posedă un anumit element radioactiv, nu înseamnă deloc că, în prezența unui anumit număr de izotopi, substanța noastră va dispărea brusc, eliberând energie colosală. În realitate, dezintegrarea miezului amintește de prepararea floricelelor de porumb - mișcarea haotică a boabelor de porumb într-o tigaie și nu se știe complet care dintre ele se va deschide primul. Legea reacției de dezintegrare radioactivă poate garanta doar că, într-o anumită perioadă de timp, un număr de particule proporțional cu numărul de nucleoni care rămân în nucleu vor zbura din nucleu. În limbajul matematic, acest proces poate fi descris prin următoarea formulă:

Aici există o dependență proporțională a numărului de nucleoni dN care părăsesc nucleul în perioada dt de numărul tuturor nucleonilor N prezenți în nucleu.Coeficientul λ este constanta de radioactivitate a substanței în descompunere.

Numărul de nucleoni care rămân în nucleu la momentul t este descris prin formula:

N = N 0 e -λt ,

în care N 0 este numărul de nucleoni din nucleu la începutul observaţiei.

De exemplu, elementul radioactiv halogen cu număr atomic 85 a fost descoperit abia în 1940. Timpul său de înjumătățire este destul de lung - 7,2 ore. Conținutul de halogen radioactiv (astatina) pe întreaga planetă nu depășește un gram de substanță pură. Astfel, în 3,1 ore, cantitatea sa în natură ar trebui, teoretic, redusă la jumătate. Dar procesele constante de descompunere a uraniului și toriului dau naștere la noi și noi atomi astatini, deși în doze foarte mici. Prin urmare, cantitatea sa în natură rămâne stabilă.

Jumătate de viață

Constanta de radioactivitate este utilizată pentru a determina cât de repede se va descompune elementul studiat. Dar pentru probleme practice, fizicienii folosesc mai des o cantitate numită timp de înjumătățire. Acest indicator vă spune cât timp va dura o substanță pentru a pierde exact jumătate din nucleonii săi. Pentru diferiți izotopi, această perioadă variază de la fracțiuni mici de secundă la miliarde de ani.

Este important să înțelegem că timpul din această ecuație nu se adună, ci se înmulțește. De exemplu, dacă într-o perioadă de timp t o substanță a pierdut jumătate din nucleonii săi, atunci într-o perioadă de 2t va pierde încă o jumătate din cei rămași - adică o pătrime din numărul original de nucleoni.

Apariția elementelor radioactive

Substanțele radioactive se formează în mod natural în straturile superioare ale atmosferei Pământului, în ionosferă. Sub influența radiațiilor cosmice, gazul la mare altitudine suferă diverse modificări care transformă o substanță stabilă într-un element radioactiv. Gazul cel mai comun în atmosfera noastră este N2, de exemplu, din izotopul stabil azotul-14 se transformă în izotopul radioactiv carbon-14.

În zilele noastre, mult mai des un element radioactiv apare într-un lanț de reacții de fisiune atomică provocate de om. Acesta este numele proceselor în care nucleul unei substanțe părinte se descompune în două nuclee fiice și apoi în patru nuclee radioactive „nepoți”. Un exemplu clasic este izotopul uraniu 238. Timpul său de înjumătățire este de 4,5 miliarde de ani. Planeta noastră există aproape la fel de mult timp. După zece stadii de degradare, uraniul radioactiv se transformă în plumb stabil 206. Un element radioactiv produs artificial nu diferă în proprietățile sale de omologul său natural.

Semnificația practică a radioactivității

După dezastrul de la Cernobîl, mulți au început să vorbească serios despre restrângerea programelor de dezvoltare a centralelor nucleare. Dar în viața de zi cu zi, radioactivitatea aduce beneficii enorme omenirii. Știința radiografiei studiază posibilitățile aplicării sale practice. De exemplu, fosforul radioactiv este injectat într-un pacient pentru a obține o imagine completă a fracturilor osoase. Energia nucleară servește și la generarea de căldură și electricitate. Poate că în viitor vom găsi noi descoperiri în acest uimitor domeniu al științei.

Tehnețiu

TEHNETIU-Eu; m.[din greacă technetos - artificial] Element chimic (Tc), un metal radioactiv de culoare gri argintiu obținut din deșeuri nucleare.

◁ Tehnețiu, oh, oh.

