Занятие № 12 Химические элементы и ученые.

11 химических элементов названы в честь ученых.

Резерфордий (№ 104)

Первое сообщение о получении ядер элемента №104 было сделано в 1964 группой физиков, работавших в Дубне под руководством Г. Н. Флерова, по ядерной реакции

²⁴²₉₄Pu + ²²₁₀Ne = ²⁵⁹ 104 + 5¹₀ n

Для химической идентификации нового элемента И. И. Зварой была предложена методика, в которой изучалась летучесть высшего хлорида этого элемента. В 1966-1969 было доказано, что высший хлорид образующегося элемента №104 летуч и по своему поведению при нагревании похож на высшие хлориды элементов группы IVB: циркония и гафния.

Признано, что надежные данные по химической идентификации нового элемента были получены в Дубне в 1968-1970. В 1969-1970 в Беркли (США) были получены сведения о поведении атомов элемента №104 при экстракционных процессах. Советские исследователи предложили для нового элемента название «курчатовий», американские — «резерфордий».

В 1994 Международная комиссия по названиям новых элементов для элемента №104 предложила название «дубний», которое использовалось в 1995-97 гг. В 1997 съезд Международной организации химиков (ИЮПАК) окончательно присвоил элементу №104 название «резерфордий».

Сиборгий (№ 106)

Сиборгий синтезирован в 1974 г. в Лаборатории имени Лоуренса Калифорнийского университета в Беркли. Одновременно и независимо работавшая в Дубне группа Г. Н. Флерова и Юрия Оганесяна опубликовала данные о синтезе 106-го элемента в реакциях слияния ядер свинца и хрома.

Рабочая группа IUPAC в 1993 г. заключила, что работа группы из Дубны имела большое значение для дальнейших исследований, но, в отличие от работы группы из Беркли, не продемонстрировала с достаточной уверенностью образование нового элемента. Поэтому в 1997 г. IUPAC принял решение назвать элемент в честь физика из Беркли Гленна Сиборга, который участвовал в открытии плутония и девяти других трансурановых элементов. Сиборг стал первым учёным, при жизни которого элемент был назван его именем.

Сиборгий был получен искусственно путем ядерного синтеза.

Борий (№ 107)

Синтезирован по реакции: ²⁰⁹Bi(⁵⁴Cr,2n)²⁶¹107

Радиоактивный искусственно полученный элемент. Существуют нукли-ды бория с массовыми числами 261 и 262. Нуклид ²⁶²Bh впервые был получен в 1981 в Дармштадте (Германия) в результате реакции «холодного» слияния ядер ²⁰⁹Bi и ⁵⁴Cr, нуклид ²⁶¹Bh синтезирован в Дармштадте в 1989. Первые опыты по получению Bh выполнены в 1976 Ю. Ц. Оганесяном с сотрудниками в Дубне (СССР). В заметных количествах Bh не получен, поэтому его свойства не изучены. Назван по имени датского физика Н. Бора.

Мейтнерий (№ 109)

Радиоактивный искусственно полученный химический элемент с атомным номером 109. Название дано в честь австрийского физика Лизе Мейтнер, которая в 1917 была в числе исследователей, открывших новый химический элемент — протактиний, а в 1939 совместно с датским физиком О. Фришем обосновала представление о делении ядер урана под действием нейтронов.

Мейтнерий впервые получен в 1982 в Дармштадте (Германия) при облучении мишени из ²⁰⁹₈₃Bi ускоренными до больших скоростей ионами железа-58:            ²⁰⁹₈₃Bi + ⁵⁸₂₆Fe = ²⁶⁶₁₀₉ Mt + n

По продукту a-распада ²⁶²Bh (радионуклида элемента №107) идентифицировано три атома мейтнерия.

