Штучні елементи. Які хімічні елементи є рукотворними? Перший хімічний елемент отриманий штучним шляхом

Обмеження на існування атомних ядер є і з боку надважких елементів. Елементи з Z\u003e 92 в природних умовах не виявлено. Розрахунки по жідкокапельной моделі пророкують зникнення бар'єру поділу для ядер з Z2 / A ≈ 46 (приблизно 112 елемент). У проблемі синтезу надважких ядер слід виділити два кола питань.

1. Якими властивостями повинні володіти надважкі ядра? Чи будуть існувати магічні числа в цій області Z і N. Які основні канали розпаду і періоди напіврозпаду надважких ядер?
2. Які реакції слід використовувати для синтезу надважких ядер, типи бомбардують ядер, очікувані величини перерізів, очікувані енергії збудження компаунд-ядра і канали зняття збудження?

Так як освіта надважких ядер відбувається в результаті повного злиття ядра мішені і налітаючої частки необхідне створення теоретичних моделей, що описують динаміку процесу злиття двох ядер, що стикаються в компаунд-ядро.
Проблема синтезу надважких елементів тісно пов'язана з тим фактом, що ядра з Z, N \u003d 8, 20, 28, 50, 82, N \u003d 126 (магічні числа) мають підвищену стабільністю по відношенню до різних мод радіоактивного розпаду. Це явище пояснюється в рамках оболонкової моделі - магічні числа відповідають заповненим оболонок. Природно виникає питання про існування наступних магічних чисел по Z і N. У випадку, якщо вони існують в області N-Z-діаграми атомних ядер N\u003e 150, Z\u003e 101, повинні спостерігатися надважкі ядра, що мають підвищені періоди напіврозпаду, тобто повинен існувати Острів Стабільності. У роботі на основі розрахунків, виконаних з використанням потенціалу Вудса-Саксона з урахуванням спін-орбітальної взаємодії, було показано, що підвищення стабільності ядер слід очікувати для ядра з Z \u003d 114, тобто наступна заповнена протонна оболонка відповідає Z \u003d 114, заповнена нейтронна оболонка відповідає числу N ~ 184. Замкнуті оболонки можуть істотно збільшити висоту бар'єру поділу та відповідно збільшити час життя ядра. Таким чином в цій області ядер (Z \u003d 114, N ~ 184) слід шукати Острів Стабільності. Цей же результат був незалежно отримано в роботі.
Ядра з Z \u003d 101-109 були відкриті до 1986 року і отримали назви: 101 - Md (Menelevium), 102 - No (Nobelium), 103 - Lr (Lawrencium), 104 - Rf (Rutherfordium, 106 - Sg (Seaborgium), 107 - Ns (Nielsborium), 108 - Hs (Hassium), 109 - Mt (Meitnerium). з огляду на заслуги дослідників з Дубни у відкритті великого числа ізотопів важких елементів (102-105), в 1997 році рішенням Генеральної Асамблеї чистої і прикладної хімії елементу з Z \u003d 105 було присвоєно ім'я Dubnium (Db). Цей елемент раніше називався Ha (Hannium).

Мал. 12.3. Ланцюжки розпадів ізотопів Ds (Z \u003d 110), Rg (Z \u003d 111), Cn (Z \u003d 112).

Новий етап в дослідженні надважких ядер почався в 1994 році, коли була істотно підвищена ефективність реєстрації та удосконалено методику спостереження надважких ядер. Як результат були виявлені ізотопи Ds (Z \u003d 110), Rg (Z \u003d 111) і Cn (Z \u003d 112).
Для отримання надважких ядер використовувалися прискорені пучки 50 Ti, 51 V, 58 Fe, 62 Ni, 64 Ni, 70 Zn і 82 Se. В якості мішеней застосовувалися ізотопи 208 Pb і 209 Bi. Різні ізотопи 110 елемента були синтезовані в Лабораторії ядерних реакцій ім. Г.Н. Флерова за допомогою реакції 244 Pu (34 S, 5n) 272 110 і в GSI (Дармштадт) в реакції 208 Pb (62 Ni, n) 269 110. Ізотопи 269 Ds, 271 Ds, 272 Rg і 277 Cn реєструвалися по їх ланцюжках розпаду (рис. 12.3).
Велику роль в отриманні надважких елементів грають теоретичні моделі, за допомогою яких розраховуються очікувані характеристики хімічних елементів, реакції, в яких вони можуть утворюватися.
На основі різних теоретичних моделей були розраховані розпадного характеристики надважких ядер. Результати одного з таких розрахунків показані на рис. 12.4. Наведено періоди напіврозпаду парному-парних надважких ядер щодо спонтанного ділення (а), α-розпаду (б), β-розпаду (в) і для всіх можливих процесів розпаду (г). Найбільш стійким ядром по відношенню до спонтанного поділу (рис. 12.4а) є ядро \u200b\u200bз Z \u003d 114 і N \u003d 184. Для нього період напіврозпаду по відношенню до спонтанного поділу ~ 10 16 років. Для ізотопів 114-го елемента, що відрізняються від найбільш стійкого на 6-8 нейтронів, періоди напіврозпаду зменшуються на
10-15 порядків. Періоди напіврозпаду по відношенню до α-розпаду наведені на рис. 12.5б. Найбільш стійке ядро \u200b\u200bрозташоване в області Z \u003d 114 і N \u003d 184 (T 1/2 \u003d 10 15 років).
Стабільні по відношенню до β-розпаду ядра показані на рис. 12.4в темними точками. На рис. 12.4г наведені повні періоди напіврозпаду, які для парної-парних ядер, розташованих усередині центрального контуру, складають ~ 10 5 років. Таким чином, після обліку всіх типів розпаду виявляється, що ядра в околиці Z \u003d 110 і N \u003d 184 утворюють «острів стабільності». Ядро 294 110 має період напіврозпаду близько 10 9 років. Відмінність величини Z від пророкує оболочечной моделлю магічного числа 114 пов'язано з конкуренцією між розподілом (щодо якого ядро \u200b\u200bз Z \u003d 114 найбільш стабільно) і α-розпадом (щодо якого стійкі ядра з меншими Z). У непарній-парних і парному-непарних ядер періоди напіврозпаду по відношенню до
α-розпаду і спонтанного поділу збільшуються, а по відношенню до β-розпаду зменшуються. Слід зазначити, що наведені оцінки сильно залежать від параметрів, використаних в розрахунках, і можуть розглядатися лише як свідчення про можливість існування надважких ядер, що мають часи життя досить великі для їх експериментального виявлення.