(lat. Technețiu), un element chimic din grupa VII a tabelului periodic. Radioactivi, cei mai stabili izotopi sunt 97 Tc și 99 Tc (timp de înjumătățire, respectiv 2,6 10 6 și 2,12 10 5 ani). Primul element produs artificial; sintetizată de oamenii de știință italieni E. Segre și C. Perriez în 1937 prin bombardarea nucleelor ​​de molibden cu deuteroni. Numit din grecescul technētós - artificial. metal gri argintiu; densitate 11,487 g/cm3, t pl 2200°C. Se găsește în natură în cantități mici în minereurile de uraniu. Detectat spectral pe Soare și pe unele stele. Obținut din deșeuri din industria nucleară. Componentă a catalizatorilor. Izotopul 99 m Tc este utilizat în diagnosticul tumorilor cerebrale și în studiile hemodinamicii centrale și periferice.

TECHNETIUM (latină Technetium, din greacă technetos - artificial), Tc (a se citi „technetium”), primul element chimic radioactiv produs artificial, număr atomic 43. Nu are izotopi stabili. Radioizotopii cu cea mai lungă viață sunt: ​​97 Tc (T 1/2 2,6 10 6 ani, captare de electroni), 98 Tc (T 1/2 1,5 10 6 ani) și 99 Tc (T 1/2 2,12 10 5 ani). Izomerul nuclear de scurtă durată 99m Tc (T 1/2 6,02 ore) este de importanță practică.
Configurația celor două straturi electronice exterioare este 4s 2 p 6 d 5 5s 2. Starile de oxidare de la -1 la +7 (valența I-VII); cel mai stabil +7. Situat în grupa VIIB în perioada a 5-a a tabelului periodic al elementelor. Raza atomului este de 0,136 nm, ionul Tc 2+ este de 0,095 nm, ionul Tc 4+ este de 0,070 nm, iar ionul Tc 7+ este de 0,056 nm. Energiile de ionizare succesive sunt 7,28, 15,26, 29,54 eV. Electronegativitatea după Pauling (cm. PAULING Linus) 1,9.
D. I. Mendeleev (cm. MENDELEEV Dmitri Ivanovici) la crearea tabelului periodic, a lăsat o celulă goală în tabel pentru tehnețiu, un analog greu al manganului („ecamanganez”). Tehnețiul a fost obținut în 1937 de C. Perrier și E. Segre prin bombardarea unei plăci de molibden cu deuteroni (cm. DEUTRON). În natură, tehnețiul se găsește în cantități neglijabile în minereurile de uraniu, 5·10 -10 g la 1 kg de uraniu. Liniile spectrale de tehnețiu au fost găsite în spectrele Soarelui și ale altor stele.
Tehnețiul este izolat dintr-un amestec de produse de fisiune 235 U - deșeuri din industria nucleară. Când se reprocesează combustibilul nuclear uzat, tehnețiul este extras folosind metode de schimb ionic, extracție și precipitare fracționată. Tehnețiul metal se obține prin reducerea oxizilor săi cu hidrogen la 500°C. Producția mondială de tehnețiu ajunge la câteva tone pe an. În scopuri de cercetare, sunt utilizați radionuclizi de scurtă durată ai tehnețiului: 95m Tc( T 1/2 =61 zile), 97m Tc (T 1/2 =90 zile), 99m Tc.
Tehnețiul este un metal gri-argintiu, cu o rețea hexagonală, A= 0,2737 nm, c= 0,4391 nm. Punct de topire 2200°C, punct de fierbere 4600°C, densitate 11,487 kg/dm3. Proprietățile chimice ale tehnețiului sunt similare cu reniul. Valori standard ale potențialului electrodului: perechea Tc(VI)/Tc(IV) 0,83 V, perechea Tc(VII)/Tc(VI) 0,65 V, perechea Tc(VII)/Tc(IV) 0,738 V.
La arderea Tc în oxigen (cm. OXIGEN) se formează oxidul acid superior galben Tc 2 O 7. Soluția sa în apă este acidul tehnetic HTcO4. Când se evaporă, se formează cristale maro închis. Săruri ale acidului tehnic - pertehnați (pertehnat de sodiu NaTcO 4, pertehnat de potasiu KTcO 4, pertehnat de argint AgTcO 4). În timpul electrolizei unei soluții de acid tehnic, se eliberează dioxid de TcO 2 care, atunci când este încălzit în oxigen, se transformă în Tc 2 O 7.
Interacționează cu fluorul, (cm. FLUOR) Tc formează cristale galben-aurii de hexafluorură de tehnețiu TcF 6 când este amestecat cu pentafluorura de TcF 5. S-au obţinut oxifluoruri de tehneţiu TcOF 4 şi TcO 3 F. Clorarea tehneţiului dă un amestec de hexaclorura de TcCl 6 şi tetraclorura de TcCl 4. Au fost sintetizate oxicloruri de tehneţiu TcO3CI şi TcOCl3. Sulfuri cunoscute (cm. SULFURI) tehnețiu Tc 2 S 7 și TcS 2, carbonil Tc 2 (CO) 10. Tc reacționează cu azotul, (cm. ACID AZOTIC) sulf concentrat (cm. ACID SULFURIC) acizi și acva regia (cm. AQUA REGIA). Pertechnații sunt utilizați ca inhibitori de coroziune pentru oțelul moale. Izotopul 99 m Tc este utilizat în diagnosticul tumorilor cerebrale, în studiul hemodinamicii centrale și periferice (cm. HEMODINAMICĂ).