 

Гадолиний (№ 64)

Черно – зеленый, похожий на асфальт минерал, найденный в 1787 году лейтенантом шведской армии Карлом Аррениусом в заброшенном карьере близ местечка Иттерби, оказался поистине чудесным. Помимо бериллия, кислорода, кремния, он содержал небольшие количества редкоземельных элементов. Член – корреспондент Петербургской академии наук финский химик Юхан Гадолин вскоре обнаружил в минерале следы неизвестной земли, которую Андрес Экеберг назвал иттербиевой, а минерал, из которого ее выделили, предложил именовать гадолинитом. Впоследствии образец неоднократно исследовали. Находки, сделанные учеными доказали, что он имеет весьма сложный состав: по словам известного финского минералога Флинта, гадолинит «сыграл в истории неорганической химии значительно большую роль, чем какой – либо другой». И в самом деле, кроме иттрия в нем нашли оксиды эрбия и тербия. Позже, правда, выяснилось, что оксид тербия тоже неоднороден, т. к. содержал примесь нового элемента – иттербия. А вот «гадолиниевой земли» так обнаружить не удалось… Неувязку ликвидировал в 1880 году швейцарский химик де Мариньяк. В минерале самарските он открыл неизвестную землю и по совету своего друга и соратника Лекока де Буабодрана назвал ее гадолиниевой, положив начало традиции присваивать новым элементам имена выдающихся ученых.

Металлический гадолиний впервые получил жорж Урбен в 1935 году. А два года спустя И. Тромб ухитрился так очистить его, что примесей в металле осталось менее одного процента.

Кюрий (№ 96)

Следует сказать, что Гленн Сиборг, Рольф Джеймс, Леон Морган и Альберт Гиорсо получили сначала кюрий, а не предшествующий ему по порядковому номеру америций. Облучая плутониевую мишень в циклотроне альфа – частицами, ученые искусственно создали в 1944 году еще один элемент, назвав его кюрием – в память о Марии и Пьере Кюри.

Позже было установлено, что элемент № 96 можно синтезировать, облучая америций нейтронами. Сейчас известно 14 изотопов элемента № 96.

Пьер и Мария Кюри работали вместе и открытия у них общие… чтобы подчеркнуть их равные права, Сиборг и его коллеги придумали хитрость: первая буква фамилии мужа и начальная буква имени жены образовали химический символ элемента № 96 (Cm).

Наиболее долгоживущий изотоп ²⁴⁷Cm (1956 г. П. Фиелдс и сотр. США). Металл получен в 1964 году.

Эйнштейний (№ 99)_

1 ноября 1952 года в южной части Тихого океана на атолле Бикини прогремел взрыв очередного американского ядерного устройства. Он был настолько силен, что посреди острова образовался кратер шириной почти в 2 км, а радиоактивное облако взметнулось на высоту 20 км. Постепенно разрастаясь, оно достигло огромных размеров. Элемент № 99 был обнаружен в чреве термоядерного гриба. Реактивные самолеты, управляемые по радио, пронесли сквозь облако камеры с бумажными фильтрами. Их немедленно доставили в радиационную лабораторию Калифорнийского университета, где группа ученых (Гленн Cиборг, Стенли Томпсон, Альберт Гиорсо, Дж. Хиггинс и др.) занялась исследованием следов на фильтрах.

Сотрудники Аригонской национальной и Лос – Аламосской научно – исследовательской лабораторий собирали в это время продукты распада на уцелевших после взрыва коралловых рифах. Через некоторое время найденные ими образцы тоже были доставлены в Калифорнию. Выяснилось, что атомы урана, который входил в состав термоядерного устройства, способны в некоторых случаях (при взрыве, например) захватывать до 17 нейтронов. Под действием колоссальной температуры и невероятного сжатия вес его ядра возрос до 255. Перегруженное энергией, оно распадается последовательно, образуя тяжелые трансурановые элементы: калифорний, берклий, кюрий, америций, плутоний, нептуний. И не только их. Обработав химическими методами доставленные образцы, ученые обнаружили изотопы двух неизвестных элементов. Один из них был назван эйнштейнием – в честь великого физика современности Альберта Эйнштейна.

Фермий (№ 100)

 Что же происходит в чреве атомного взрыва? В течение миллионных долей секунды ядра урана буквально сотрясаются настоящим нейтронным шквалом, который порождают сливающиеся легкие элементы. Бумажные фильтры, пронесенные самолетами сквозь радиоактивное облако, и образцы, собранные на атолле Бикини, в эпицентре взрыва, подтвердили: кроме эйнштейния образовался еще один элемент. Гленн Сиборг и его помощники, пропустив раствор сквозь ионообменную колонну, обнаружили новое вещество. В память знаменитого итальянского физика Энрико Ферми элемент назвали его именем.

²⁵⁵Fm – продукт термоядерного взрыва; наиболее долгоживущий изотоп ²⁵⁷Fm (1967 г. Ф. Азаро, И. Перлман, США)

Менделевий (№101)

Приступая к синтезу 101 элемента в 1955 году, Гленн Сиборг и его помощники Альберт Гиорсо, Бернард Гарвей, Грегори Чоппин и Стенли Томпсон знали, где его искать. К тому времени в атомном реакторе было получено несколько миллионов атомов эйнштейния. Их нанесли на золотую фольгу, высушили и с помощью анализатора – прибора для измерения энергии излучения - установили, что на мишени де йствительно находятся атомы эйнштейния.

Они поместили мишень со слоем эйнштейния в циклотрон и подвергли ее интенсивной бомбардировке ядрами гелия.

Ученые провели более десяти опытов, получив 17 атомов нового элемента. В знак признания выдающейся роли великого русского химика Д. И. Менделеева, Гленн Сиборг и его коллеги назвали новое вещество менделевием.

Нобелий (№ 102)

В июле 1957 года над зданием американской газеты «Нью – Йорк – таймс» вспыхнула неоновая надпись: «В Стокгольме открыт элемент 102. Он окрещен нобелием».

Но вскоре выяснилось, что группа англо – шведско – американских ученых преждевременно ударила в колокола. Если бомбардировать кюрий ядрами углерода, то получить новое вещество с атомной массой 251 или 253 и периодом полураспада около 10 минут нельзя. Это установили советские физики во главе с академиком Георгием Николаевичем Флеровым. Они несколько видоизменили условия получения 102-го элемента. Обстреляв плутониевую мишень ядрами кислорода, наши ученые доказали, что его изотопы имеют более высокое массовое число, а период их полураспада составлял около 40 секунд.

«Крестный отец» почти всех трансурановых элементов Гленн Сиборг взялся рассудить, кто тут прав. В апреле 1958 г. сотрудники лаборатории имени Лоуренса в Беркли повторили под его руководством опыт шведов. И что же? Им удалось получить несколько десятков атомов 102 – го элемента, но время их жизни, как показали измерения, не превышали 3 секунд. Это ближе к правде, но тоже не соответствовало истине. Создалось весьма щекотливое положение, три эксперимента – три непохожих результат. Тогда последовало соглашение: пока не будут найдены более достоверные доказательства – не присваивать 102- му имя «нобелий». Лишь в марте 1963 г.  группа исследователей во главе с Евгением Донцом доказала, что советские ученые правильно определили свойства нового элемента. Не на 12 атомах, как шведы, и не на нескольких десятках, полученных американскими физиками, а более чем на 700 актах полураспада 102 – го Г. Н. Флеров и Е. Донец подтвердили, что в их выводах нет ошибки.

По словам Г. Н. Флерова, от нобелия осталось только обозначение No. А слово это вряд ли нуждается в переводе.

Все изотопы получены по ядерным реакциям с тяжелыми ионами: ²³⁸U (²²Ne, 5n) ²⁵⁵ 102

Лоуренсий (№ 103)

В 1961 г. сотрудники Калифорнийского университета (Гиорсо и др.), бомбардируя калифорний быстрыми ионами бора, установили, что при этом образуется новый трансурановый элемент, принадлежащий к семейству актиноидов. Элемент наименовали лоуренсием в честь американского физика Лоуренса - одного из создателей первых ускорителей и циклотронов для получения частиц высокой энергии.

Достоверный синтез был осуществлен по ядерной реакции ²⁴³Am (¹⁸0,5n)²⁵⁵103 в 1965 году (Г. Н. Флеров и сотрудники США).