Мал. 12.4. Періоди напіврозпаду, обчислені для парної-парних надважких ядер (цифри позначають періоди напіврозпаду в роках):
а - щодо спонтанного ділення, б - α-розпаду, в - е-захоплення і β-розпаду, г - для всіх процесів розпаду

Результати ще одного розрахунку рівноважної форми надважких ядер і їх періодів напіврозпаду показані на рис. 12.5, 12.6. На рис. 12.5 показана залежність енергії рівноважної деформації від кількості нейтронів і протонів для ядер з Z \u003d 104-120. Енергія деформації визначається як різниця енергій ядер в рівноважної і сферичній формі. З цих даних видно, що в області Z \u003d 114 і N \u003d 184 повинні розташовуватися ядра, що мають в основному стані сферичну форму. Всі виявлені на сьогодні надважкі ядра (вони показані на рис. 12.5 темними ромбами) деформовані. Світлими ромбами показані ядра стабільні по відношенню до β-розпаду. Ці ядра повинні розпадатися в результаті α-розпаду або ділення. Основним каналом розпаду повинен бути α-розпад.

Періоди напіврозпаду для парної-парних β-стабільних ізотопів показані на рис. 12.6. Згідно з цими прогнозами для більшості ядер очікуються періоди напіврозпаду набагато більші, ніж спостерігалися для вже виявлених надважких ядер (0.1-1 мс). Так наприклад, для ядра 292 Ds передбачається час життя ~ 51 рік.
Таким чином, згідно з сучасними мікроскопічним розрахунками, стабільність надважких ядер різко зростає в міру наближення до магічного числа по нейтронам N \u003d 184. До недавнього часу єдиним ізотопом елемента Z \u003d 112 Cn (коперніцій) був ізотоп 277 Cn, що має період напіврозпаду 0.24 мс. Більш важкий ізотоп 283 Cn був синтезований в реакції холодного злиття 48 Ca + 238 U. Час опромінення 25 днів. Повне число іонів 48 Ca на мішені - 3.5 х 10 18. Зареєстровано два випадки, які були інтерпретовані як спонтанне ділення утворився ізотопу 283 Cn. Для періоду напіврозпаду цього нового ізотопу отримана оцінка T 1/2 \u003d 81 c. Таким чином, видно, що збільшення числа нейтронів в ізотопі 283 Cn в порівнянні з ізотопом 277 Cn на 6 одиниць збільшує час життя на 5 порядків.
На рис. 12.7 взятому з роботи експериментально виміряні періоди α-розпаду порівнюються з результатами теоретичних розрахунків на основі моделі рідкої краплі без урахування оболочечной структури ядер. Видно, що для всіх важких ядер, за винятком легких ізотопів урану, оболонкові ефекти збільшують період напіврозпаду на 2-5 порядків для більшості ядер. Ще більш сильний вплив оболочечная структура ядра надає на періоди напіврозпаду відносно спонтанного ділення. Збільшення періоду напіврозпаду для ізотопів Pu становить кілька порядків і збільшується для ізотопу 260 Sg.

Мал. 12.7. Експериментально виміряні (● exp) і теоретично розраховані (○ Y) періоди напіврозпаду трансуранових елементів на основі моделі рідкої краплі без урахування оболочечной структури ядра. Верхній малюнок - періоди напіврозпаду для α-розпаду, нижній малюнок - періоди напіврозпаду для спонтанного ділення.

На рис. 12.8 показано виміряний час життя ізотопів Сиборгом Sg (Z \u003d 106) в порівнянні з прогнозами різних теоретичних моделей. Звертає на себе увагу зменшення майже на порядок часу життя ізотопу з N \u003d 164 в порівнянні з часом життя ізотопу з N \u003d 162.
Максимального наближення до острова стабільності можна досягти в реакції 76 Ge + 208 Pb. Надважкій майже сферичне ядро \u200b\u200bможе утворитися в реакції злиття з подальшим випусканням γ-квантів або одного нейтрона. Згідно з оцінками утворюється ядро \u200b\u200b284 114 має розпадатися з випусканням α-частинок з періодом напіврозпаду ~ 1 мс. Додаткову інформацію про заповнювання оболонки в районі N \u003d 162 можна отримати, вивчаючи α-розпади ядер 271 Hs і 267 Sg. Для цих ядер передбачаються періоди напіврозпаду 1 хв. і 1 годину. Для ядер 263 Sg, 262 Bh, 205 Hs, 271,273 Ds очікується прояв ізомерії, причиною якої є заповнення подоболочек з j \u003d 1/2 і j \u003d 13/2 в районі N \u003d 162 для ядер деформованих в основному стані.

На рис. 12.9 показані експериментально виміряні функції збудження реакції освіти елементів Rf (Z \u003d 104) і Hs (Z \u003d 108) для реакцій злиття налітають іонів 50 Ti і 56 Fe з ядром-мішенню 208 Pb.
Утворене компаунд-ядро охолоджується випусканням одного або двох нейтронів. Інформація про функції збудження реакцій злиття важких іонів особливо важливі для отримання надважких ядер. В реакції злиття важких іонів необхідно точно збалансувати дію кулонівських сил і сил поверхневого натягу. Якщо енергія налітаючого іона недостатньо велика, то відстань мінімального зближення буде недостатньо для злиття подвійною ядерною системи. Якщо енергія налітаючої частки буде занадто великий, то утворилася в результаті система буде мати велику енергію збудження і з великою ймовірністю відбудеться розвал її на фрагменти. Ефективно злиття відбувається в досить вузькому діапазоні енергій зіштовхують частинок.

Ріс.12.10. Схема потенціалів при злитті 64 Ni і 208 Pb.

Реакції злиття з випусканням мінімального числа нейтронів (1-2) становлять особливий інтерес, тому що в синтезованих надважких ядрах бажано мати максимально велике відношення N / Z. На рис. 12.10 показаний потенціал злиття для ядер в реакції 64 Ni + 208 Pb → 272 Ds. Найпростіші оцінки показують, що ймовірність тунельного ефекту для злиття ядер складає ~ 10 -21, що істотно нижче спостерігається величини перетину. Це можна пояснити наступним чином. На відстані 14 Фм між центрами ядер первісна кінетична енергія 236.2 МеВ повністю компенсується кулоновским потенціалом. На цій відстані знаходяться в контакті тільки нуклони, розташовані на поверхні ядра. Енергія цих нуклонів мала. Отже існує висока ймовірність того, що нуклони або пари нуклонів покинуть орбіталі в одному ядрі і перемістяться на вільні стану ядра-партнера. Передача нуклонів від налітаючого ядра ядру-мішені особливо приваблива в разі, коли в якості мішені використовується двічі магічний ізотоп свинцю 208 Pb. У 208 Pb заповнені протонна подоболочка h 11/2 і нейтронні подоболочки h 9/2 і i 13/2. Спочатку передача протонів стимулюється силами тяжіння протон-протон, а після заповнення подоболочки h 9/2 - силами тяжіння протон-нейтрон. Аналогічно нейтрони переміщаються в вільну подоболочкі i 11/2, притягаючи нейтронами з уже заповненою подоболочки i 13/2. Через енергії спарювання і великих орбітальних моментів передача пари нуклонів більш імовірна, ніж передача одного нуклона. Після передачі двох протонів від 64 Ni 208 Pb кулонівський бар'єр зменшується на 14 МеВ, що сприяє тіснішому контакту взаємодіючих іонів і продовження процесу передачі нуклонів.
У роботах [В.В. Волков. Ядерні реакції глубоконеупругіх передач. М. Енергоіздат, 1982; В.В. Волков. Изв. АН СРСР серія физич., 1986 т. 50 с. Тисячу вісімсот сімдесят дев'ять] був детально досліджений механізм реакції злиття. Показано, що вже на стадії захоплення формується подвійна ядерна система після повної дисипації кінетичної енергії налітаючої частки і нуклони одного з ядер поступово оболонка за оболонкою передаються іншому ядру. Тобто оболочечная структура ядер грає істотну роль в утворенні компаунд-ядра. На основі цієї моделі вдалося досить добре описати енергію збудження складових ядер і перетин освіти елементів Z \u003d 102-112 в реакціях холодного синтезу.
Таким чином, прогрес в синтезі трансуранових елементів Z \u003d 107-112 був пов'язаний з «відкриттям» реакцій холодного синтезу, в яких магічні ізотопи 208 Pb і 209 Bi опромінювалися іонами з Z \u003d 22-30. Утворюється в реакції холодного синтезу ядро \u200b\u200bпідігрітий слабо і охолоджується в результаті випускання одного нейтрона. Так вперше були отримані ізотопи хімічних елементів з Z \u003d 107-112. Ці хімічні елементи були отримані в період 1978-1998 рр. в Німеччині на спеціально побудованому прискорювачі дослідного центру GSI в Дармштадті. Однак, подальше просування - до більш важких ядер - таким методом виявляється скрутним через зростання величини потенційного бар'єру між стикаються ядрами. Тому в Дубні був реалізований інший метод отримання надважких ядер. В якості мішеней використовувалися найбільш важкі ізотопи штучно отриманих хімічних елементів плутонію Pu (Z \u003d 94), америцію Am (Z \u003d 95), кюрія Cm (Z \u003d 96), Берклі Bk (Z \u003d 97) і каліфорнія Cf (Z \u003d 98) . Як прискорених іонів був обраний ізотоп кальцію 48 Ca (Z \u003d 20). Схематичний вигляд сепаратора і детектора ядер віддачі показаний на рис. 12.11.

Мал. 12.11. Схематичний вигляд сепаратора ядер віддачі, на якому проводяться експерименти з синтезу надважких елементів в Дубні.

Магнітний сепаратор ядер віддачі зменшує фон побічних продуктів реакції в 10 5 -10 7 разів. Реєстрація продуктів реакції здійснювалася за допомогою позиційно-чутливого кремнієвого детектора. Вимірювалися енергія, координати і час прольоту ядер віддачі. Після зупинки всі наступні сигнали від реєстрованих частинок розпаду повинні виходити з точки зупинки імплантованого ядра. Створена методика дозволяла з високим ступенем надійності (≈ 100%) встановити зв'язок між зупинився в детекторі надважких ядром і продуктами його розпаду. За допомогою такої методики були надійно ідентифіковані надважкі елементи з
Z \u003d 110-118 (табл. 12.2).
У таблиці 12.2 наведені характеристики надважких хімічних елементів з Z \u003d 110-118: масове число A, m - наявність ізомерного стану в ізотопі з масовим числом A, спін-парність JP, енергія зв'язку ядра E св, питома енергія зв'язку ε, енергії відділення нейтрона B n і протона B p, період напіврозпаду T 1/2 і основні канали розпаду.
Хімічні елементи Z\u003e 112 поки не мають назв і наводяться в прийнятих міжнародних позначеннях.