Dicţionar enciclopedic. 2009 .

Vedeți ce este „technețiu” în alte dicționare:

Tabel de nuclizi Informații generale Nume, simbol Tehnețiu 99, 99Tc Neutroni 56 Protoni 43 Proprietăți ale nuclizilor Masa atomică 98.9062547(21) ... Wikipedia

- (simbol Tc), metal gri-argintiu, ELEMENT RADIOACTIV. A fost obținut pentru prima dată în 1937 prin bombardarea nucleelor ​​de MOLIBDEN cu deuteroni (nucleele atomilor de DEUTERU) și a fost primul element sintetizat într-un ciclotron. Tehnețiul găsit în produse... ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

TEHNETIU- substanță chimică radioactivă sintetizată artificial. element, simbol Tc (lat. Technetium), la. n. 43, la. m. 98,91. T. se obtine in cantitati destul de mari din fisiunea uraniului 235 in reactoare nucleare; a reușit să obțină aproximativ 20 de izotopi de T. Unul dintre... ... Marea Enciclopedie Politehnică

- (Tehnețiu), Tc, element radioactiv artificial din grupa VII a tabelului periodic, număr atomic 43; metal. Obținut de oamenii de știință italieni C. Perrier și E. Segre în 1937... Enciclopedie modernă

- (lat. Tehnețiu) Tc, element chimic din grupa VII a tabelului periodic, număr atomic 43, masă atomică 98,9072. Radioactivi, cei mai stabili izotopi sunt 97Tc și 99Tc (timpurile de înjumătățire sunt 2.6.106 și, respectiv, 2.12.105 ani). Mai întâi…… Dicţionar enciclopedic mare

- (lat. Tehnețiu), Tc radioact. chimic. elementul grupei VII este periodic. Sistemul de elemente al lui Mendeleev, la. numărul 43, primul dintre substanțele chimice obținute artificial. elemente. Naib. radionuclizi cu viață lungă 98Tc (T1/2 = 4,2·106 ani) și disponibili în cantități vizibile... ... Enciclopedie fizică

Substantiv, număr de sinonime: 3 metal (86) ecamangan (1) element (159) Dicționar de sinonime ... Dicţionar de sinonime

Tehnețiu- (Tehnețiu), Tc, element radioactiv artificial din grupa VII a tabelului periodic, număr atomic 43; metal. Obținut de oamenii de știință italieni C. Perrier și E. Segre în 1937. ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

43 Molibden ← Tehnețiu → Ruteniu ... Wikipedia

- (lat. Tehnețiu) Te, element chimic radioactiv din grupa VII a sistemului periodic al lui Mendeleev, număr atomic 43, masă atomică 98, 9062; metal, maleabil și ductil. Existența elementului cu număr atomic 43 a fost... ... Marea Enciclopedie Sovietică

Cărți

• Elemente. Un vis minunat al profesorului Mendeleev, Kuramshin Arkady Iskanderovich, Ce element chimic poartă numele spiridușilor? De câte ori a fost „descoperit” tehnețiul? Ce sunt „războaiele de transfer”? De ce până și expertii au confundat odată manganul cu magneziul și plumbul cu... Categoria: Științe Chimice Seria: Pop științific al Runetului Editura: AST,
• Elemente: un vis minunat al profesorului Mendeleev, Kuramshin A., Care element chimic poartă numele spiridușilor? De câte ori a fost „descoperit” tehnețiul? Ce sunt „războaiele de transfer”? De ce până și expertii au confundat odată manganul cu magneziul și plumbul cu... Categorie: