Տրանսուրանային տարրեր. Տեխնեցիում Պարբերական աղյուսակի արհեստականորեն արտադրված տարրեր

Ներկայումս հայտնի տրանսուրանի 26 տարրերից 24-ը մեր մոլորակի վրա չեն հայտնաբերվել: Դրանք ստեղծվել են մարդու կողմից: Ինչպե՞ս են սինթեզվում ծանր և գերծանր տարրերը:

Ալեքսեյ Լևին

Երեսուներեք ենթադրյալ տարրերից բաղկացած առաջին ցանկը՝ Բնության բոլոր թագավորություններին պատկանող նյութերի աղյուսակը, որոնք կարելի է համարել մարմինների ամենապարզ բաղադրամասերը, հրապարակվել է Անտուան ​​Լորան Լավուազեի կողմից 1789 թվականին։ Թթվածնի, ազոտի, ջրածնի, տասնյոթ մետաղների և մի քանի այլ իրական տարրերի հետ միասին հայտնվել են լույսը, կալորիականությունը և որոշ օքսիդներ։ Եվ երբ 80 տարի անց Մենդելեևը ստեղծեց Պարբերական աղյուսակը, քիմիկոսները գիտեին 62 տարր: 20-րդ դարի սկզբին ենթադրվում էր, որ բնության մեջ գոյություն ունի 92 տարր՝ ջրածնից մինչև ուրան, թեև դրանցից մի քանիսը դեռևս չեն հայտնաբերվել։

Այնուամենայնիվ, արդեն 19-րդ դարի վերջին գիտնականները ենթադրում էին, որ պարբերական աղյուսակում ուրանին հետևող տարրերի առկայությունը (տրանսուրաններ), բայց դրանք հնարավոր չէր հայտնաբերել։ Այժմ հայտնի է, որ երկրակեղևը պարունակում է 93 և 94 տարրերի՝ նեպտունիում և պլուտոնիումի հետքեր: Սակայն պատմականորեն այդ տարրերը սկզբում ստացվել են արհեստականորեն, իսկ հետո միայն հայտնաբերել հանքանյութերում:

94 առաջին տարրերից 83-ն ունեն կա՛մ կայուն, կա՛մ երկարակյաց իզոտոպներ, որոնց կիսատ կյանքը համեմատելի է Արեգակնային համակարգի տարիքի հետ (նրանք մեր մոլորակ են եկել նախամոլորակային ամպից): Մնացած 11 բնական տարրերի կյանքը շատ ավելի կարճ է, և, հետևաբար, նրանք հայտնվում են երկրի ընդերքում միայն կարճ ժամանակով ռադիոակտիվ քայքայման արդյունքում: Բայց ի՞նչ կասեք մնացած բոլոր տարրերի մասին՝ 95-ից մինչև 118: Մեր մոլորակի վրա չկան: Բոլորն էլ ստացվել են արհեստական ​​ճանապարհով։

Առաջին արհեստական

Արհեստական ​​տարրերի ստեղծումը երկար պատմություն ունի։ Դրա հիմնարար հնարավորությունը պարզ դարձավ 1932 թվականին, երբ Վերներ Հայզենբերգը և Դմիտրի Իվանենկոն եկան այն եզրակացության, որ ատոմային միջուկները բաղկացած են պրոտոններից և նեյտրոններից։ Երկու տարի անց Էնրիկո Ֆերմիի խումբը փորձեց արտադրել տրանսուրաններ՝ ուրանը դանդաղ նեյտրոններով ճառագայթելով։ Ենթադրվում էր, որ ուրանի միջուկը կգրավի մեկ կամ երկու նեյտրոն, որից հետո այն կենթարկվի բետա քայքայման՝ արտադրելու 93 կամ 94 տարրերը։ Նրանք նույնիսկ շտապեցին հայտարարել տրանսուրանների հայտնաբերման մասին, որոնք Ֆերմին 1938 թվականին Նոբելյան իր ելույթում անվանեց ausonium և hesperium: Այնուամենայնիվ, գերմանացի ռադիոքիմիկոսներ Օտտո Հանը և Ֆրից Ստրասմանը, ավստրիացի ֆիզիկոս Լիզ Մեյթների հետ միասին, շուտով ցույց տվեցին, որ Ֆերմին սխալվել է. . 1938 թվականի դեկտեմբերին կատարված այս հայտնագործությունն էր, որ հնարավոր դարձրեց միջուկային ռեակտորի և ատոմային ռումբի ստեղծումը։

Միջուկների ներսում կան պրոտոնային և նեյտրոնային թաղանթներ, որոնք որոշակիորեն նման են ատոմների էլեկտրոնային թաղանթներին։ Ամբողջությամբ լցված պատյաններով միջուկները հատկապես դիմացկուն են ինքնաբուխ փոխակերպումների նկատմամբ։ Նման թաղանթներին համապատասխանող նեյտրոնների և պրոտոնների թիվը կոչվում է մոգություն։ Դրանցից մի քանիսը որոշվել են փորձարարական եղանակով՝ դրանք 2-ը, 8-ը, 20-ը և 28-ը: Shell մոդելները հնարավորություն են տալիս տեսականորեն հաշվարկել գերծանր միջուկների «կախարդական թվերը», թեև առանց ամբողջական երաշխիքի: Հիմքեր կան ակնկալելու, որ 184 նեյտրոնային թիվը կախարդական կլինի։ Այն կարող է համապատասխանել 114, 120 և 126 պրոտոնային թվերին, իսկ վերջիններս, դարձյալ, պետք է լինեն կախարդական։ Եթե ​​դա այդպես է, ապա 114-րդ, 120-րդ և 126-րդ տարրերի իզոտոպները, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է 184 նեյտրոն, շատ ավելի երկար կապրեն, քան պարբերական աղյուսակի իրենց հարևանները՝ րոպեներ, ժամեր կամ նույնիսկ տարիներ (աղյուսակի այս տարածքը. սովորաբար կոչվում է կայունության կղզի): Գիտնականներն իրենց ամենամեծ հույսերը դնում են կրկնակի կախարդական միջուկով վերջին իզոտոպի վրա։

Սինթեզված առաջին տարրն ամենևին էլ տրանսուրանը չէր, այլ Մենդելեևի կանխատեսած էկամանգանը։ Այն փնտրել են տարբեր հանքաքարերում, սակայն ապարդյուն։ Իսկ 1937 թվականին էկամանգանը, որը հետագայում կոչվեց տեխնեցիում (հունարենից՝ արհեստական), ստացվել է Լոուրենս Բերքլիի ազգային լաբորատորիայում ցիկլոտրոնում արագացված մոլիբդենի թիրախի վրա դեյտերիումի միջուկները կրակելով։

Թեթև արկեր

93-ից 101-րդ տարրերը ստացվել են ուրանի միջուկների կամ հետագա տրանսուրանի միջուկների փոխազդեցությամբ նեյտրոնների, դեյտրոնների (դեյտերիումի միջուկներ) կամ ալֆա մասնիկների (հելիումի միջուկներ) հետ։ Առաջին հաջողությունն այստեղ ձեռք բերեցին ամերիկացիներ Էդվին ՄակՄիլանը և Ֆիլիպ Աբելսոնը, ովքեր 1940 թվականին սինթեզեցին նեպտունիում-239՝ աշխատելով Ֆերմիի գաղափարի վրա.

Հաջորդ՝ 94 տարրը՝ պլուտոնիումը, առաջին անգամ հայտնաբերվեց նեպտունիում-238-ի բետա-քայքայման ուսումնասիրության ժամանակ, որը ստացվել էր ուրանի դեյտրոնային ռմբակոծմամբ Կալիֆորնիայի համալսարանում, Բերքլիի ցիկլոտրոնում 1941 թվականի սկզբին։ Եվ շուտով պարզ դարձավ, որ պլուտոնիում-239-ը դանդաղ նեյտրոնների ազդեցության տակ տրոհվող է ոչ ավելի վատ, քան ուրան-235-ը և կարող է ծառայել որպես ատոմային ռումբի լիցք: Հետևաբար, այս տարրի արտադրության և հատկությունների մասին բոլոր տեղեկությունները դասակարգվեցին, և ՄակՄիլանի, Գլեն Սիբորգի հոդվածը (նրանք կիսեցին 1951թ. Նոբելյան մրցանակը իրենց հայտնագործությունների համար) և նրանց գործընկերների կողմից, որոնք զեկուցում էին երկրորդ տրանսուրանի մասին, տպագիր հայտնվեց միայն 1946 թվականին:

Ամերիկյան իշխանությունները նաև գրեթե վեց տարով հետաձգեցին 95-րդ տարրի՝ ամերիցիումի հայտնաբերման հրապարակումը, որը 1944 թվականի վերջին Սիաբորգի խմբի կողմից մեկուսացվեց միջուկային ռեակտորում պլուտոնիումի նեյտրոնային ռմբակոծության արտադրանքից։ Մի քանի ամիս առաջ նույն թիմի ֆիզիկոսները ստացան 96 տարրի առաջին իզոտոպը՝ 242 ատոմային զանգվածով, որը սինթեզվել էր արագացված ալֆա մասնիկներով ռմբակոծելով ուրան-239-ը: Այն ստացել է curium անվանումը՝ ի նշան Պիեռ և Մարի Կյուրիների գիտական ​​նվաճումների՝ դրանով իսկ բացելով տրանսուրանների անվանակոչման ավանդույթը՝ ի պատիվ ֆիզիկայի և քիմիայի դասականների:

Կալիֆորնիայի համալսարանի 60 դյույմ ցիկլոտրոնը եղել է ևս երեք տարրերի ստեղծման վայրը՝ 97, 98 և 101: Առաջին երկուսն անվանվել են իրենց ծննդավայրի անունով՝ Բերքլի և Կալիֆորնիա: Բերկլին սինթեզվեց 1949 թվականի դեկտեմբերին՝ ռմբակոծելով ալֆա մասնիկներով ամերիցիումի թիրախը, սինթեզվեց երկու ամիս անց նույն կուրիումի ռմբակոծմամբ։ 99-րդ և 100-րդ տարրերը՝ էյնշտեյնը և ֆերմիումը, հայտնաբերվել են Էնիվետակ ատոլի տարածքում հավաքված նմուշների ռադիոքիմիական վերլուծության ժամանակ, որտեղ 1952 թվականի նոյեմբերի 1-ին ամերիկացիները պայթեցրել են տասը մեգատոնանոց ջերմամիջուկային լիցքը «Մայք», որի պատյանը պատրաստված էր ուրան-238-ից։ Պայթյունի ժամանակ ուրանի միջուկները կլանեցին մինչև տասնհինգ նեյտրոններ, որից հետո նրանք ենթարկվեցին բետա քայքայման շղթաների, ինչը հանգեցրեց այդ տարրերի ձևավորմանը։ 101 տարրը՝ մենդելևիումը, հայտնաբերվել է 1955 թվականի սկզբին։ Սիբորգը, Ալբերտ Գիորսոն, Բեռնարդ Հարվին, Գրեգորի Շոպինը և Սթենլի Թոմսոնը ալֆա-մասնիկների ռմբակոծության ենթարկեցին մոտ մեկ միլիարդ (սա շատ փոքր է, բայց պարզապես չկար) էյնշտեյնի ատոմների էլեկտրոլիտային նստեցումը ոսկե փայլաթիթեղի վրա: Չնայած ճառագայթի չափազանց բարձր խտությանը (վայրկյանում 60 տրիլիոն ալֆա մասնիկներ), ստացվել է միայն 17 մենդելևի ատոմ, սակայն որոշվել են դրանց ճառագայթման և քիմիական հատկությունները։

Ծանր իոններ

Մենդելևը վերջին տրանսուրանն էր, որն արտադրվել է նեյտրոնների, դեյտրոնների կամ ալֆա մասնիկների միջոցով: Հետևյալ տարրերը ստանալու համար պահանջվում էին թիրախներ թիվ 100 տարրից՝ ֆերմիումից, որոնք այն ժամանակ անհնար էր արտադրել (նույնիսկ այժմ միջուկային ռեակտորներում ֆերմիումը ստանում են նանոգրամ քանակությամբ)։

Գիտնականներն այլ ճանապարհով են գնացել՝ թիրախները ռմբակոծելու համար օգտագործել են իոնացված ատոմներ, որոնց միջուկները պարունակում են ավելի քան երկու պրոտոն (դրանք կոչվում են ծանր իոններ): Իոնային ճառագայթները արագացնելու համար անհրաժեշտ էին մասնագիտացված արագացուցիչներ։ Առաջին նման մեքենան՝ HILAC (Ծանր իոնային գծային արագացուցիչ), գործարկվել է Բերկլիում 1957 թվականին, երկրորդը՝ U-300 ցիկլոտրոնը, գործարկվել է Դուբնայում Միջուկային հետազոտությունների միացյալ ինստիտուտի միջուկային ռեակցիաների լաբորատորիայում 1960 թվականին։ Ավելի ուշ Դուբնայում շահագործման են հանձնվել ավելի հզոր U-400 և U-400M ստորաբաժանումներ։ Մեկ այլ UNILAC (Universal Linear Accelerator) արագացուցիչը գործում է 1975 թվականի վերջից Դարմշտադտի շրջաններից մեկի՝ Վիկհաուզենի գերմանական Հելմհոլցի ծանր իոնների հետազոտությունների կենտրոնում։

Ծանր իոններով կապարից, բիսմուտից, ուրանից կամ տրանսուրաններից պատրաստված թիրախների ռմբակոծման ժամանակ առաջանում են խիստ գրգռված (տաք) միջուկներ, որոնք կամ քանդվում են, կամ ավելորդ էներգիա են թողնում նեյտրոնների արտանետման (գոլորշիացման) միջոցով։ Երբեմն այդ միջուկները արձակում են մեկ կամ երկու նեյտրոն, որից հետո նրանք ենթարկվում են այլ փոխակերպումների՝ օրինակ՝ ալֆա քայքայման։ Սինթեզի այս տեսակը կոչվում է սառը: Դարմշտադտում նրա օգնությամբ ստացվել են 107 (բորիում) մինչև 112 (կոպեռնիցիում) թվերով տարրեր։ Նույն կերպ 2004 թվականին ճապոնացի ֆիզիկոսները ստեղծեցին 113-րդ տարրի մեկ ատոմը (մեկ տարի առաջ այն ստացվել էր Դուբնայում)։ Տաք միաձուլման ժամանակ նորածին միջուկները կորցնում են ավելի շատ նեյտրոններ՝ երեքից հինգ: Այս կերպ Բերքլին և Դուբնան սինթեզեցին տարրեր 102-ից (nobelium) մինչև 106 (seaborgium, ի պատիվ Գլեն Սիբորգի, որի ղեկավարությամբ ստեղծվեցին ինը նոր տարրեր): Ավելի ուշ Դուբնայում այս կերպ պատրաստվեցին ամենազանգվածային գերծանր քաշայիններից վեցը՝ 113-րդից մինչև 118-րդը։ Մաքուր և կիրառական քիմիայի միջազգային միությունը (IUPAC) մինչ այժմ հաստատել է միայն 114-րդ (ֆլերովիում) և 116-րդ (լիվերմորիում) տարրերի անվանումները:

Ընդամենը երեք ատոմ

118-րդ տարրը՝ ununoctium ժամանակավոր անունով և Uuo խորհրդանիշով (ըստ IUPAC կանոնների՝ տարրերի ժամանակավոր անվանումները ձևավորվում են իրենց ատոմային համարի թվանշանների անունների լատինական և հունական արմատներից՝ un-un-oct (ium) - 118) ստեղծվել է երկու գիտական ​​խմբերի՝ Դուբնայի՝ Յուրի Օգանեսյանի ղեկավարությամբ և Լիվերմորի ազգային լաբորատորիայի՝ Սիաբորգի ուսանող Քենթոն Մուդիի ղեկավարությամբ: Ununoctium-ը գտնվում է պարբերական աղյուսակում ռադոնի տակ և, հետևաբար, կարող է լինել ազնիվ գազ: Այնուամենայնիվ, նրա քիմիական հատկությունները դեռևս որոշված ​​չեն, քանի որ ֆիզիկոսները ստեղծել են այս տարրի միայն երեք ատոմ՝ 294 զանգվածային թվով (118 պրոտոն, 176 նեյտրոն) և կիսամյակը մոտ մեկ միլիվայրկյան. երկուսը 2002 թվականին և մեկը։ 2005թ. Դրանք ստացվել են Կալիֆորնիա-249 թիրախը (98 պրոտոն, 151 նեյտրոն) ռմբակոծելով 48 ատոմային զանգվածով (20 պրոտոն և 28 նեյտրոն) կալցիումի ծանր իզոտոպի իոններով, որոնք արագացել են U-400 արագացուցչում։ Կալցիումի «փամփուշտների» ընդհանուր թիվը եղել է 4.1x1019, ուստի Dubna «ununoctium գեներատորի» արտադրողականությունը չափազանց ցածր է: Այնուամենայնիվ, ըստ Kenton Moody-ի, U-400-ն աշխարհում միակ մեքենան է, որը կարող է սինթեզել 118-րդ տարրը:

«Տրանսուրանների սինթեզի վերաբերյալ փորձերի յուրաքանչյուր շարք ավելացնում է նոր տեղեկատվություն միջուկային նյութի կառուցվածքի մասին, որն օգտագործվում է գերծանր միջուկների հատկությունները մոդելավորելու համար։ Մասնավորապես, 118-րդ տարրի սինթեզի վրա աշխատանքը թույլ տվեց հրաժարվել մի քանի նախկին մոդելներից, հիշում է Kenton Moody-ն։ «Մենք թիրախը պատրաստեցինք կալիֆոռնիայից, քանի որ ավելի ծանր տարրեր չկար անհրաժեշտ քանակությամբ։ Կալցիում-48-ը պարունակում է ութ լրացուցիչ նեյտրոն՝ համեմատած իր հիմնական իզոտոպի կալցիում-40-ի հետ: Երբ նրա միջուկը միաձուլվեց կալիֆորնիումի միջուկի հետ, ձևավորվեցին 179 նեյտրոններով միջուկներ։ Նրանք գտնվում էին խիստ հուզված և, հետևաբար, հատկապես անկայուն վիճակում, որտեղից նրանք արագ դուրս եկան՝ թափելով նեյտրոններ: Արդյունքում ստացանք 118 տարրի իզոտոպ՝ 176 նեյտրոններով։ Եվ սրանք իսկական չեզոք ատոմներ էին էլեկտրոնների ամբողջական հավաքածուով: Եթե ​​նրանք մի քիչ երկար ապրեին, հնարավոր կլիներ դատել նրանց քիմիական հատկությունների մասին»։

«113-ից 118-րդ տարրերը ստեղծվել են Դուբնայում Յուրի Օգանեսյանի ղեկավարությամբ մշակված ուշագրավ մեթոդի հիման վրա», - բացատրում է Դարմշտադտի թիմի անդամ Ալեքսանդր Յակուշևը: - Նիկելի և ցինկի փոխարեն, որոնք օգտագործվում էին Դարմշտադտի թիրախները կրակելու համար, Օգանեսյանը վերցրեց ատոմային շատ ավելի ցածր զանգվածով իզոտոպ՝ կալցիում-48։ Բանն այն է, որ թեթեւ միջուկների օգտագործումը մեծացնում է թիրախային միջուկների հետ դրանց միաձուլման հավանականությունը։ Կալցիում-48 միջուկը նույնպես կրկնակի կախարդական է, քանի որ այն բաղկացած է 20 պրոտոնից և 28 նեյտրոնից: Ուստի Օգանեսյանի ընտրությունը մեծապես նպաստեց այն բաղադրյալ միջուկների գոյատևմանը, որոնք առաջանում են թիրախի վրա կրակելիս։ Ի վերջո, միջուկը կարող է մի քանի նեյտրոններ թափել և նոր տրանսուրան առաջացնել միայն այն դեպքում, եթե այն չքանդվի բեկորների՝ ծնվելուց անմիջապես հետո։ Գերծանր տարրերն այս կերպ սինթեզելու համար Դուբնայի ֆիզիկոսները թիրախներ պատրաստեցին ԱՄՆ-ում արտադրված տրանսուրանից՝ նախ պլուտոնիում, ապա ամերիցիում, կուրիում, կալիֆորնիում և, վերջապես, բերկելիում։ Կալցիում-48-ը բնության մեջ կազմում է ընդամենը 0,7%: Այն արդյունահանվում է էլեկտրամագնիսական բաժանարարների միջոցով, ինչը թանկ պրոցեդուրա է։ Այս իզոտոպի մեկ միլիգրամն արժե մոտ 200 դոլար: Այս քանակությունը բավական է մեկ-երկու ժամ թիրախը գնդակոծելու համար, իսկ փորձերը տևում են ամիսներ։ Թիրախներն իրենք էլ ավելի թանկ են, դրանց գինը հասնում է մեկ միլիոն դոլարի։ Էլեկտրաէներգիայի վարձերի վճարումը նույնպես բավականին կոպեկ արժե. ծանր իոնային արագացուցիչները սպառում են մեգավատ հզորություն: Ընդհանրապես, գերծանր տարրերի սինթեզը էժան հաճույք չէ»։ Լուսանկարում․ երբ ծանր իոնը հարվածում է թիրախի միջուկային ուժերի շրջանին, կարող է ձևավորվել գրգռված վիճակում գտնվող բարդ միջուկ։ Այն կա՛մ քայքայվում է մոտավորապես հավասար զանգվածի բեկորների, կա՛մ արտանետում (գոլորշիացնում է) մի քանի նեյտրոններ և անցնում գետնին (չգրգռված):

Մաթուսաղա թիվ 117

117 տարրը, որը նաև հայտնի է որպես ununseptium, ստացվել է ավելի ուշ՝ 2010 թվականի մարտին: Այս տարրը ծնվել է նույն U-400 մեքենայի վրա, որտեղ, ինչպես նախկինում, կալցիում-48 իոնները կրակել են բերկելիում-249-ից պատրաստված թիրախի վրա, որը սինթեզվել է Oak Ridge ազգային լաբորատորիայում: Երբ բերկելիումի և կալցիումի միջուկները բախվեցին, հայտնվեցին խիստ հուզված ununseptium-297 միջուկներ (117 պրոտոն և 180 նեյտրոն): Փորձարարներին հաջողվել է ստանալ վեց միջուկ, որոնցից հինգը գոլորշիացրել են 4-ական նեյտրոն և վերածվել ununseptium-293-ի, իսկ մնացածը արձակել է երեք նեյտրոն և առաջացրել ununseptium-294:

Համեմատած ununoctium-ի հետ, ununoctium-ը պարզվեց, որ իսկական Մեթուսաղա է: Թեթև իզոտոպի կես կյանքը 14 միլիվայրկյան է, իսկ ավելի ծանրինը` 78 միլիվայրկյան: 2012 թվականին Դուբնայի ֆիզիկոսները ձեռք բերեցին ununseptium-293-ի ևս հինգ ատոմ, իսկ ավելի ուշ երկու իզոտոպների մի քանի ատոմներ: 2014 թվականի գարնանը Դարմշտադտի գիտնականները զեկուցեցին 117 տարրի չորս միջուկների սինթեզի մասին, որոնցից երկուսի ատոմային զանգվածը 294 է: Գերմանացի գիտնականների կողմից չափված այս «ծանր» անսեպտիումի կիսամյակը մոտ 51 միլիվայրկյան էր ( սա լավ է համընկնում Դուբնայից գիտնականների գնահատականների հետ):

Այժմ Դարմշտադտում պատրաստվում են գերհաղորդիչ մագնիսների վրա ծանր իոնների նոր գծային արագացուցիչի նախագիծը, որը թույլ կտա սինթեզել 119 և 120 տարրերը։ Նմանատիպ ծրագրեր են իրականացվում Դուբնայում, որտեղ կառուցվում է նոր ցիկլոտրոն DS-280։ Հնարավոր է, որ ընդամենը մի քանի տարի անց հնարավոր դառնա նոր գերծանր տրանսուրանների սինթեզը։ Եվ իրականություն կդառնա 120-րդ, կամ նույնիսկ 126-րդ տարրի ստեղծումը 184 նեյտրոններով և կայունության կղզու հայտնաբերումը։

Եթե ​​գիտնականներին հարցնեք, թե 20-րդ դարի հայտնագործություններից որն է. ամենակարևորը, ապա դժվար թե որևէ մեկը մոռանա անվանել քիմիական տարրերի արհեստական ​​սինթեզը: Կարճ ժամանակահատվածում՝ 40 տարուց պակաս, հայտնի քիմիական տարրերի ցանկն ավելացել է 18 անունով։ Իսկ 18-ն էլ սինթեզվել են, արհեստականորեն պատրաստված։

«Սինթեզ» բառը սովորաբար նշանակում է պարզ բարդույթից ստանալու գործընթացը։ Օրինակ՝ ծծմբի փոխազդեցությունը թթվածնի հետ տարրից ծծմբի երկօքսիդի SO 2 քիմիական սինթեզն է։

Տարրերի սինթեզը կարելի է հասկանալ այսպես՝ ավելի ցածր միջուկային լիցք ունեցող տարրից արհեստական ​​արտադրություն և ավելի բարձր ատոմային համար ունեցող տարրի ավելի ցածր ատոմային համար։ Իսկ արտադրության պրոցեսն ինքնին կոչվում է միջուկային ռեակցիա։ Նրա հավասարումը գրված է այնպես, ինչպես սովորական քիմիական ռեակցիայի հավասարումը։ Ձախ կողմում ռեակտիվներն են, աջում՝ ստացված արտադրանքները։ Միջուկային ռեակցիայի ռեակտիվներն են թիրախը և ռմբակոծող մասնիկը:

Թիրախը կարող է լինել պարբերական աղյուսակի ցանկացած տարր (ազատ կամ քիմիական միացության տեսքով):

Ռմբակոծող մասնիկների դերը խաղում են α-մասնիկները, նեյտրոնները, պրոտոնները, դեյտրոնները (ջրածնի ծանր իզոտոպի միջուկները), ինչպես նաև տարբեր տարրերի այսպես կոչված բազմակի լիցքավորված ծանր իոնները՝ բոր, ածխածին, ազոտ, թթվածին, նեոն, արգոն և պարբերական աղյուսակի այլ տարրեր:

Որպեսզի միջուկային ռեակցիա տեղի ունենա, ռմբակոծող մասնիկը պետք է բախվի թիրախ ատոմի միջուկին։ Եթե ​​մասնիկը բավականաչափ բարձր էներգիա ունի, այն կարող է այնքան խորը ներթափանցել միջուկ, որ միաձուլվի դրա հետ: Քանի որ վերը թվարկված բոլոր մասնիկները, բացի նեյտրոնից, կրում են դրական լիցքեր, երբ դրանք միաձուլվում են միջուկի հետ, մեծացնում են դրա լիցքը։ Իսկ Z-ի արժեքի փոփոխությունը նշանակում է տարրերի փոխակերպում՝ միջուկային լիցքի նոր արժեք ունեցող տարրի սինթեզ։

Ռմբակոծող մասնիկները արագացնելու և նրանց միջուկների հետ միաձուլվելու համար բավարար էներգիա տալու միջոց գտնելու համար հայտնագործվեց և կառուցվեց մասնիկների հատուկ արագացուցիչ՝ ցիկլոտրոն։ Հետո նոր տարրերի համար հատուկ գործարան կառուցեցին՝ միջուկային ռեակտոր։ Դրա ուղղակի նպատակը միջուկային էներգիա արտադրելն է։ Բայց քանի որ ինտենսիվ նեյտրոնային հոսքեր միշտ կան դրա մեջ, դրանք հեշտ է օգտագործել արհեստական ​​միաձուլման նպատակներով: Նեյտրոնը լիցք չունի, և, հետևաբար, այն արագացնելու կարիք չունի (և անհնար է): Ընդհակառակը, դանդաղ նեյտրոններն ավելի օգտակար են, քան արագները։

Քիմիկոսները ստիպված եղան հավաքել իրենց ուղեղները և ցույց տալ հնարամտության իրական հրաշքներ՝ նպատակային նյութից փոքր քանակությամբ նոր տարրեր առանձնացնելու ուղիներ մշակելու համար: Սովորեք ուսումնասիրել նոր տարրերի հատկությունները, երբ հասանելի էին ընդամենը մի քանի ատոմ...

Հարյուր ու հազարավոր գիտնականների աշխատանքի շնորհիվ պարբերական աղյուսակում լրացվել են տասնութ նոր բջիջներ։

Չորսը գտնվում են նրա հին սահմաններում՝ ջրածնի և ուրանի միջև:

Տասնչորսը՝ ուրանի համար։

Ահա թե ինչպես եղավ ամեն ինչ...

Տեխնեցիում, պրոմեթիում, աստատին, ֆրանցիում... Պարբերական աղյուսակի չորս տեղ երկար ժամանակ դատարկ մնացին։ Դրանք թիվ 43, 61, 85 և 87 բջիջներն էին: Չորս տարրերից, որոնք պետք է զբաղեցնեին այս վայրերը, Մենդելեևը կանխագուշակեց երեքը. էկամանգանը՝ 43, էկայոդը՝ 85 և եկակաեզիան՝ 87: Չորրորդը՝ թիվ 61, Ենթադրվում էր , որ պատկանում էր հազվագյուտ հողային տարրերին :

Այս չորս տարրերը խուսափողական էին: Բնության մեջ դրանք որոնելու գիտնականների ջանքերն անհաջող մնացին։ Պարբերական օրենքի օգնությամբ պարբերական աղյուսակի մնացած բոլոր տեղերը՝ ջրածնից մինչև ուրան, վաղուց լցված են։

Մեկ անգամ չէ, որ այս չորս տարրերի հայտնաբերման մասին զեկույցներ են հայտնվել գիտական ​​ամսագրերում: Ekamanganese-ը «հայտնաբերվել է» Ճապոնիայում, որտեղ այն ստացել է «nipponium» անվանումը, իսկ Գերմանիայում այն ​​կոչվել է «masurium»: Թիվ 61 տարրը տարբեր երկրներում «հայտնաբերվել է» առնվազն երեք անգամ, ստացել է «իլլինիում», «Ֆլորենցիա», «ոնիումի ցիկլ» անվանումները։ Էկայոդը նույնպես հայտնաբերվել է բնության մեջ մեկից ավելի անգամ: Նրան տրվել են «Ալաբամիուս», «Հելվետիուս» անունները։ Ekacesium-ն իր հերթին ստացել է «Վիրջինիա» և «Մոլդովա» անվանումները։ Այս անուններից մի քանիսը տեղ գտան տարբեր տեղեկատու գրքերում և նույնիսկ դպրոցական դասագրքերում: Բայց այս բոլոր բացահայտումները չհաստատվեցին. ամեն անգամ ճշգրիտ ստուգումը ցույց էր տալիս, որ սխալ է կատարվել, և պատահական աննշան կեղտերը սխալմամբ շփոթվում էին նոր տարրի հետ:

Երկար ու դժվարին որոնումները վերջապես հանգեցրին բնության խուսափողական տարրերից մեկի բացահայտմանը: Պարզվել է, որ էկկազիումը, որը պետք է զբաղեցնի պարբերական աղյուսակի 87-րդ տեղը, առաջանում է բնական ռադիոակտիվ իզոտոպի ուրան-235 քայքայման շղթայում։ Դա կարճատև ռադիոակտիվ տարր է։

Թիվ 87 տարրը արժանի է ավելի մանրամասն քննարկման։

Այժմ ցանկացած հանրագիտարանում, քիմիայի ցանկացած դասագրքում կարդում ենք՝ ֆրանցիումը (սերիական համարը 87) հայտնաբերվել է 1939 թվականին ֆրանսիացի գիտնական Մարգարիտա Պերեյի կողմից։ Ի դեպ, սա արդեն երրորդ դեպքն է, երբ նոր տարր հայտնաբերելու պատիվը պատկանում է կնոջը (նախկինում Մարի Կյուրին հայտնաբերել է պոլոնիումը և ռադիումը, Իդա Նոդդակը` ռենիումը):

Ինչպե՞ս Պերեյին հաջողվեց գրավել խուսափողական տարրը: Եկեք շատ տարիներ հետ գնանք։ 1914 թվականին երեք ավստրիացի ռադիոքիմիկոսներ՝ Ս. Մեյերը, Վ. Հեսը և Ֆ. Պանեթը, սկսեցին ուսումնասիրել 227 զանգվածային համարով ակտինիումի իզոտոպի ռադիոակտիվ քայքայումը: Հայտնի էր, որ այն պատկանում է ակտինուրանի ընտանիքին և արտանետում β-մասնիկներ; հետևաբար դրա քայքայման արտադրանքը թորիումն է: Այնուամենայնիվ, գիտնականները անորոշ կասկածներ ունեին, որ ակտինիում-227-ը հազվադեպ դեպքերում նույնպես արտանետում է α-մասնիկներ։ Այլ կերպ ասած, սա ռադիոակտիվ պատառաքաղի օրինակներից մեկն է: Հեշտ է պարզել. նման փոխակերպման ժամանակ պետք է ձևավորվի թիվ 87 տարրի իզոտոպը և նրա գործընկերները, իրոք, դիտարկել են ալֆա մասնիկները: Հետագա հետազոտություններ պահանջվեցին, սակայն այն ընդհատվեց Առաջին համաշխարհային պատերազմով։

Նույն ճանապարհով գնաց Մարգարիտա Պերեյը։ Բայց նա իր տրամադրության տակ ուներ ավելի զգայուն գործիքներ և վերլուծության նոր, կատարելագործված մեթոդներ: Այդ իսկ պատճառով նա հաջողակ էր:

Ֆրանցիումը դասակարգվում է որպես արհեստականորեն սինթեզված տարր: Բայց, այնուամենայնիվ, տարերքն առաջին անգամ հայտնաբերվել է բնության մեջ։ Սա ֆրանցիում-223-ի իզոտոպն է: Նրա կիսատ կյանքը ընդամենը 22 րոպե է։ Պարզ է դառնում, թե ինչու է Երկրի վրա այդքան քիչ Ֆրանսիա: Նախ, իր փխրունության պատճառով այն ժամանակ չունի որևէ նկատելի քանակությամբ կենտրոնանալու, և երկրորդ, դրա ձևավորման գործընթացն ինքնին բնութագրվում է ցածր հավանականությամբ. ակտինիում-227 միջուկների միայն 1,2%-ն է քայքայվում α- արտանետմամբ մասնիկներ.

Այս առումով ավելի ձեռնտու է ֆրանցիումը արհեստականորեն պատրաստելը։ Արդեն ստացվել է ֆրանցիումի 20 իզոտոպ, որոնցից ամենաերկարակյացը ֆրանցիում-223-ն է։ Աշխատելով բացարձակապես աննշան քանակությամբ ֆրանցիումի աղերի հետ՝ քիմիկոսները կարողացան ապացուցել, որ նրա հատկությունները չափազանց նման են ցեզիումին։

Թիվ 43, 61 և 85 տարրերը մնացին անխուսափելի։ Դրանք բնության մեջ չէին գտնվել, չնայած գիտնականներն արդեն տիրապետում էին հզոր մեթոդի, որն անվրեպ ցույց էր տալիս նոր տարրեր փնտրելու ճանապարհը՝ պարբերական օրենքը: Այս օրենքի շնորհիվ անհայտ տարրի բոլոր քիմիական հատկությունները գիտնականներին նախապես հայտնի էին։ Ուրեմն ինչու՞ էին բնության մեջ այս երեք տարրերի որոնումները անհաջող:

Ուսումնասիրելով ատոմային միջուկների հատկությունները՝ ֆիզիկոսները եկել են այն եզրակացության, որ կայուն իզոտոպներ չեն կարող գոյություն ունենալ 43, 61, 85 և 87 ատոմային համարներով տարրերի համար։ Նրանք կարող են լինել միայն ռադիոակտիվ, ունեն կարճ կիսամյակ և պետք է արագ անհետանան: Ուստի այս բոլոր տարրերը մարդու կողմից ստեղծվել են արհեստականորեն։ Նոր տարրերի ստեղծման ուղիները մատնանշվում էին պարբերական օրենքով։ Փորձենք օգտագործել այն ուրվագծելու էկամանգանի սինթեզի ուղին: Այս թիվ 43 տարրը առաջինն էր արհեստականորեն ստեղծված։

Տարրի քիմիական հատկությունները որոշվում են նրա էլեկտրոնային թաղանթով, և դա կախված է ատոմային միջուկի լիցքից։ Թիվ 43 տարրի միջուկը պետք է ունենա 43 դրական լիցքեր և 43 էլեկտրոններ, որոնք պտտվում են միջուկի շուրջ։ Ինչպե՞ս կարող եք ատոմային միջուկում ստեղծել 43 լիցք ունեցող տարր: Ինչպե՞ս կարելի է ապացուցել, որ նման տարր է ստեղծվել։

Եկեք մանրամասն նայենք, թե պարբերական աղյուսակի որ տարրերն են գտնվում թիվ 43 տարրի համար նախատեսված դատարկ տարածության մոտ, այն գտնվում է հինգերորդ շրջանի գրեթե կեսերին։ Համապատասխան տեղերում չորրորդ շրջանում կա մանգան, իսկ վեցերորդում՝ ռենիում։ Հետևաբար, 43-րդ տարրի քիմիական հատկությունները պետք է նման լինեն մանգանի և ռենիումի հատկություններին: Իզուր չէ, որ այս տարրը կանխատեսող Դ.Ի. 43-րդ խցից ձախ մոլիբդենն է, որը զբաղեցնում է 42-րդ բջիջը, աջում՝ 44-ում՝ ռութենիում։

Ուստի 43 համարի տարր ստեղծելու համար անհրաժեշտ է 42 լիցք ունեցող ատոմի միջուկում լիցքերի թիվը ավելացնել ևս մեկ տարրական լիցքով։ Ուստի թիվ 43 նոր տարրը սինթեզելու համար անհրաժեշտ է որպես ելակետ վերցնել մոլիբդենը։ Այն իր հիմքում ունի ուղիղ 42 լիցքավորում։ Ամենաթեթև տարրը՝ ջրածինը, ունի մեկ դրական լիցք։ Այսպիսով, մենք կարող ենք ակնկալել, որ թիվ 43 տարրը կարող է ստացվել մոլիբդենի և ջրածնի միջուկային ռեակցիայից:

Թիվ 43 տարրի հատկությունները պետք է նման լինեն մանգանի և ռենիումի հատկություններին, և այս տարրի առաջացումը հայտնաբերելու և ապացուցելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել քիմիական ռեակցիաներ, որոնք նման են նրանց, որոնցով քիմիկոսները որոշում են փոքր քանակությամբ մանգան և ռենիում: Այսպես պարբերական աղյուսակը հնարավորություն է տալիս գծել արհեստական ​​տարրի ստեղծման ճանապարհը։

Ճիշտ նույն կերպ, ինչ մենք հենց նոր ուրվագծեցինք, առաջին արհեստական ​​քիմիական տարրը ստեղծվել է 1937 թվականին։ Այն ստացել է նշանակալից անվանում՝ տեխնեցիում, առաջին տարրը, որն արտադրվել է տեխնիկապես, արհեստականորեն։ Ահա թե ինչպես է սինթեզվում տեխնիումը։ Մոլիբդենի թիթեղը ենթարկվել է ինտենսիվ ռմբակոծության ջրածնի ծանր իզոտոպի՝ դեյտերիումի միջուկների կողմից, որոնք ցիկլոտրոնով արագացել են հսկայական արագությամբ։

Ջրածնի ծանր միջուկները, որոնք ստանում էին շատ մեծ էներգիա, ներթափանցում էին մոլիբդենի միջուկներ։ Ցիկլոտրոնում ճառագայթումից հետո մոլիբդենի թիթեղը լուծվել է թթվի մեջ։ Լուծույթից մեկուսացվել է նոր ռադիոակտիվ նյութի աննշան քանակություն՝ օգտագործելով նույն ռեակցիաները, որոնք անհրաժեշտ են մանգանի անալիտիկ որոշման համար (թիվ 43 տարրի անալոգը)։ Սա նոր տարր էր՝ տեխնիում։ Շուտով նրա քիմիական հատկությունները մանրամասն ուսումնասիրվեցին։ Դրանք ճշգրտորեն համապատասխանում են պարբերական աղյուսակում տարրի դիրքին։

Այժմ տեխնիումը բավականին հասանելի է դարձել. այն բավականին մեծ քանակությամբ ձևավորվում է միջուկային ռեակտորներում։ Տեխնիումը լավ ուսումնասիրված է և արդեն գործնականում կիրառվում է: Տեխնիումը օգտագործվում է մետաղների կոռոզիայի պրոցեսն ուսումնասիրելու համար։

Մեթոդը, որով ստեղծվել է 61 տարրը, շատ նման է այն մեթոդին, որով ստացվում է տեխնիում։ #61 տարրը պետք է լինի հազվագյուտ հողային տարր. 61-րդ բջիջը գտնվում է նեոդիմումի (#60) և սամարիումի (թիվ 62) միջև։ Նոր տարրն առաջին անգամ ստացվել է 1938 թվականին ցիկլոտրոնում՝ նեոդիմը դեյտերիումի միջուկներով ռմբակոծելով։ 61-րդ տարրը քիմիապես մեկուսացվել է միայն 1945 թվականին միջուկային ռեակտորում ուրանի տրոհման արդյունքում առաջացած մասնատման տարրերից։

Տարրը ստացել է պրոմեթիում խորհրդանշական անվանումը։ Այս անունը նրան տրվել է մի պատճառով. Հին հունական առասպելը պատմում է, որ տիտան Պրոմեթևսը երկնքից կրակ է գողացել և տվել մարդկանց։ Դրա համար նա պատժվեց աստվածների կողմից՝ նրան շղթայել էին ժայռին, և ամեն օր նրան տանջում էր մի հսկայական արծիվ։ «Պրոմեթիում» անվանումը ոչ միայն խորհրդանշում է գիտության դրամատիկ ուղին, որը բնությունից գողանում է միջուկային տրոհման էներգիան և տիրապետում այդ էներգիան, այլև մարդկանց զգուշացնում է սարսափելի ռազմական վտանգի մասին:

Պրոմեթիումը այժմ ձեռք է բերվում զգալի քանակությամբ. այն օգտագործվում է ատոմային մարտկոցներում՝ ուղղակի հոսանքի աղբյուրներում, որոնք կարող են մի քանի տարի առանց ընդհատումների աշխատել:

Նմանատիպ ձևով սինթեզվել է ամենածանր հալոգենիկ թիվ 85 տարրը, որը սկզբում ստացվել է հելիումի միջուկներով (թիվ 2) ռմբակոծելով բիսմուտը, որը արագացել է ցիկլոտրոնով մինչև բարձր էներգիաներ։

Պարբերական աղյուսակի երկրորդ տարրի՝ հելիումի միջուկներն ունեն երկու լիցք. Ուստի 85-րդ տարրը սինթեզելու համար վերցվել է բիսմութը՝ 83-րդ տարրը։ Նոր տարրը կոչվում է աստատին (անկայուն): Այն ռադիոակտիվ է և արագ անհետանում է։ Պարզվեց, որ նրա քիմիական հատկությունները նույնպես ճշգրտորեն համապատասխանում են պարբերական օրենքին։ Կարծես յոդ է:

Տրանսուրանային տարրեր.

Քիմիկոսները մեծ աշխատանք են կատարել բնության մեջ ուրանից ավելի ծանր տարրեր փնտրելու համար: Մեկ անգամ չէ, որ հաղթական ծանուցումներ են հայտնվել գիտական ​​ամսագրերում նոր «ծանր» տարրի «հուսալի» հայտնաբերման մասին, որի ատոմային զանգվածն ավելի մեծ է, քան ուրանը: Օրինակ՝ թիվ 93 տարրը բնության մեջ բազմիցս է «հայտնաբերվել», ստացել է «բոհեմիա» և «սեկվանիում» անվանումները։ Բայց այս «բացահայտումները» սխալների արդյունք են։ Նրանք բնութագրում են չուսումնասիրված հատկություններով նոր անհայտ տարրի մանր հետքերը ճշգրիտ անալիտիկորեն որոշելու դժվարությունը:

Այս որոնումների արդյունքը բացասական էր, քանի որ Երկրի վրա գործնականում չկան պարբերական համակարգի այն բջիջներին համապատասխանող տարրեր, որոնք պետք է գտնվեն 92-րդ բջիջից այն կողմ։

Ուրանից ծանր նոր տարրեր արհեստականորեն ձեռք բերելու առաջին փորձերը կապված են գիտության զարգացման պատմության ուշագրավ սխալներից մեկի հետ։ Նկատվել է, որ նեյտրոնային հոսքի ազդեցության տակ շատ տարրեր դառնում են ռադիոակտիվ և սկսում արձակել բետա ճառագայթներ։ Ատոմի միջուկը, կորցնելով իր բացասական լիցքը, պարբերական համակարգում տեղափոխվում է մեկ բջիջ դեպի աջ, և նրա սերիական համարը դառնում է ևս մեկը՝ տեղի է ունենում տարրերի փոխակերպում։ Այսպիսով, նեյտրոնների ազդեցության տակ սովորաբար առաջանում են ավելի ծանր տարրեր։

Նրանք փորձեցին նեյտրոններ օգտագործել ուրանի վրա։ Գիտնականները հույս ունեին, որ ինչպես մյուս տարրերը, այնպես էլ ուրանը կցուցաբերի β-ակտիվություն, և β-քայքայման արդյունքում կհայտնվի նոր տարր, որի թիվն ավելի բարձր կլինի: Նա կզբաղեցնի Մենդելեևի համակարգի 93-րդ խուցը։ Առաջարկվում էր, որ այս տարրը պետք է նման լինի ռենիումին, ուստի այն նախկինում կոչվում էր էկարենիում։

Առաջին փորձերը կարծես անմիջապես հաստատեցին այս ենթադրությունը: Ավելին, պարզվեց, որ այս դեպքում ոչ թե մեկ նոր տարր է առաջանում, այլ մի քանիսը։ Հաղորդվում է, որ ուրանը ավելի ծանր 5 նոր տարր է: Բացի էկարենից, «հայտնաբերվել են» էկաոսմիումը, էկաիրիդիումը, էկապլատինը և էկաոսկին։ Եվ բոլոր բացահայտումները սխալմունք են ստացվել։ Բայց դա ուշագրավ սխալ էր։ Նա գիտությունը առաջնորդեց մարդկության ողջ պատմության մեջ ֆիզիկայի ամենամեծ նվաճմանը` ուրանի տրոհման և ատոմային միջուկի էներգիայի յուրացմանը:

Իրականում տրանսուրանի տարրեր չեն հայտնաբերվել: Տարօրինակ նոր տարրերի մեջ նրանք ապարդյուն փորձեցին գտնել այն ենթադրյալ հատկությունները, որոնք պետք է ունենային էկարենիումի և էկազոլդի տարրերը: Եվ հանկարծ այս տարրերի մեջ անսպասելիորեն հայտնաբերվեցին ռադիոակտիվ բարիում և լանթան։ Ոչ տրանսուրան, այլ տարրերի ամենատարածված, բայց ռադիոակտիվ իզոտոպները, որոնց տեղերը գտնվում են Մենդելեևի պարբերական աղյուսակի մեջտեղում:

Շատ չանցավ, որ այս անսպասելի և շատ տարօրինակ արդյունքը ճիշտ հասկացվեց։

Ինչո՞ւ են ուրանի ատոմային միջուկները, որոնք գտնվում են տարրերի պարբերական համակարգի վերջում, նեյտրոնների ազդեցության տակ ձևավորում այն ​​տարրերի միջուկներ, որոնց տեղերը գտնվում են դրա մեջտեղում: Օրինակ, երբ նեյտրոնները գործում են ուրանի վրա, հայտնվում են տարրեր, որոնք համապատասխանում են պարբերական աղյուսակի հետևյալ բջիջներին.

Շատ տարրեր են հայտնաբերվել ռադիոակտիվ իզոտոպների աներևակայելի բարդ խառնուրդում, որը ձևավորվել է նեյտրոններով ճառագայթված ուրանում։ Չնայած պարզվեց, որ դրանք հին տարրեր էին, որոնք վաղուց հայտնի էին քիմիկոսներին, միևնույն ժամանակ դրանք նոր նյութեր էին, որոնք առաջին անգամ ստեղծվել էին մարդու կողմից:

Բնության մեջ չկան բրոմի, կրիպտոնի, ստրոնցիումի և շատ այլ երեսունչորս տարրերից ռադիոակտիվ իզոտոպներ՝ ցինկից մինչև գադոլինիում, որոնք առաջանում են ուրանի ճառագայթման ժամանակ:

Գիտության մեջ դա հաճախ է պատահում. ամենաառեղծվածայինն ու ամենաբարդը պարզ ու պարզ է դառնում, երբ լուծվում ու հասկացվում է: Երբ նեյտրոնը հարվածում է ուրանի միջուկին, այն բաժանվում է երկու բեկորի՝ ավելի փոքր զանգվածով երկու ատոմային միջուկների: Այս բեկորները կարող են լինել տարբեր չափերի, ինչի պատճառով էլ առաջանում են ընդհանուր քիմիական տարրերի այդքան տարբեր ռադիոակտիվ իզոտոպներ։

Ուրանի մի ատոմային միջուկը (92) քայքայվում է բրոմի (35) և լանթանի (57) ատոմային միջուկների մեջ, կարող է պարզվել, որ մյուսի պառակտման բեկորները կրիպտոնի (36) և բարիումի (56) ատոմային միջուկներ են։ Ստացված մասնատման տարրերի ատոմային թվերի գումարը հավասար կլինի 92-ի։

Սա մեծ հայտնագործությունների շղթայի սկիզբն էր։ Շուտով պարզվեց, որ նեյտրոնի ազդեցության տակ ուրանի 235 ատոմի միջուկից առաջանում են ոչ միայն բեկորներ՝ ավելի փոքր զանգվածով միջուկներ, այլ նաև դուրս են թռչում երկու կամ երեք նեյտրոններ։ Նրանցից յուրաքանչյուրն իր հերթին ունակ է կրկին առաջացնել ուրանի միջուկի տրոհում։ Եվ յուրաքանչյուր նման բաժանման դեպքում մեծ քանակությամբ էներգիա է արձակվում: Սա մարդու կողմից ներատոմային էներգիայի յուրացման սկիզբն էր։

Ուրանի միջուկների նեյտրոններով ճառագայթման արդյունքում առաջացող ապրանքների հսկայական տեսականիից հետո հայտնաբերվեց առաջին իսկական տրանսուրանի թիվ 93 տարրը, որը երկար ժամանակ աննկատ էր մնացել, այն առաջացավ ուրանի 238-ի վրա նեյտրոնների գործողությունից: Քիմիական հատկություններով պարզվեց, որ այն շատ նման է ուրանին և բոլորովին նման չէր՝ ռենիումին, ինչպես և սպասվում էր ուրանից ծանր տարրեր սինթեզելու առաջին փորձերի ժամանակ։ Ուստի նրանք չկարողացան անմիջապես հայտնաբերել նրան։

Առաջին տարրը, որը ստեղծվել է մարդու կողմից «քիմիական տարրերի բնական համակարգից» դուրս, ստացել է Նեպտունի անունը Նեպտուն մոլորակի պատվին: Նրա ստեղծումը մեզ համար ընդլայնեց հենց բնության կողմից սահմանված սահմանները։ Նմանապես, Նեպտուն մոլորակի կանխատեսված հայտնագործությունը ընդլայնեց Արեգակնային համակարգի մասին մեր գիտելիքների սահմանները:

Շուտով սինթեզվեց 94-րդ տարրը։ Այն ստացել է վերջին մոլորակի անունը։ Արեգակնային համակարգ.

Այն կոչվում էր պլուտոնիում։ Մենդելեևի պարբերական համակարգում այն ​​հաջորդում է նեպտունիումին, որը նման է «Արեգակնային* համակարգի վերջին մոլորակին՝ Պլուտոնին, որի ուղեծիրն ընկած է Նեպտունի թիվ 94 տարրի ետևում, առաջանում է նեպտունիից՝ նրա β-քայքայման ժամանակ։

Պլուտոնիումը միակ տրանսուրանի տարրն է, որն այժմ արտադրվում է միջուկային ռեակտորներում շատ մեծ քանակությամբ։ Ինչպես ուրան-235-ը, այն ունակ է տրոհվել նեյտրոնների ազդեցության տակ և օգտագործվում է որպես վառելիք միջուկային ռեակտորներում։

Թիվ 95 և 96 տարրերը կոչվում են ամերիցիում և կուրիում։ Դրանք այժմ արտադրվում են նաև միջուկային ռեակտորներում։ Երկու տարրերն էլ ունեն շատ բարձր ռադիոակտիվություն՝ արձակում են α-ճառագայթներ։ Այս տարրերի ռադիոակտիվությունն այնքան մեծ է, որ դրանց աղերի խտացված լուծույթները մթության մեջ տաքանում են, եռում և շատ ուժեղ փայլում։

Բոլոր տրանսուրանի տարրերը` նեպտունիումից մինչև ամերիցիում և կուրիում, ստացվել են բավականին մեծ քանակությամբ: Իրենց մաքուր տեսքով սրանք արծաթագույն մետաղներ են, դրանք բոլորը ռադիոակտիվ են, և նրանց քիմիական հատկությունները որոշակիորեն նման են միմյանց, բայց որոշ առումներով դրանք նկատելիորեն տարբերվում են:

97-րդ տարրը՝ բերկելիումը, նույնպես մեկուսացված է եղել իր մաքուր տեսքով։ Դրա համար անհրաժեշտ էր մաքուր պլուտոնիումի պատրաստուկ տեղադրել միջուկային ռեակտորի ներսում, որտեղ այն ենթարկվել էր նեյտրոնների հզոր հոսքի վեց ամբողջ տարի։ Այդ ընթացքում միջուկային ռեակտորից դուրս է բերվել նրանում կուտակված թիվ 97 տարրի մի քանի միկրոգրամ, լուծվել թթվի մեջ, իսկ խառնուրդից մեկուսացվել է ամենաերկարակյաց բերկելիում-249-ը։ Այն շատ ռադիոակտիվ է, այն մեկ տարվա ընթացքում քայքայվում է կեսով: Առայժմ միայն մի քանի միկրոգրամ բերկելիում է ստացվել։ Բայց այս քանակությունը բավական էր, որպեսզի գիտնականները ճշգրիտ ուսումնասիրեին դրա քիմիական հատկությունները։

Շատ հետաքրքիր տարր է 98 համարը՝ կալիֆորնիումը, վեցերորդը ուրանից հետո։ Californium-ը առաջին անգամ ստեղծվել է կուրիումի թիրախը ալֆա մասնիկներով ռմբակոծելով:

Հետագա երկու տրանսուրանի տարրերի՝ 99 և 100 սինթեզի պատմությունը հետաքրքրաշարժ է: Նրանք առաջին անգամ հայտնաբերվել են ամպերի ու «ցեխի» մեջ։ Ուսումնասիրելու համար, թե ինչ է ստացվում ջերմամիջուկային պայթյունների ժամանակ, ինքնաթիռը թռավ պայթյունի ամպի միջով, և նստվածքի նմուշները հավաքվեցին թղթե ֆիլտրերի վրա: Այս նստվածքում հայտնաբերվել են երկու նոր տարրերի հետքեր։ Ավելի ճշգրիտ տվյալներ ստանալու համար պայթյունի վայրում հավաքվել է մեծ քանակությամբ «կեղտ»՝ պայթյունից փոփոխված հող և քար: Այս «կեղտը» մշակվել է լաբորատորիայում, և դրանից մեկուսացվել է երկու նոր տարր։ Դրանք անվանվել են einsteinium և fermium՝ ի պատիվ գիտնականներ Ա.Էյնշտեյնի և Է.Ֆերմիի, որոնց մարդկությունն առաջին հերթին պարտական ​​է ատոմային էներգիայի յուրացման ուղիների հայտնաբերմանը։ Էյնշտեյնը մշակեց զանգվածի և էներգիայի համարժեքության օրենքը, և Ֆերմին կառուցեց առաջին ատոմային ռեակտորը: Այժմ լաբորատորիաներում արտադրվում են նաև էյնշտեյն և ֆերմիում։

Երկրորդ հարյուրի տարրեր.

Ոչ վաղ անցյալում հազիվ թե որևէ մեկը կարող էր հավատալ, որ հարյուրերորդ տարրի խորհրդանիշը կներառվի պարբերական աղյուսակում։

Տարրերի արհեստական ​​սինթեզն արեց իր գործը՝ ֆերմիումը կարճ ժամանակով փակեց հայտնի քիմիական տարրերի ցանկը։ Գիտնականների մտքերն այժմ ուղղված էին դեպի հեռավորությունը՝ դեպի երկրորդ հարյուրի տարրերը։

Բայց ճանապարհին մի արգելք կար, որը հեշտ չէր հաղթահարել:

Մինչ այժմ ֆիզիկոսները տրանսուրանի նոր տարրեր են սինթեզել հիմնականում երկու եղանակով. Կամ ալֆա մասնիկներով ու դեյտրոններով կրակել են արդեն սինթեզված տրանսուրանի տարրերից պատրաստված թիրախների ուղղությամբ։ Կամ ռմբակոծել են ուրան կամ պլուտոնիում նեյտրոնների հզոր հոսքերով։ Արդյունքում ձևավորվեցին այս տարրերի շատ նեյտրոններով հարուստ իզոտոպներ, որոնք մի քանի հաջորդական β-քայքայվելուց հետո վերածվեցին նոր տրանսուրանի իզոտոպների։

Այնուամենայնիվ, 50-ականների կեսերին այս երկու հնարավորություններն էլ սպառել էին իրենց։ Միջուկային ռեակցիաներում հնարավոր եղավ ստանալ էյնշտեյնիումի և ֆերմիումի անկշռելի քանակություն, և, հետևաբար, դրանցից թիրախներ հնարավոր չէր ստեղծել։ Նեյտրոնների սինթեզի մեթոդը նույնպես թույլ չտվեց առաջընթաց ֆերմիումից այն կողմ, քանի որ այս տարրի իզոտոպները ենթարկվում էին ինքնաբուխ տրոհման՝ շատ ավելի մեծ հավանականությամբ, քան բետա քայքայումը: Հասկանալի է, որ նման պայմաններում անիմաստ էր խոսել նոր տարրի սինթեզի մասին։

Ուստի ֆիզիկոսները կատարեցին հաջորդ քայլը միայն այն ժամանակ, երբ նրանց հաջողվեց կուտակել թիրախի համար անհրաժեշտ թիվ 99 տարրի նվազագույն քանակությունը Դա տեղի ունեցավ 1955թ.

Ամենաուշագրավ ձեռքբերումներից մեկը, որով գիտությունը իրավամբ կարող է հպարտանալ, 101-րդ տարրի ստեղծումն է։

Այս տարրը կոչվել է քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակի մեծ ստեղծողի՝ Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևի անունով։

Մենդելևիումը ստացվել է հետևյալ կերպ. Անտեսանելի ծածկույթ, որը բաղկացած է մոտավորապես մեկ միլիարդ էյնշտեյնի ատոմներից, կիրառվել է ամենաբարակ ոսկե փայլաթիթեղի մի կտորի վրա: Շատ բարձր էներգիա ունեցող ալֆա մասնիկները, որոնք թափանցում են ոսկե փայլաթիթեղը հետևի կողմից, կարող են միջուկային ռեակցիայի մեջ մտնել էյնշտեյնի ատոմների հետ բախվելիս: Արդյունքում առաջացել են 101-րդ տարրի ատոմները։ Նման բախման ժամանակ մենդելևի ատոմները դուրս թռան ոսկե փայլաթիթեղի մակերեսից և հավաքվեցին մեկ այլ, հարակից բարակ ոսկու տերևի վրա: Այս հնարամիտ եղանակով հնարավոր եղավ մեկուսացնել 101 տարրի մաքուր ատոմները էյնշտեյնիումի և նրա քայքայման արտադրանքի բարդ խառնուրդից: Անտեսանելի սալիկը լվացվել է թթվով և ենթարկվել ռադիոքիմիական հետազոտության։

Իսկապես հրաշք էր։ Յուրաքանչյուր առանձին փորձի ժամանակ 101 տարրի ստեղծման սկզբնական նյութը մոտավորապես մեկ միլիարդ էյնշտեյնի ատոմ էր: Սա շատ քիչ պակաս է, քան միլիգրամի մեկ միլիարդերորդ մասը, և անհնար էր ավելի մեծ քանակությամբ էյնշտեյնիում ստանալ: Նախապես հաշվարկվել է, որ էյնշտեյնիումի միլիարդ ատոմներից, ալֆա մասնիկներով ռմբակոծման բազմաթիվ ժամերի ընթացքում, միայն մեկ էյնշտեյնի ատոմ կարող է արձագանքել և, հետևաբար, նոր տարրի միայն մեկ ատոմ կարող է ձևավորվել։ Հարկավոր էր ոչ միայն կարողանալ հայտնաբերել այն, այլեւ դա անել այնպես, որ պարզեր տարրի քիմիական բնույթը ընդամենը մեկ ատոմից։

Եվ դա արվեց։ Փորձի հաջողությունը գերազանցեց հաշվարկներն ու սպասումները։ Մեկ փորձի ժամանակ հնարավոր եղավ նկատել նոր տարրի ոչ թե մեկ, այլ նույնիսկ երկու ատոմ։ Ընդհանուր առմամբ, փորձերի առաջին շարքում ստացվել է տասնյոթ մենդելևի ատոմ։ Պարզվեց, որ սա բավարար է նոր տարրի առաջացման փաստը, պարբերական աղյուսակում նրա տեղը պարզելու և դրա հիմնական քիմիական և ռադիոակտիվ հատկությունները պարզելու համար։ Պարզվել է, որ սա α-ակտիվ տարր է, որի կիսամյակը մոտ կես ժամ է։

Մենդելևիումը, երկրորդ հարյուրյակի առաջին տարրը, պարզվեց, որ մի տեսակ հանգրվան է տրանսուրանի տարրերի սինթեզի ճանապարհին: Մինչ այժմ այն ​​մնում է վերջինը նրանցից, որոնք սինթեզվում էին հին մեթոդներով՝ α-մասնիկներով ճառագայթում։ Այժմ ասպարեզ են դուրս եկել ավելի հզոր արկեր՝ տարբեր տարրերի արագացված բազմալիցքավորված իոններ: Մենդելևիումի մի քանի ատոմներից քիմիական բնույթի որոշումը հիմք դրեց միանգամայն նոր գիտական ​​կարգապահության՝ առանձին ատոմների ֆիզիկական քիմիայի համար:

Թիվ 102 No տարրի խորհրդանիշը պարբերական աղյուսակում տեղադրված է փակագծերում։ Եվ այս փակագծերում ընկած է այս տարրի երկար ու բարդ պատմությունը:

Նոբելիումի սինթեզը զեկուցվել է 1957 թվականին Նոբելյան ինստիտուտում (Ստոկհոլմ) աշխատող ֆիզիկոսների միջազգային խմբի կողմից։ Առաջին անգամ ծանր արագացված իոնները օգտագործվել են նոր տարր սինթեզելու համար։ Դրանք 13 C իոններ էին, որոնց հոսքն ուղղված էր դեպի կուրիումի թիրախը։ Հետազոտողները եկել են այն եզրակացության, որ իրենց հաջողվել է սինթեզել 102 տարրի իզոտոպը։ Այն ստացել է Նոբելյան ինստիտուտի հիմնադիր և դինամիտի գյուտարար Ալֆրեդ Նոբելի անունը։

Անցավ մեկ տարի, և Ստոկհոլմի ֆիզիկոսների փորձերը գրեթե միաժամանակ վերարտադրվեցին Խորհրդային Միությունում և ԱՄՆ-ում։ Եվ պարզվեց մի զարմանալի բան. խորհրդային և ամերիկացի գիտնականների արդյունքները ոչ մի ընդհանուր բան չունեին ո՛չ Նոբելյան ինստիտուտի աշխատանքի, ո՛չ էլ միմյանց հետ։ Ուրիշ ոչ ոք չի կարողացել կրկնել Շվեդիայում անցկացված փորձերը։ Այս իրավիճակը բավականին տխուր կատակի տեղիք տվեց. «Nobel is the all that’s left» (No նշանակում է «ոչ» անգլերեն): Պարբերական աղյուսակի վրա հապճեպ դրված խորհրդանիշը չէր արտացոլում տարրի իրական բացահայտումը։

Թիվ 102 տարրի հուսալի սինթեզն իրականացրել է Միջուկային հետազոտությունների միացյալ ինստիտուտի միջուկային ռեակցիաների լաբորատորիայի մի խումբ ֆիզիկոսներ։ 1962-1967 թթ Խորհրդային գիտնականները սինթեզել են թիվ 102 տարրի մի քանի իզոտոպներ եւ ուսումնասիրել նրա հատկությունները։ Այս տվյալների հաստատումը ստացվել է ԱՄՆ-ում։ Սակայն ոչ խորհրդանիշը, չունենալով դրա իրավունքը, դեռևս գտնվում է աղյուսակի 102-րդ վանդակում։

Լոուրենսը, Lw խորհրդանիշով 103 տարրը, որն անվանվել է ցիկլոտրոնի գյուտարար Է.Լոուրենսի պատվին, սինթեզվել է 1961 թվականին ԱՄՆ-ում։ Բայց այստեղ պակաս կարևոր չէ խորհրդային ֆիզիկոսների վաստակը։ Նրանք ստացան լորենցիումի մի քանի նոր իզոտոպներ և առաջին անգամ ուսումնասիրեցին այս տարրի հատկությունները։ Լորենցիումը նույնպես առաջացել է ծանր իոնների օգտագործմամբ։ Կալիֆորնիումի թիրախը ճառագայթվել է բորի իոններով (կամ ամերիցիումի թիրախը՝ թթվածնի իոններով):

Թիվ 104 տարրն առաջին անգամ ստացել են խորհրդային ֆիզիկոսները 1964 թվականին։ Դրա սինթեզը ձեռք է բերվել պլուտոնիումը նեոնային իոններով ռմբակոծելով։ 104-րդ տարրը ստացել է կուրչատովիում (խորհրդանիշ Կի) անվանումը՝ ի պատիվ խորհրդային նշանավոր ֆիզիկոս Իգոր Վասիլևիչ Կուրչատովի։

105-րդ և 106-րդ տարրերը նույնպես առաջին անգամ սինթեզվել են խորհրդային գիտնականների կողմից՝ 1970 և 1974 թվականներին։ Դրանցից առաջինը՝ նեոնային իոններով ամերիցիումի ռմբակոծման արդյունքը, ստացել է նիլսբորիում (Ns) անվանումը՝ ի պատիվ Նիլս Բորի։ Մյուսի սինթեզն իրականացվել է հետևյալ կերպ՝ կապարի թիրախը ռմբակոծվել է քրոմի իոններով։ 105-րդ և 106-րդ տարրերի սինթեզներն իրականացվել են նաև ԱՄՆ-ում։

Այս մասին կիմանաք հաջորդ գլխում, և մենք կեզրափակենք այս մասին մի կարճ պատմվածքով

Ինչպես ուսումնասիրել երկրորդ հարյուրյակի տարրերի հատկությունները:

Փորձարարների առջեւ ֆանտաստիկ բարդ խնդիր է դրված:

Ահա դրա սկզբնական պայմանները. տրված են նոր տարրի մի քանի քանակություն (տասնյակ, լավագույն դեպքում հարյուրավոր) ատոմներ և շատ կարճատև ատոմներ (կես կյանքը չափվում է վայրկյաններով կամ նույնիսկ վայրկյանի կոտորակներով): Պահանջվում է ապացուցել, որ այդ ատոմները իսկապես նոր տարրի ատոմներ են (այսինքն՝ որոշել Z-ի արժեքը, ինչպես նաև A զանգվածային թվի արժեքը, որպեսզի իմանանք, թե նոր տրանսուրանի որ իզոտոպի մասին է խոսքը։ ), և ուսումնասիրել դրա կարևորագույն քիմիական հատկությունները։

Մի քանի ատոմ, կյանքի աննշան տեւողություն...

Արագությունն ու ամենաբարձր հնարամտությունը գալիս են գիտնականներին օգնության: Բայց ժամանակակից հետազոտողը` նոր տարրերի սինթեզի մասնագետը, պետք է ոչ միայն կարողանա «կոշիկ կպցնել»: Նա նաև պետք է տիրապետի տեսական հարցերին։

Եկեք հետևենք հիմնական քայլերին, որոնց միջոցով բացահայտվում է նոր տարրը:

Ամենակարևոր այցեքարտն առաջին հերթին դրա ռադիոակտիվ հատկություններն են. դա կարող է լինել ալֆա մասնիկների արտանետումը կամ ինքնաբուխ տրոհումը: Յուրաքանչյուր α-ակտիվ միջուկը բնութագրվում է α-մասնիկների հատուկ էներգիայի արժեքներով: Այս հանգամանքը թույլ է տալիս կամ բացահայտել հայտնի միջուկները, կամ եզրակացնել, որ հայտնաբերվել են նորերը։ Օրինակ՝ ուսումնասիրելով α-մասնիկների բնութագրերը՝ գիտնականները կարողացան ստանալ 102-րդ և 103-րդ տարրերի սինթեզի հավաստի ապացույցներ։

Ճեղքման արդյունքում առաջացող էներգետիկ բեկորների միջուկները շատ ավելի հեշտ են հայտնաբերել, քան ալֆա մասնիկները՝ բեկորների շատ ավելի մեծ էներգիայի պատճառով: Դրանք գրանցելու համար օգտագործվում են հատուկ տեսակի ապակուց պատրաստված թիթեղներ։ Բեկորները մի փոքր նկատելի հետքեր են թողնում գրառումների մակերեսին։ Այնուհետև թիթեղները ենթարկվում են քիմիական մշակման (փորագրման) և մանրադիտակի տակ մանրակրկիտ ուսումնասիրվում: Ապակին լուծվում է ֆտորաթթվի մեջ։

Եթե ​​բեկորներով պատված ապակե թիթեղը դրվի ֆտորաթթվի լուծույթի մեջ, ապա այն վայրերում, որտեղ բեկորները հարվածում են, ապակին ավելի արագ կլուծվի, և այնտեղ անցքեր կառաջանան։ Դրանց չափերը հարյուրավոր անգամ ավելի մեծ են, քան բեկորի թողած սկզբնական հետքը։ Հորերը կարելի է դիտարկել մանրադիտակի տակ փոքր խոշորացմամբ: Այլ ռադիոակտիվ ճառագայթումը ավելի քիչ վնաս է հասցնում ապակու մակերեսին և չի երևում փորագրումից հետո:

Ահա թե ինչ են ասում Կուրչատովի սինթեզի հեղինակները այն մասին, թե ինչպես է տեղի ունեցել նոր տարրի հայտնաբերման գործընթացը Վերջապես, ցիկլոտրոնը տեղափոխվում է լաբորատորիա լինել 0,1-ից 0,5 վրկ ժամանակային միջակայքում:

Եվ ահա թե ինչպես են նույն հետազոտողները խոսում կուրչատովիումի և նիլսբորիումի քիմիական էությունը գնահատելու մասին։ «Թիվ 104 տարրի քիմիական հատկությունների ուսումնասիրության սխեման հետևյալն է. Հետադարձ ատոմները թիրախից դուրս են գալիս ազոտի հոսքի մեջ, արգելակվում դրանում, այնուհետև քլորացվում: 104-րդ տարրի միացությունները քլորով հեշտությամբ թափանցում են հատուկ միջով. ֆիլտրը, բայց բոլոր ակտինիդները չեն անցնում, եթե 104-րդը պատկաներ ակտինիդային շարքին, ապա այն կպահպանվեր ֆիլտրի կողմից քայլ դեպի պարբերական աղյուսակը նոր տարրերով լրացնելու ուղղությամբ:

Այնուհետեւ Դուբնայում ուսումնասիրվել են 105 տարրի քիմիական հատկությունները։ Պարզվել է, որ դրա քլորիդները ներծծվում են խողովակի մակերեսի վրա, որով նրանք շարժվում են թիրախից հաֆնիումի քլորիդներից ցածր, բայց նիոբիումի քլորիդներից բարձր ջերմաստիճանում։ Այդպես կարող են վարվել միայն տանտալին քիմիական հատկություններով նման տարրի ատոմները: Նայեք պարբերական աղյուսակին՝ տանտալի քիմիական անալոգը՝ թիվ 105 տարր: Հետևաբար, 105-րդ տարրի ատոմների մակերեսի վրա կլանման փորձերը հաստատեցին, որ դրա հատկությունները համընկնում են պարբերական աղյուսակի հիման վրա կանխատեսվածների հետ»:

Մինչև 19-րդ դարի վերջը բոլոր քիմիական տարրերը թվում էին հաստատուն և անբաժանելի։ Հարց չկար, թե ինչպես կարող են փոխակերպվել անփոփոխ տարրերը։ Սակայն ռադիոակտիվության հայտնաբերումը հեղափոխություն արեց աշխարհն այնպիսին, ինչպիսին մենք գիտենք, և ճանապարհ հարթեց նոր նյութերի հայտնաբերման համար:

Ռադիոակտիվության հայտնաբերում

Տարրերի փոխակերպումը հայտնաբերելու պատիվը պատկանում է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Անտուան ​​Բեկերելին։ Մեկ քիմիական փորձի համար նրան անհրաժեշտ էին ուրանիլ-կալիումի սուլֆատի բյուրեղներ: Նա նյութը փաթաթեց սև թղթի մեջ և փաթեթը դրեց լուսանկարչական ափսեի մոտ: Ֆիլմը մշակելուց հետո գիտնականը նկարում տեսել է ուրանի բյուրեղների ուրվագծերը։ Չնայած թղթի հաստ շերտին, դրանք հստակ տարբերվում էին։ Բեկերելը մի քանի անգամ կրկնեց այս փորձը, բայց արդյունքը նույնն էր՝ ուրան պարունակող բյուրեղների ուրվագծերը պարզորոշ երևում էին լուսանկարչական թիթեղների վրա։

Բեկերելը հայտնագործության արդյունքների մասին հայտնել է Փարիզի գիտությունների ակադեմիայի հերթական նիստում։ Նրա զեկույցը սկսվեց «անտեսանելի ճառագայթման» մասին խոսքերով։ Նա այսպես է նկարագրել իր փորձերի արդյունքները. Սրանից հետո ֆիզիկոսների շրջանում կիրառության մեջ մտավ ճառագայթման հասկացությունը։

Կյուրիի փորձերը

Բեկերելի դիտարկումների արդյունքները հետաքրքրել են ֆրանսիացի գիտնականներ Մարի և Պոլ Կյուրիներին։ Նրանք իրավացիորեն կարծում էին, որ ոչ միայն ուրան կարող է ունենալ ռադիոակտիվ հատկություններ։ Հետազոտողները նկատել են, որ հանքաքարի մնացորդները, որոնցից արդյունահանվում է այս նյութը, դեռևս բարձր ռադիոակտիվություն ունեն։ Սկզբնական տարրերից տարբեր տարրերի որոնումը հանգեցրեց ուրանի նման հատկություններով նյութի հայտնաբերմանը։ Նոր ռադիոակտիվ տարրը ստացել է պոլոնիում անվանումը։ Մարի Կյուրին այս անունը տվել է նյութին՝ ի պատիվ իր հայրենիքի՝ Լեհաստանի: Դրանից հետո հայտնաբերվեց ռադիում: Պարզվեց, որ ռադիոակտիվ տարրը մաքուր ուրանի քայքայման արդյունք է: Դրանից հետո քիմիայում սկսվեց նոր քիմիական նյութերի դարաշրջանը, որոնք նախկինում չէին գտնվել բնության մեջ:

Տարրեր

Այսօր հայտնի քիմիական տարրերի միջուկների մեծ մասն անկայուն է։ Ժամանակի ընթացքում նման միացությունները ինքնաբերաբար քայքայվում են այլ տարրերի և տարբեր մանր մասնիկների։ Ավելի ծանր մայր տարրը ֆիզիկայի համայնքում կոչվում է մայր նյութ: Նյութի տարրալուծման ժամանակ առաջացած արգասիքները կոչվում են դուստր տարրեր կամ տարրալուծման արտադրանք։ Գործընթացն ինքնին ուղեկցվում է տարբեր ռադիոակտիվ մասնիկների արտազատմամբ։

Իզոտոպներ

Քիմիական տարրերի անկայունությունը կարելի է բացատրել նույն նյութի տարբեր իզոտոպների առկայությամբ։ Իզոտոպները պարբերական աղյուսակի որոշ տարրերի տարատեսակներ են՝ նույն հատկություններով, բայց միջուկում նեյտրոնների տարբեր քանակով։ Շատ սովորական քիմիական նյութեր ունեն առնվազն մեկ իզոտոպ: Այն փաստը, որ այդ տարրերը լայնորեն տարածված են և լավ ուսումնասիրված, հաստատում է, որ դրանք անորոշ ժամանակով մնում են կայուն վիճակում։ Բայց այս «երկարակյաց» տարրերից յուրաքանչյուրը պարունակում է իզոտոպներ։ Գիտնականներն իրենց միջուկները ստանում են լաբորատոր պայմաններում իրականացվող ռեակցիաների միջոցով։ Արհեստական ​​ռադիոակտիվ տարրը, որն արտադրվում է սինթետիկ եղանակով, չի կարող երկար ժամանակ գոյություն ունենալ կայուն վիճակում և ժամանակի ընթացքում քայքայվում է։ Այս գործընթացը կարող է ընթանալ երեք ճանապարհով. Քայքայման բոլոր երեք տեսակներն էլ ստացել են իրենց անվանումները տարրական մասնիկներից, որոնք հանդիսանում են ջերմամիջուկային ռեակցիաների կողմնակի արտադրանքները:

Ալֆայի քայքայումը

Ռադիոակտիվ քիմիական տարրը կարող է փոխակերպվել առաջին քայքայման սխեմայի համաձայն: Այս դեպքում միջուկից արտանետվում է ալֆա մասնիկ, որի էներգիան հասնում է 6 միլիոն էՎ-ի։ Ռեակցիայի արդյունքների մանրամասն ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ այս մասնիկը հելիումի ատոմ է։ Այն կորցնում է միջուկից երկու պրոտոն, ուստի ստացված ռադիոակտիվ տարրը պարբերական աղյուսակում կունենա ատոմային թիվ երկու դիրքով ավելի ցածր, քան հիմնական նյութը:

Բետա քայքայումը

Բետա քայքայման ռեակցիան ուղեկցվում է միջուկից մեկ էլեկտրոնի արտանետմամբ։ Ատոմում այս մասնիկի հայտնվելը կապված է նեյրոնի՝ էլեկտրոնի, պրոտոնի և նեյտրինոյի քայքայման հետ։ Երբ էլեկտրոնը հեռանում է միջուկից, ռադիոակտիվ քիմիական տարրը մեծացնում է իր ատոմային թիվը մեկով և դառնում ավելի ծանր, քան իր մայրը:

Գամմայի քայքայումը

Գամմայի քայքայման ժամանակ միջուկն արձակում է տարբեր էներգիաներով ֆոտոնների ճառագայթ։ Այս ճառագայթները սովորաբար կոչվում են գամմա ճառագայթում: Այս գործընթացի ընթացքում ռադիոակտիվ տարրը չի փոփոխվում։ Նա պարզապես կորցնում է իր էներգիան։

Ինքնին անկայունությունը, որին տիրապետում է կոնկրետ ռադիոակտիվ տարրը, ամենևին չի նշանակում, որ որոշակի քանակությամբ իզոտոպների առկայության դեպքում մեր նյութը հանկարծ կվերանա՝ ազատելով հսկայական էներգիա։ Իրականում միջուկի քայքայումը հիշեցնում է ադիբուդի պատրաստումը՝ եգիպտացորենի հատիկների քաոսային շարժումը տապակի մեջ, և բոլորովին անհայտ է, թե դրանցից որն է առաջինը բացվելու։ Ռադիոակտիվ քայքայման ռեակցիայի օրենքը կարող է միայն երաշխավորել, որ որոշակի ժամանակահատվածում միջուկում մնացած նուկլոնների թվին համաչափ մի շարք մասնիկներ դուրս կթռչեն միջուկից: Մաթեմատիկական լեզվով այս գործընթացը կարելի է նկարագրել հետևյալ բանաձևով.

Այստեղ կա միջուկից դուրս եկող նուկլոնների քանակի համամասնական կախվածություն dt ժամանակահատվածում միջուկում առկա բոլոր նուկլոնների թվից: λ գործակիցը քայքայվող նյութի ռադիոակտիվության հաստատունն է:

t պահին միջուկում մնացած նուկլոնների թիվը նկարագրվում է բանաձևով.

N = N 0 e -λt,

որտեղ N 0-ը միջուկի նուկլոնների թիվն է դիտարկման սկզբում:

Օրինակ՝ 85 ատոմային համարով ռադիոակտիվ հալոգեն տարրը հայտնաբերվել է միայն 1940 թվականին։ Նրա կիսատ կյանքը բավականին երկար է՝ 7,2 ժամ։ Ամբողջ մոլորակի վրա ռադիոակտիվ հալոգենի (աստատինի) պարունակությունը չի գերազանցում մաքուր նյութի մեկ գրամը։ Այսպիսով, 3,1 ժամում նրա քանակությունը բնության մեջ, տեսականորեն, պետք է կրկնակի կրճատվի։ Բայց ուրանի և թորիումի մշտական ​​քայքայման գործընթացները ծնում են նոր և նոր աստատին ատոմներ, թեև շատ փոքր չափաբաժիններով: Հետեւաբար, նրա քանակությունը բնության մեջ մնում է կայուն։

Կես կյանք

Ռադիոակտիվության հաստատունն օգտագործվում է որոշելու համար, թե որքան արագ կքայքայվի ուսումնասիրվող տարրը: Բայց գործնական խնդիրների համար ֆիզիկոսներն ավելի հաճախ օգտագործում են մի մեծություն, որը կոչվում է կիսամյակ: Այս ցուցանիշը ցույց է տալիս, թե որքան ժամանակ կպահանջվի, որպեսզի նյութը կորցնի իր նուկլոնների ուղիղ կեսը: Տարբեր իզոտոպների համար այս ժամանակահատվածը տատանվում է վայրկյանի փոքր հատվածներից մինչև միլիարդավոր տարիներ:

Կարևոր է հասկանալ, որ այս հավասարման մեջ ժամանակը ոչ թե գումարվում է, այլ բազմապատկվում: Օրինակ, եթե որոշակի ժամանակահատվածում t նյութը կորցրել է իր նուկլոնների կեսը, ապա 2 տ ժամանակահատվածում այն ​​կկորցնի մնացածների ևս կեսը, այսինքն՝ սկզբնական թվի նուկլոնների մեկ չորրորդը:

Ռադիոակտիվ տարրերի առաջացումը

Ռադիոակտիվ նյութերը բնականաբար առաջանում են Երկրի մթնոլորտի վերին շերտերում՝ իոնոլորտում։ Տիեզերական ճառագայթման ազդեցության տակ գազը մեծ բարձրության վրա ենթարկվում է տարբեր փոփոխությունների, որոնք կայուն նյութը վերածում են ռադիոակտիվ տարրի։ Մեր մթնոլորտում ամենատարածված գազը N2-ն է, օրինակ՝ կայուն իզոտոպից ազոտ-14-ը վերածվում է ածխածնի-14 ռադիոակտիվ իզոտոպի:

Մեր օրերում շատ ավելի հաճախ ռադիոակտիվ տարր է հայտնվում տեխնածին ատոմային տրոհման ռեակցիաների շղթայում։ Սա այն գործընթացների անվանումն է, երբ մայր նյութի միջուկը քայքայվում է երկու դուստր միջուկների, այնուհետև չորս ռադիոակտիվ «թոռների» միջուկների: Դասական օրինակ է ուրանի 238 իզոտոպը: Դրա կիսատ կյանքը 4,5 միլիարդ տարի է: Մեր մոլորակը գոյություն ունի գրեթե նույնքան ժամանակ: Քայքայման տասը փուլերից հետո ռադիոակտիվ ուրանը վերածվում է կայուն կապարի 206: Արհեստականորեն արտադրված ռադիոակտիվ տարրն իր հատկություններով չի տարբերվում իր բնական նմանակից:

Ռադիոակտիվության գործնական նշանակությունը

Չեռնոբիլի աղետից հետո շատերը սկսեցին լրջորեն խոսել ատոմակայանի զարգացման ծրագրերը սահմանափակելու մասին։ Բայց առօրյա կյանքում ռադիոակտիվությունը հսկայական օգուտներ է բերում մարդկությանը: Ռենտգենագիտության գիտությունն ուսումնասիրում է դրա գործնական կիրառման հնարավորությունները։ Օրինակ, ռադիոակտիվ ֆոսֆորը ներարկվում է հիվանդին ոսկորների կոտրվածքների ամբողջական պատկերը ստանալու համար: Միջուկային էներգիան ծառայում է նաև ջերմության և էլեկտրաէներգիայի արտադրությանը։ Միգուցե ապագայում մենք նոր բացահայտումներ կգտնենք գիտության այս զարմանահրաշ ոլորտում։

Տարբերակ թիվ 17288

Կարճ պատասխանով առաջադրանքները կատարելիս պատասխանի դաշտում մուտքագրեք այն թիվը, որը համապատասխանում է ճիշտ պատասխանի թվին, կամ թիվը, բառը, տառերի (բառերի) հաջորդականությունը կամ թվերը: Պատասխանը պետք է գրվի առանց բացատների կամ լրացուցիչ նիշերի: Կոտորակային մասն անջատեք ամբողջ տասնորդական կետից: Չափման միավորներ գրելու կարիք չկա։

Եթե ​​տարբերակը նշված է ուսուցչի կողմից, կարող եք համակարգ մուտքագրել կամ վերբեռնել առաջադրանքների պատասխանները՝ մանրամասն պատասխանով: Ուսուցիչը կտեսնի կարճ պատասխանով առաջադրանքների կատարման արդյունքները և կկարողանա երկար պատասխանով գնահատել առաջադրանքների ներբեռնված պատասխանները: Ուսուցչի կողմից նշանակված միավորները կհայտնվեն ձեր վիճակագրության մեջ:

Տարբերակ MS Word-ում տպելու և պատճենելու համար

Քիմիայի դասընթացից դուք գիտեք խառնուրդների բաժանման հետևյալ մեթոդները. նստվածք, զտում, թորում (թորում), մագնիսական գործողություն, գոլորշիացում, բյուրեղացում։Նկար 1-3-ը ցույց է տալիս թվարկված որոշ մեթոդների կիրառման օրինակներ:

Բրինձ. 1	Բրինձ. 2	Բրինձ. 3

Խառնուրդների տարանջատման հետևյալ մեթոդներից ո՞րը կարող է օգտագործվել մաքրման համար.

1) էթանոլ և ջուր.

2) ջուր և ավազ.

Աղյուսակում գրեք պատկերի համարը և խառնուրդը առանձնացնելու համապատասխան մեթոդի անվանումը:

Նկարը ցույց է տալիս էլեկտրոնների բաշխման դիագրամը որոշակի քիմիական տարրի ատոմի էներգիայի մակարդակներում:

Առաջարկվող սխեմայի հիման վրա կատարեք հետևյալ առաջադրանքները.

1) բացահայտել այն քիմիական տարրը, որի ատոմն ունի նման էլեկտրոնային կառուցվածք.

2) նշել ժամանակաշրջանի համարը և խմբի համարը Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում D.I. Մենդելեևը, որում գտնվում է այս տարրը.

3) որոշել՝ այս քիմիական տարրը կազմող պարզ նյութը մետաղ է, թե ոչ։

Գրեք ձեր պատասխանները աղյուսակում:

Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգը Դ.Ի. Օրինակ, հայտնի է, որ ժամանակաշրջաններում քիմիական տարրի ատոմային թվի աճով ատոմների շառավիղները նվազում են, իսկ խմբերում՝ մեծանում։

Հաշվի առնելով այս օրինաչափությունները՝ դասավորե՛ք հետևյալ տարրերը ատոմային շառավիղների մեծացման հերթականությամբ. Գրե՛ք տարրերի նշանակումները ցանկալի հաջորդականությամբ:

Ձեր պատասխանում նշեք տարրերի նշանակումները՝ դրանք առանձնացնելով &-ով: Օրինակ՝ 11&22։

Պատասխան.

Ստորև բերված աղյուսակում թվարկված են մոլեկուլային և իոնային կառուցվածք ունեցող նյութերի բնորոշ հատկությունները: Նյութերի բնութագրական հատկությունները

Օգտագործելով այս տեղեկությունը՝ որոշեք, թե ինչ կառուցվածք ունեն ջրածնի յոդը և կարբոնատը
կալցիում

Գրեք ձեր պատասխանը նշված տարածքում.

1) ջրածնի յոդ

2) կալցիումի կարբոնատ

Որոշե՛ք, թե որ դասին/խմբին են պատկանում այն ​​անօրգանական նյութերը, որոնց բանաձևերը նշված են աղյուսակում։ Աղյուսակի դատարկ բջիջներում մուտքագրեք այն խմբերի/դասերի անունները, որոնց պատկանում է այս նյութը:

Դասարան/ խումբ
Բանաձև նյութեր

1) Կազմե՛ք հեմատիտից երկաթի ստացման ռեակցիայի մոլեկուլային հավասարումը, ինչպես նշված է տեքստում:

2) Արդյո՞ք ստացված երկաթի բնութագրերը կախված են ավելացված կոքսի քանակից:

1) Գրի՛ր երկաթի և ազոտական ​​թթվի ռեակցիայի մոլեկուլային հավասարումը.

2) Ինչպե՞ս է այլ մետաղների հետ համաձուլումը բարելավում երկաթի քիմիական դիմադրությունը:

Կարդացեք հետևյալ տեքստը և կատարեք 6-8 առաջադրանքները:

Երկաթը մարդկանց կողմից ամենաշատ օգտագործվող մետաղներից մեկն է։ Այն օգտագործվում է ինչպես ծանր, այնպես էլ թեթև արդյունաբերության մեջ՝ շինարարություն, պաշտպանություն, գյուղատնտեսություն և այլն։

Արդյունաբերական ճանապարհով երկաթը ստանում են երկաթի հանքաքարից, որը հիմնականում բաղկացած է հեմատիտից (Fe 2 O 3)։ Դրա համար հանքաքարը, կոքսը (C), որը տաքացնելիս վերածվում է ածխածնի օքսիդի, և լրացուցիչ հավելումներ, որոնք թույլ են տալիս ազատվել անցանկալի կեղտից, տեղադրվում են շիկացած վառարանում։

Այս եղանակով ստացված երկաթը հաճախ չի օգտագործվում մաքուր տեսքով, քանի որ այն քիմիապես անկայուն է և արտադրական գործընթացում սովորաբար համաձուլվում է տարբեր հավելումներով, օրինակ՝ նիկելով։ Եթե ​​դա չկատարվի, պողպատը կարող է օդում օքսիդանալ բարձր խոնավության կամ ջերմաստիճանի դեպքում, ինչպես նաև լավ է արձագանքում թթուներին:

Բացի այդ, մետաղի մակերեսը պաշտպանելու համար հաճախ օգտագործվում են էլեկտրաքիմիական կամ քիմիական պասիվացման տեխնիկա: Երկաթը, օրինակ, կարող է պասիվացվել խտացված ազոտական ​​կամ ծծմբական թթուով, սակայն նոսր թթուները լավ են փոխազդում մետաղի հետ։

Երկար պատասխաններով առաջադրանքների լուծումներն ինքնաբերաբար չեն ստուգվում:
Հաջորդ էջը ձեզ կխնդրի ինքներդ ստուգել դրանք:

1) Գրի՛ր երկաթի և ազոտական ​​թթվի ռեակցիայի կրճատված իոնային հավասարումը:

2) Ինչպե՞ս է պասիվացումը օգնում բարելավել մետաղի քիմիական դիմադրությունը:

Կարդացեք հետևյալ տեքստը և կատարեք 6-8 առաջադրանքները:

Երկաթը մարդկանց կողմից ամենաշատ օգտագործվող մետաղներից մեկն է։ Այն օգտագործվում է ինչպես ծանր, այնպես էլ թեթև արդյունաբերության մեջ՝ շինարարություն, պաշտպանություն, գյուղատնտեսություն և այլն։

Արդյունաբերական ճանապարհով երկաթը ստանում են երկաթի հանքաքարից, որը հիմնականում բաղկացած է հեմատիտից (Fe 2 O 3)։ Դրա համար հանքաքարը, կոքսը (C), որը տաքացնելիս վերածվում է ածխածնի օքսիդի, և լրացուցիչ հավելումներ, որոնք թույլ են տալիս ազատվել անցանկալի կեղտից, տեղադրվում են շիկացած վառարանում։

Այս եղանակով ստացված երկաթը հաճախ չի օգտագործվում մաքուր տեսքով, քանի որ այն քիմիապես անկայուն է և արտադրական գործընթացում սովորաբար համաձուլվում է տարբեր հավելումներով, օրինակ՝ նիկելով։ Եթե ​​դա չկատարվի, պողպատը կարող է օդում օքսիդանալ բարձր խոնավության կամ ջերմաստիճանի դեպքում, ինչպես նաև լավ է արձագանքում թթուներին:

Բացի այդ, մետաղի մակերեսը պաշտպանելու համար հաճախ օգտագործվում են էլեկտրաքիմիական կամ քիմիական պասիվացման տեխնիկա: Երկաթը, օրինակ, կարող է պասիվացվել խտացված ազոտական ​​կամ ծծմբական թթուով, սակայն նոսր թթուները լավ են փոխազդում մետաղի հետ։

Երկար պատասխաններով առաջադրանքների լուծումներն ինքնաբերաբար չեն ստուգվում:
Հաջորդ էջը ձեզ կխնդրի ինքներդ ստուգել դրանք:

Տրված է ռեդոքս ռեակցիայի սխեման.

1. Կազմեք էլեկտրոնային հաշվեկշիռ այս ռեակցիայի համար:

2. Բացահայտեք օքսիդացնող և վերականգնող նյութը:

3. Գործակիցները դասավորի՛ր ռեակցիայի հավասարման մեջ:

Երկար պատասխաններով առաջադրանքների լուծումներն ինքնաբերաբար չեն ստուգվում:
Հաջորդ էջը ձեզ կխնդրի ինքներդ ստուգել դրանք:

Տրված է փոխակերպման սխեման՝ → → →

Գրեք մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարումներ, որոնք կարող են օգտագործվել այս փոխակերպումները իրականացնելու համար:

Երկար պատասխաններով առաջադրանքների լուծումներն ինքնաբերաբար չեն ստուգվում:
Հաջորդ էջը ձեզ կխնդրի ինքներդ ստուգել դրանք:

Սահմանեք համապատասխանություն օրգանական նյութերի դասի և դրա ներկայացուցչի բանաձևի միջև. տառով նշված յուրաքանչյուր դիրքի համար ընտրեք համապատասխան դիրքը, որը նշված է թվով:

Ջրածնի դիրքը պարբերական համակարգում

Ջրածին – ամենատարածված քիմիական տարրը, և այն նաև ամենաթեթևն է: Դրա հերթական համարը 1 է։ Պարբերական աղյուսակում այն ​​գտնվում է առաջին պարբերաշրջանում։ Հաշվի առնելով նրա հատկությունները՝ այն տեղադրվում է ինչպես 1Ա, այնպես էլ 7Ա խմբերում։ Հարց է առաջանում՝ ինչո՞ւ։

Ջրածնի միջուկը բաղկացած է մեկ պրոտոնից, որի շուրջ պտտվում է մեկ էլեկտրոն։ Էլեկտրոնային բանաձև 1 s 1 . Ջրածնի մոլեկուլը բաղկացած է երկու ատոմներից, որոնք միացված են կովալենտային ոչ բևեռային կապով։ H 2-ը ամենաթեթև գազն է: Այն անգույն է և առանց հոտի։

Ջրածինը քիմիապես ակտիվ նյութ է։ Նա կարող է հանդես գալ որպես նվազեցնող և օքսիդացնող նյութ.

1) որոշ մետաղների հետ առաջացնում է հիդրիդներ

2Na+H 2 =2NaH, այստեղ ջրածինը օքսիդացնող նյութ է Հ 0 + 1 ե - → Հ -1

Նմանատիպ գործընթաց տեղի է ունենում հալոգենների՝ 7Ա խմբի ոչ մետաղների փոխազդեցության ժամանակ

2Na+Cl2 =2NaCl

Հետեւաբար, ջրածինը տեղադրվում է 7A խմբում

2) ոչ մետաղներով, որոնք ունեն ավելի ուժեղ օքսիդացնող հատկություններ, քան ջրածինը

H 2 +Cl 2 =2HCl այստեղ ջրածինը վերականգնող նյութ է Հ 0 - 1 ե - → Հ +1

Նմանատիպ գործընթաց տեղի է ունենում ալկալային մետաղների՝ 1A խմբի մետաղների փոխազդեցության ժամանակ

2K+ Cl 2 =2K Cl

Հետեւաբար, ջրածինը տեղադրվում է 1A խմբում

Լանտանիդների և ակտինիդների դիրքը քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում Դ.Ի

IN վեցերորդ շրջանը լանթանից հետոկան 14 տարր՝ 58-71 սերիական համարներով, կոչված լանթանիդներ («լանթանիդներ» բառը նշանակում է «լանթանի նման», իսկ «ակտինիդներ» նշանակում է «ակտինիումի նման»): Դրանք երբեմն կոչվում են լանթանիդներ և ակտինիդներ, այսինքն՝ նրանք, ովքեր հետևում են լանթանին; հետևելով ծովային անեմոնին) . Լանտանիդները տեղադրվում են առանձին սեղանի ներքևի մասում, իսկ բջիջի աստղանիշը ցույց է տալիս համակարգում դրանց գտնվելու հաջորդականությունը՝ La-Lu: Լանտանիդների քիմիական հատկությունները շատ նման են: Օրինակ, դրանք բոլորը ռեակտիվ մետաղներ են, որոնք արձագանքում են ջրի հետ՝ առաջացնելով հիդրօքսիդ և ջրածին։ Լանթանում (Z = 57) մեկ էլեկտրոն մտնում է 5d ենթամակարդակ, որից հետո այս ենթամակարդակի լցումը դադարում է, և սկսում է լցվել 4f մակարդակը, որի յոթ ուղեծրերը կարող են զբաղեցնել 14 էլեկտրոն։ Սա տեղի է ունենում Z = 58 - 71 բոլոր լանտանիդների ատոմներում: Քանի որ խորը 4f ենթամակարդակը լցված է այս տարրերով: երրորդ մակարդակ դրսում, նրանք ունեն շատ նման քիմիական հատկություններ։

Այստեղից հետևում է, որ լանտանիդներն ունեն խիստ արտահայտված հորիզոնական անալոգիա.

IN յոթերորդ շրջան 14 տարր 90-103 սերիական համարներով կազմում են ընտանիքը ակտինիդներ. Դրանք տեղադրվում են նաև առանձին՝ լանտանիդների տակ, իսկ համապատասխան խցում երկու աստղանիշները ցույց են տալիս համակարգում դրանց գտնվելու հաջորդականությունը՝ Ac-Lr: Ակտինիումի և ակտինիդների մեջ մակարդակների լրացումը էլեկտրոններով նման է լանթանի և լանտանիդների: Սակայն, ի տարբերություն լանթանիդների, ակտինիդներում հորիզոնական անալոգիան թույլ է արտահայտված։ Նրանք իրենց միացություններում ավելի տարբեր օքսիդացման վիճակներ են ցուցադրում: Օրինակ՝ ակտինիումի օքսիդացման աստիճանը +3 է, իսկ ուրանը՝ +3, +4, +5 և +6։ Ակտինիդների քիմիական հատկությունների ուսումնասիրությունը չափազանց դժվար է նրանց միջուկների անկայունության պատճառով։

Բոլոր ակտինիդները ռադիոակտիվ են: Ակտինիդները բաժանվում են երկու համընկնող խմբերի. «Տրանսուրանային տարրեր»- Պարբերական աղյուսակում ուրանին հաջորդող բոլոր տարրերը և «տրանսպլուտոնիումի տարրեր»- բոլոր հաջորդող պլուտոնիումը: Երկու խմբերն էլ չեն սահմանափակվում նշված շրջանակով և «տրանս-» նախածանցը նշելիս կարող են ներառել լորենցիումին հետևող տարրեր՝ ռուտերֆորդիում և այլն: Դա պայմանավորված է նրանով, որ նման տարրերը սինթեզվում են չափազանց փոքր քանակությամբ: Լանտանիդների համեմատ, որոնք (բացառությամբ պրոմեթիումի) բնության մեջ հայտնաբերված են նկատելի քանակությամբ, ակտինիդներն ավելի դժվար են սինթեզվում։ Բայց կան բացառություններ, օրինակ՝ ուրանը և թորիումը ամենահեշտն են սինթեզվում կամ հայտնաբերվում բնության մեջ, որին հաջորդում են պլուտոնիումը, ամերիցիումը, ակտինիումը, պրոտակտինիումը և նեպտունիումը:

Դ.Ի. Մենդելեևի կողմից քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում արհեստականորեն ստացված տարրերի դիրքը

Մինչև 2008 թվականը հայտնի էր 117 քիմիական տարր (1-ից մինչև 116 և 118 սերիական համարներով), որոնցից 94-ը հայտնաբերվել են բնության մեջ (ոմանք միայն հետքի քանակով), մնացած 23-ը արհեստականորեն ստացվել են միջուկային ռեակցիաների արդյունքում (տես Հավելվածներ): ) Առաջին 112 տարրերն ունեն մշտական ​​անուններ, մնացածը՝ ժամանակավոր անուններ։