Таблиця 12.2

Характеристики надважких хімічних елементів Z \u003d 110-118

XX-A-m	J P	маса ядра, MеВ	E св, MеВ	ε, MеВ	B n, MеВ	B p, MеВ	T 1/2	моди розпаду
Z \u003d 110 - дармштадтій
Ds-267		248787.19	1934.5	7.2		0.7	2.8 ас	α ≈100%
Ds-268	0 +	249718.08	1943.2	7.3	8.7	1.3	100 ас	α ≈
Ds-269		250650.86	1950.0	7.2	6.8	1.3	179 ас	α 100%
Ds-270	0 +	251581.97	1958.4	7.3	8.5		0.10 мс	α ≈100%, SF< 0.20%
Ds-270-m		251583.07	1957.3	7.2			6.0 мс	α\u003e 70%, IT ≤ 30%
Ds-271		252514.72	1965.2	7.3	6.8	2.2	1.63 мс	α ≈100%
Ds-271-m		252514.72	1965.2	7.3			69 мс	IT ?, α\u003e 0%
Ds-272	0 +	253446.46	1973.1	7.3	7.8	2.5	1 з	SF
Ds-273		254380.32	1978.8	7.2	5.7	2.5	0.17 мс	α ≈100%
Ds-274	0 +	255312.45	1986.2	7.2	7.4	3.0	2 з	α?, SF?
Ds-275		256246.44	1991.8	7.2	5.6	2.9	2 з	α?
Ds-276	0 +	257178.73	1999.1	7.2	7.3	3.2	5 з	SF ?, α?
Ds-277		258112.63	2004.7	7.2	5.7	3.1	5 з	α?
Ds-278	0 +	259044.92	2012.0	7.2	7.3		10 з	SF ?, α?
Ds-279		259978.62	2017.9	7.2	5.9		0.18 з	SF ≈90%, α ≈10%
Ds-281		261844.60	2031.0	7.2			9.6 з	SF ≈100%
Z \u003d 111 - рентгеном
Rg-272		253452.75	1965.5	7.2		0.2	3.8 мс	α ≈100%
Rg-273		254384.34	1973.5	7.2	8.0	0.4	5 мс	α?
Rg-274		255317.74	1979.6	7.2	6.2	0.9	6.4 мс	α ≈100%
Rg-275		256249.53	1987.4	7.2	7.8	1.2	10 мс	α?
Rg-276		257183.22	1993.3	7.2	5.9	1.5	100 мс	SF ?, α?
Rg-277		258115.72	2000.4	7.2	7.1	1.3	1 з	α?, SF?
Rg-278		259049.11	2006.5	7.2	6.2	1.8	4.2 мс	α ≈100%, SF
Rg-279		259981.41	2013.8	7.2	7.3	1.8	0.17 з	α ≈100%
Rg-280		260914.80	2020.0	7.2	6.2	2.1	3.6 з	α ≈100%
Rg-281		261847.09	2027.2	7.2	7.3		1 м	α ?, SF?
Rg-282		262780.59	2033.3	7.2	6.1	2.3	4 м	SF ?, α?
Rg-283		263712.98	2040.5	7.2	7.2		10 м	SF ?, α?
Z \u003d 112 - коперніцій
Cn-277		258119.32	1995.5	7.2		2.2	0.69 мс	α ≈100%
Cn-278	0 +	259051.20	2003.1	7.2	7.7	2.8	10 мс	SF ?, α?
Cn -279		259984.69	2009.2	7.2	6.1	2.7	0.1 з	SF ?, α?
Cn -280	0 +	260916.69	2016.8	7.2	7.6	3.0	1 з	α ?, SF?
Cn -282	0 +	262782.18	2030.4	7.2		3.2	0.50 мс	SF ≈100%
Cn -283		263715.57	2036.6	7.2	6.2	3.3	4.0 з	α ≥90%, SF ≤10%
Cn -284	0 +	264647.66	2044.1	7.2	7.5	3.6	101 мс	SF ≈100%
Cn -285		265580.76	2050.5	7.2	6.5		34 з	α ≈100%
Z \u003d 113
Uut-278							0.24 мс	α 100%
Uut-283		263719.46	2031.4	7.2		1.0	100 мс	α 100%
Uut-284		264652.45	2038.0	7.2	6.6	1.4	0.48 з	α ≈100%
Uut-285		265584.55	2045.5	7.2	7.5	1.4	2 м	α ?, SF?
Uut-286		266517.64	2051.9	7.2	6.5	1.4	5 м	α ?, SF?
Uut-287		267449.64	2059.5	7.2	7.6		20 м	α ?, SF?
Z \u003d 114
Uuq-286	0 +	266520.33	2048.0	7.2		2.5	0.16 з	SF ≈60%, α ≈40%
Uuq-287		267453.42	2054.4	7.2	6.5	2.5	0.51 з	α ≈100%
Uuq-288	0 +	268385.02	2062.4	7.2	8.0	2.9	0.80 з	α ≈100%
Uuq-289		269317.91	2069.1	7.2	6.7		2.7 з	α ≈100%
Z \u003d 115
Uup-287		267458.11	2048.4	7.1		0.5	32 мс	α 100%
Uup-288		268390.81	2055.3	7.1	6.9	0.9	87 мс	α 100%
Uup-289		269322.50	2063.2	7.1	7.9	0.8	10 з	SF ?, α?
Uup-290		270255.30	2070.0	7.1	6.8	0.9	10 з	SF ?, α?
Uup-291		271187.09	2077.7	7.1	7.8		1 м	α ?, SF?
Z \u003d 116
Uuh-290	0 +	270258.98	2065.0	7.1		1.8	15 мс	α ≈100%
Uuh-291		271191.78	2071.7	7.1	6.8	1.8	6.3 мс	α 100%
Uuh-292	0 +	272123.07	2080.0	7.1	8.3	2.3	18 мс	α ≈100%
Uuh-293							53 мс	α ≈100%
Z \u003d 117
Uus-291		271197.37	2064.9	7.1		-0.1	10 мс	SF ?, α?
Uus-292		272129.76	2072.0	7.1	7.2	0.3	50 мс	SF ?, α?
Z \u003d 118
Uuo-294	0 +						1.8 мс	α ≈100%

На рис. 12.12 показані всі відомі найбільш важкі ізотопи з Z \u003d 110-118, отримані в реакціях синтезу із зазначенням експериментально виміряного періоду напіврозпаду. Тут же показано теоретично передбачене положення острова стабільності (Z \u003d 114, N \u003d 184).

Мал. 12.12. N-Z-діаграма елементів Z \u003d 110-118.

Отримані результати однозначно вказують на зростання стабільності ізотопів при наближенні до двічі магічного ядра (Z \u003d 114, N \u003d 184). Додавання до ядер з Z \u003d 110 і 112 7-8 нейтронів збільшує період напіврозпаду від 2.8 ас (Ds-267) до ≈ 10 с (Ds-168, Ds 271). Період напіврозпаду T 1/2 (272 Rg, 273 Rg) ≈ 4-5 мс збільшується до T 1/2 (283 Rg) ≈ 10 хв. Найбільш важкі ізотопи елементів Z \u003d 110-112 містять ≈ 170 нейтронів, що ще далеко від магічного числа N \u003d 184. Всі найбільш важкі ізотопи з Z\u003e 111 і N\u003e 172 розпадаються переважно в результаті
α-розпаду, спонтанне ділення - більш рідкісний розпад. Ці результати добре узгоджуються з теоретичними передбаченнями.
У Лабораторії ядерних реакцій ім. Г.Н. Флерова (Дубна) синтезований елемент з Z \u003d 114. Була використана реакція

Ідентифікація ядра 289 114 проводилася по ланцюжку α-розпадів. Експериментальна оцінка періоду напіврозпаду ізотопу 289 114 ~ 30 с. Отриманий результат знаходиться в хорошому злагоді з раніше виконаними розрахунками.
При синтезі 114 елемента в реакції 48 Cu + 244 Pu максимальний вихід ізотопів з Z \u003d 114 спостерігався в каналі з випаровуванням трьох нейтронів. При цьому енергії збудження складеного ядра 289 114 була 35 МеВ.
Теоретично передбачали послідовність розпадів, що відбуваються з ядром 296 116, що утворюється в реакції 248 Cm + 48 Ca → 296 116, наведена на ріс.12.13

Мал. 12.13. Схема розпаду ядра 296 -116.

Ізотоп 296 116 охолоджується в результаті випускання чотирьох нейтронів і перетворюється в ізотоп 292 116, який далі з 5% -ою вірогідністю в результаті двох послідовних e-захоплень перетворюється в ізотоп 292 114. В результаті α-розпаду (T 1/2 \u003d 85 днів ) ізотоп 292 114 перетворюється в ізотоп 288 112. Освіта ізотопу 288 112 відбувається і по каналу

Кінцеве ядро \u200b\u200b288 112, що утворюється в результаті обох ланцюжків, має період напіврозпаду близько 1 години і розпадається в результаті спонтанного ділення. Приблизно з 10% -ою вірогідністю в результаті α-розпаду ізотопу 288 114 може утворюватися ізотоп 284 112. Наведені вище періоди і канали розпаду отримані розрахунковим шляхом.
На рис. 12.14 приведена ланцюжок послідовних α-розпадів ізотопу 288 115, виміряна в експериментах в Дубні. ER - енергія ядра віддачі, імплантованого в позиційно-чутливий кремнієвий детектор. Можна відзначити гарний збіг в періоди напіврозпаду і енергіях α-розпадів в трьох експериментах, що свідчить про надійність методу ідентифікації надважких елементів за допомогою вимірювань спектрів α-частинок.

Мал. 12.14. Ланцюжок послідовних α-розпадів ізотопу 288 115, виміряна в експериментах в Дубні.

Найважчий, отриманий в лабораторних умовах елемент з Z \u003d 118, був синтезований в реакції

48 Ca + 249 Cf → 294 118 + 3n.

При енергії іонів поблизу кулонівського бар'єру спостерігалося три випадки освіти 118 елемента. Ядра 294 118 имплантировались в кремнієвий детектор і спостерігалася ланцюжок послідовних α-розпадів. Перетин освіти 118 елемента становило ~ 2 пікобарн. Період напіврозпаду ізотопу 293 118 дорівнює 120 мс.
На рис. 12.15 показана теоретично розрахована ланцюжок послідовних α-розпадів ізотопу 293 118 і наведені періоди напіврозпаду дочірніх ядер, що утворюються в результаті α-розпадів.

Мал. 12.15. Ланцюжок послідовних α-розпадів ізотопу 293 118.
Наведено середні часи життя дочірніх ядер, що утворюються в результаті α-розпадів.

Аналізуючи різні можливості освіти надважких елементів в реакціях з важкими іонами потрібно враховувати наступні обставини.

1. Необхідно створити ядро \u200b\u200bз досить великим відношенням числа нейтронів до числа протонів. Тому в якості налітаючої частки треба вибирати важкі іони, що мають велике N / Z.
2. Необхідно, щоб утворюється компаунд-ядро мало малу енергію збудження і невелику величину моменту кількості руху, так як в противному випадку буде знижуватися ефективна висота бар'єру поділу.
3. Необхідно, щоб утворюється ядро \u200b\u200bмало форму близьку до сферичної, так як навіть невелика деформація буде приводити до швидкого поділу надважкого ядра.

Вельми перспективним методом отримання надважких ядер є реакції типу 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es. На рис. 12.16 наведені оціночні перетину освіти трансуранових елементів при опроміненні прискореними іонами 238 U мішеней з 248 Cm, 249 Cf і 254 Es. У цих реакціях вже отримані перші результати по перетинах освіти елементів з Z\u003e 100. Для збільшення виходів досліджуваних реакцій товщини мішеней вибиралися таким чином, щоб продукти реакції залишалися в мішені. Після опромінення з мішені сепарованого окремі хімічні елементи. В отриманих зразках протягом декількох місяців реєструвалися продукти α-розпаду і осколки поділу. Дані, отримані за допомогою прискорених іонів урану, ясно вказують на збільшення виходу важких трансуранових елементів в порівнянні з більш легкими бомбардують іонами. Цей факт надзвичайно важливий для вирішення проблеми синтезу надважких ядер. Незважаючи на труднощі роботи з відповідними мішенями прогнози просування до великих Z виглядають досить оптимістично.

Мал. 12.16. Оцінки перетинів освіти трансуранових елементів в реакціях 238 U з 248 Cm, 249 Cf і 254 Es

Просування в область надважких ядер в останні роки виявилося приголомшливо вражаючим. Однак всі спроби виявити Острів Стабільності поки не увінчалися успіхом. Пошук його інтенсивно продовжується.
Оболочечная структура атомних ядер грає істотну роль в підвищенні стабільності надважких ядер. Магічні числа Z ≈ 114 і N ≈ 184, якщо вони дійсно існують, можуть привести до значного підвищення стабільності атомних ядер. Істотним є також те, що розпад надважких ядер відбуватиметься в результаті α-розпаду, що важливо для розробки експериментальних методів детектування та ідентифікації нових надважких ядер.

СІСТЕМАТІ3АЦІЯ, УЗАГАЛЬНЕННЯ І ПОГЛИБЛЕННЯ 3нание ПО КУРСУ ХІМІЇ

Глава II. Періодичний закон і періодична система Д.І. Менделєєва на основі вчення

про будову атома

Завдання до §§1-3 (стор. 70)

Питання № 1

Порівняйте формулювання періодичного закону, дану Д.І. Менделєєвим, з сучасної формулюванням. Поясніть, чому треба було таке зміна формулювання.

Формулювання періодичного закону, дана Д.І. Менделєєвим, свідчила: властивості хімічних елементів знаходяться в періодичній залежності від атомних мас цих елементів. Сучасна формулювання говорить: властивості хімічних елементів знаходяться в періодичній залежності від заряду ядра цих елементів. Таке уточнення потрібно, оскільки до моменту встановлення Менделєєвим періодичного закону ще не було відомо про будову атома. Після з'ясування будови атома і встановлення закономірностей розміщення електронів по електронним рівням стало ясно, що періодична повторюваність властивостей елементів пов'язана з повторюваністю будови електронних оболонок.

Питання № 2

Чому число елементів в періодах відповідає ряду чисел 2 - 8 - 18 - 32? Роз'ясніть цю закономірність з урахуванням розташування електронів по енергетичним рівням.

Електрони в атомі можуть займати s-, p-, d- і f-орбіталі. На одному електронному рівні може бути одна s-орбіталь, три р- орбіталі, п'ять d-орбіталей, сім f-орбіталей. На одній орбіталі

може перебувати не більше двох електронів. Таким чином, якщо заповнені тільки s-орбіталі, на електронному рівні знаходиться 2 електрони. Якщо заповнені s- і р-орбіталі, на одному електронному рівні знаходиться 2 + 6 \u003d 8 електронів. Якщо заповнені s-, p- і d- орбіталі, на електронному рівні знаходиться 2 + 6 + 10 \u003d 18 електронів. Нарешті, якщо заповнені s-, p-, d-, і f-орбіталі, на електронному рівні знаходиться 2 + 6 + 10 + 14 \u003d 32 електрона. Таким чином, число елементів в періодах відповідає максимально можливого числа електронів на електронному рівні.

Питання № 3

На основі теорії будови атомів поясніть, чому групи елементів розділені на головні і побічні.

В елементах головних підгруп періодичної системи елементів відбувається заповнення електронами орбіталей зовнішнього електронного рівня. В елементах побічних підгруп відбувається заповнення електронами орбіталей передостаннього електронного рівня.

Питання № 4

За якими ознаками розрізняють s-, p-, d- і f-моменти?

В атомах s-елементів відбувається заповнення s-орбіталей, в атомах р-елементів заповнюються р-орбіталі, в атомах d-елементів

- d-орбіталі і в атомах f-елементів - f-орбіталі.

Питання № 5

Користуючись таблицею періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва, складіть схеми розташування електронів по орбіталях і енергетичним рівням в атомах елементів ванадію V, нікелю Ni і миш'яку As. Які з них відносяться до р-елементів і які - до d-елементів та чому?

Атом ванадію:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2

Атом нікелю: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2

Атом миш'яку: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3

В атомах ванадію і нікелю заповнюється 3d-підрівень, тому їх відносять до d-елементів. В атомі миш'яку заповнюється 4рподуровень, тобто миш'як є р-елементом.

Питання № 6

Роз'ясніть, чому хімічний знак водню зазвичай поміщають в головній підгрупі I групи і в головній підгрупі VII групи.

В атомі водню один s-електрон на зовнішній (і єдиною) електронній оболонці, як і у атомів лужних металів. Тому водень розміщують в першій групі періодичної системи. З іншого боку, для заповнення зовнішньої електронної оболонки атома водню не вистачає одного електрона, як і атомам галогенів, тому водень поміщають також в головну підгрупу VII групи періодичної системи.

Питання № 7

На основі закономірностей розміщення електронів по орбіталях поясніть, чому лантаноїди і актиноїди володіють схожими хімічними властивостями.

В атомах лантаноїдів і актиноїдів відбувається заповнення третього зовні електронного рівня. Оскільки хімічні властивості головним чином залежать від електронів зовнішньої оболонки, то лантаноїди і актиноїди дуже схожі за властивостями.

Питання № 8

Назвіть відомі вам штучно отримані елементи, вкажіть їх місце в таблиці періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва і накресліть схеми, від-

ража розташування електронів по орбіталях в атомах цих елементів.

Чи не зустрічаються в природі і можуть бути отримані тільки штучно технеций (№ 43), прометий (№ 61), астат (№ 85), францій (№ 87) і трансуранові елементи, тобто елементи знаходяться в періодичній системі після урану (з номерами 93 і більше).

Електронні схеми техніці, прометия, астату і франція:

43 Тс 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d5 5s2

61 Pm 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f5 5s2 5p6 6s2

85 At 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p5 87 Fr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s1

Електронна схема першого з трансуранових елементів - нептунію:

93Np

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f4 6s2 6p6 6d1 7s2

Питання № 9

Поясніть сутність поняття «валентність» з точки зору сучасних уявлень про будову атомів і утворення хімічного зв'язку.

Валентність дорівнює числу хімічних зв'язків, які атом даного елемента може утворити з атомами інших елементів. В освіті хімічних зв'язків беруть участь електрони зовнішнього електронного рівня. Валентність можна визначити також як число електронів, які атом даного хімічного елемента може надати для утворення хімічних зв'язків з атомами інших елементів.

Питання № 10

Чому чисельне значення валентності не завжди збігається з числом електронів на зовнішніх енергетичних рівнях?

Освіта хімічних зв'язків можливо при наявності в атомі неспарених електронів. У багатьох елементах не всі електрони зовнішнього електронного рівня є неспареними.

Наприклад, в атомах кисню і сірки по шість електронів на зовнішньому рівні, але з них тільки два неспарених:

16S ↓

Однак, в атомі сірки на зовнішньому електронному рівні є ще порожні 3d-орбіталі, на які можуть переходити електрони з 3s- і 3р-орбіталей, в результаті в атомі сірки стає шість неспарених електронів:

16S ↓

Тому максимальна валентність сірки дорівнює шести, тобто збігається з числом електронів на зовнішньому електронному рівні. В атомі кисню на другому рівні немає d-орбіталей, тому немає можливості для розпарювання електронів, і валентність кисню не може бути більше двох, тобто не дорівнює числу електронів на зовнішньому рівні.

Питання № 11

Чому максимальна валентність елементів 2-го періоду не може перевищити число 4?

В атомах елементів другого періоду може бути не більше 4 неспарених електронів, так як на другому електронному рівні є одна s-орбіталь і три р-орбіталі. Валентність дорівнює числу неспарених електронів, тому валентність елементів другого періоду не може бути більше 4.

Питання № 12

Складіть електронні схеми, що відображають валентність азоту в азотній кислоті і валентність вуглецю і кисню в оксиді вуглецю (II).

а) Молекула оксиду вуглецю. Будова електронних оболонок атомів вуглецю і кисню:

У молекулі оксиду вуглецю дві зв'язку утворені за рахунок двох неспарених електронів атома вуглецю і двох неспарених електронів атома кисню. У атома кисню є ще пара електронів на 2р-орбіталі, а у атома вуглецю - вільна 2р-орбі- таль. Пара електронів переходить від атома кисню до атому вуглецю, утворюють донорно-акцепторні зв'язок. Електронну формулу оксиду вуглецю (II) можна зобразити так:

(Стрілочкою позначена донорно-акцепторні зв'язок).

б) Молекула азотної кислоти. Електронні схеми атомів водню, кисню та азоту:

Атом водню утворює за рахунок єдиного електрона зв'язок з атомом кисню. Другий електрон атома кисню бере участь в утворенні зв'язку з атомом азоту:

У атома азоту залишається два неспарених електрона, і він утворює дві зв'язку з другим атомом кисню:

H O N O

У атома азоту залишилася ще електронна пара на2s-орбіталі.

В третьому атомі кисню відбувається спарювання електронів, і утворюється вільна орбіталь:

Пара електронів від атома азоту переходить на вивільнену орбиталь атома кисню і утворюється донорно-акцепторні зв'язок:

Питання № 13

Чому за сучасними уявленнями поняття про валентності не застосовується до іонних сполук?

Валентність дорівнює числу утворених атомом зв'язків і залежить від числа електронів на зовнішньому електронному рівні. Іонні сполуки складаються з позитивно і негативно заряджених іонів, які утримуються разом силами електричного тяжіння. У іонних з'єднаннях число зв'язків між іонами зави

сит від будови кристалічної решітки, може бути різним і не пов'язане з числом електронів на зовнішньому електронному рівні.

Питання № 14

Які закономірності спостерігаються у зміні атомних радіусів в періодах зліва направо і при переході від одного періоду до іншого?

У періодах атомні радіуси зменшуються зліва направо. Це пов'язано з тим, що заряд ядра збільшується і електрони сильніше притягуються до ядра, електронна оболонка як би стискається. У групах радіуси атомів збільшуються зверху вниз, оскільки збільшується число електронних оболонок.

Питання № 15

Згадайте формулювання періодичного закону, дану Д.І. Менделєєвим, і сучасну формулювання цього закону. На конкретних прикладах підтвердіть, що періодично змінюються не тільки властивості хімічних елементів, але і форми і властивості їх сполук.

Формулювання періодичного закону, дана Д.І. Менделєєвим, свідчила: властивості хімічних елементів знаходяться в періодичній залежності від атомних мас цих елементів. Сучасна формулювання говорить: властивості хімічних елементів знаходяться в періодичній залежності від заряду ядра цих елементів. Періодично змінюються також і властивості з'єднань хімічних елементів. Наприклад, оксиди всіх металів головної підгрупи I групи (Li2 О, Na2 O, К2 О, Rb2 О, Cs2 O) виявляють основні властивості, а оксиди всіх елементів головної підгрупи IV групи (СО2, SiО2, GeO2 SnO2, PbO2) - кислотні властивості .

ν (SO2) \u003d

M (SO2)

Оскільки в реакції виходять SO2 і Н2 О, то в вихідну речовину містяться можуть тільки S, Н і О. Тоді вихідна речовина можна схематично зобразити формулою Sх Ну Оz. Тоді рівняння реакції запишеться

		x + y

В 0,02 моль води міститься 0,02 2 \u003d 0,04 моль атомів водню. В 0,02 моль оксиду сірки міститься 0,02 моль атомів водню. Обчислимо масу водню і сірки в речовині:

m (Н) \u003d n (Н) М (Н) \u003d 0,04 моль 1 г / моль \u003d 0,04 м

m (S) \u003d n (S) M (S) \u003d 0,02 моль 32 г / моль \u003d 0,64 м

Маса сірки і водню дорівнює 0,64 + 0,04 \u003d 0,68 г, тобто дорівнює масі речовини, значить в речовині міститься інших елементів, крім сірки і водню. На 0,04 моль водню доводиться 0,02 моль сірки, тобто на 2 атома водню припадає 1 атом сірки, найпростіша формула речовини H2 S, це сірководень.

Відповідь: сірководень H2 S.

3адача № 2

Через розчин, що містить 10 г гідроксиду натрію, пропустили 20 г сірководню. Яка сіль утворилася при цьому? Визначте її масу і кількість.

Можливе утворення двох солей - сульфіду натрію за рівнянням (1) і гидросульфида натрію за рівнянням (2).

2NaOH + H2 S \u003d Na2 S + 2H2 O
NaOH + Н3 8 \u003d NaHS + H2 O

Обчислимо молярні маси гідроксиду натрію і сірководню:

M (NaOH) \u003d 23 + 16 + 1 \u003d 40 г / моль

M (H2 S) \u003d 1 2 + 32 \u003d 34 г / моль

Обчислимо кількість речовини гідроксиду натрію і сірководню:

ν (NaOH) \u003d
ν (H2 S) \u003d	m (H2 S)
	M (H2 S)

За рівняння (2) 1 моль гідроксиду натрію реагує з 1 моль сірководню, значить для реакції з 0,59 моль сірководню потрібно 0,59 моль гідроксиду натрію, а за умовою взяли тільки 0,25 моль. Отже, сірководень узятий в надлишку, і утворюється гидросульфид натрію, розрахунок ведемо по гідроксиду натрію. З 1 моль гідроксиду натрію за рівнянням утворюється 1 моль гидросульфида натрію, отже з 0,25 моль гідроксиду натрію вийде 0,25 моль гидросульфида натрію.

Обчислимо молярну масу гидросульфида натрію:

M (NaHS) \u003d 23 + 1 + 32 \u003d 56 г / моль

Обчислимо масу гидросульфида натрію:

m (NaHS) \u003d ν (NaHS) M (NaHS) \u003d 0,25 моль 56 г / моль \u003d 14 м

Відповідь: вийде 0,25 моль (14 г) гидросульфида натрію.

3адача № 3

Скільки оксиду алюмінію в грамах можна отримати з 100 г кристалогідрату хлориду алюмінію АlCl3 6Н2 О?

Варіант № 17288

При виконанні завдань з короткою відповіддю впишіть в поле для відповіді цифру, яка відповідає номеру правильної відповіді, або число, слово, послідовність літер (слів) або цифр. Відповідь слід записувати без пробілів і будь-яких додаткових символів. Дробову частину відокремлюйте від цілої десяткової коми. Одиниці вимірювань писати не потрібно.

Якщо варіант заданий учителем, ви можете вписати або завантажити в систему відповіді до завдань з розгорнутою відповіддю. Учитель побачить результати виконання завдань з короткою відповіддю і зможе оцінити завантажені відповіді до завдань з розгорнутою відповіддю. Виставлені вчителем бали відобразяться у вашому статистикою.

Версія для друку і копіювання в MS Word

З курсу хімії Вам відомі такі способи розділення сумішей: відстоювання, фільтрування, дистиляція (перегонка), дія магнітом, випарювання, кристалізація. На малюнках 1-3 представлені приклади використання деяких з перерахованих способів.

Мал. 1	Мал. 2	Мал. 3

Які з названих способів поділу сумішей можна застосувати для очищення:

1) етанолу і води;

2) води і піску?

Запишіть в таблицю номер малюнка і назва відповідного способу поділу суміші.

На малюнку зображена схема розподілу електронів по енергетичним рівням атома деякого хімічного елемента.

На підставі запропонованої схеми виконайте наступні завдання:

1) визначте хімічний елемент, атом якого має таке електронна будова;

2) вкажіть номер періоду і номер групи в періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва, в яких розташований цей елемент;

3) визначте, до металів або неметалів відноситься проста речовина, яке утворює цей хімічний елемент.

Відповіді запишіть у таблицю.

Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва - багате сховище інформації про хімічні елементи, їх властивості та властивості їх сполук, про закономірності зміни цих властивостей, про способи отримання речовин, а також про знаходження їх в природі. Так, наприклад, відомо, що зі збільшенням порядкового номера хімічного елемента в періодах радіуси атомів зменшуються, а в групах збільшуються.

З огляду на ці закономірності, розташуйте в порядку збільшення радіусів атомів наступні елементи: Запишіть позначення елементів в потрібній послідовності.

У відповіді вкажіть позначення елементів розділяючи &. Наприклад, 11 & 22.

відповідь:

У наведеній нижче таблиці перераховані характерні властивості речовин, які мають молекулярне та іонне будова. Характерні властивості речовин

Використовуючи дану інформацію, визначте, яке будова мають речовини йодоводород і карбонат
кальцію

Запишіть відповідь у відведеному місці:

1) йодоводород

2) карбонат кальцію

Встановіть, до якого класу / групи належать неорганічні речовини, формули яких вказані в таблиці. У порожні клітинки таблиці впишіть назви груп / класів, до яких відноситься дана речовина.

клас / група
Формула речовини

1) Складіть обумовлений в тексті молекулярне рівняння реакції отримання заліза з гематиту.

2) Чи залежить характеристика отриманого заліза кількості який додається коксу?

1) Складіть молекулярне рівняння реакції заліза і азотної кислоти.

2) Яким чином легування за допомогою інших металів дозволяє поліпшити хімічну стійкість заліза?

Прочитайте наступний текст і виконайте завдання 6-8.

Залізо один з найбільш використовуваних металів людиною. Його застосовується як у важкій так і в легкій промисловості, наприклад в будівництві, сфері оборони, в сільському господарстві і т. Д.

Залізо в промисловості отримують з залізної руди, яка в основному складається з гематиту (Fe 2 O 3). Для цього в доменну піч поміщають руду, кокс (С), який переходить при нагріванні з чадний газ і додаткові добавки, які дозволяють позбавлятися від небажаних домішок.

Отримане таким чином залізо не часто використовують в чистому вигляді, так як воно хімічно нестійка і зазвичай його в процесі виробництва легируют різними добавками, наприклад нікелем. Якщо цього не робити сталь може окислюватися на повітрі при сильній вологості або температури, а також вона добре реагує з кислотами.

Також для захисту поверхні металу часто використовують техніку електрохімічної або хімічної пасивації. Залізо, наприклад можна пасивувати за допомогою концентрованої азотної або сірчаної кислоти, проте розбавлені кислоти добре реагують з металом.

Рішення завдань із розгорнутою відповіддю не перевіряються автоматично.
На наступній сторінці вам буде запропоновано перевірити їх самостійно.

1) Складіть скорочене іонне рівняння реакції між залізом і азотною кислотою.

2) Як пассивация допомагає поліпшити хімічну стійкість металу?

Прочитайте наступний текст і виконайте завдання 6-8.

Залізо один з найбільш використовуваних металів людиною. Його застосовується як у важкій так і в легкій промисловості, наприклад в будівництві, сфері оборони, в сільському господарстві і т. Д.

Залізо в промисловості отримують з залізної руди, яка в основному складається з гематиту (Fe 2 O 3). Для цього в доменну піч поміщають руду, кокс (С), який переходить при нагріванні з чадний газ і додаткові добавки, які дозволяють позбавлятися від небажаних домішок.

Отримане таким чином залізо не часто використовують в чистому вигляді, так як воно хімічно нестійка і зазвичай його в процесі виробництва легируют різними добавками, наприклад нікелем. Якщо цього не робити сталь може окислюватися на повітрі при сильній вологості або температури, а також вона добре реагує з кислотами.

Також для захисту поверхні металу часто використовують техніку електрохімічної або хімічної пасивації. Залізо, наприклад можна пасивувати за допомогою концентрованої азотної або сірчаної кислоти, проте розбавлені кислоти добре реагують з металом.

Рішення завдань із розгорнутою відповіддю не перевіряються автоматично.
На наступній сторінці вам буде запропоновано перевірити їх самостійно.

Дана схема окислювально-відновної реакції:

1. Складіть електронний баланс цієї реакції.

2. Вкажіть окислювач і відновник.

3. Розставте коефіцієнти в рівнянні реакції.

Рішення завдань із розгорнутою відповіддю не перевіряються автоматично.
На наступній сторінці вам буде запропоновано перевірити їх самостійно.

Дана схема перетворень: → → →

Напишіть молекулярні рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити зазначені перетворення.

Рішення завдань із розгорнутою відповіддю не перевіряються автоматично.
На наступній сторінці вам буде запропоновано перевірити їх самостійно.

Установіть відповідність між класом органічних речовин і формулою його представника: до кожної позиції, позначеної буквою, підберіть відповідну позицію, позначену цифрою.

технецій

техніці -я; м. [Від грец. technetos - штучний] Хімічний елемент (Tc), сріблясто-сірий радіоактивний метал, одержуваний з відходів атомної промисловості.

◁ Технеціевий, -а, -е.

технеций

(Лат. Technetium), хімічний елемент VII групи періодичної системи. Радіоактивний, найбільш стійкі ізотопи 97 Тс і 99Тс (період напіврозпаду відповідно 2,6 · 10 6 і 2,12 × 10 5 років). Перший штучно отриманий елемент; синтезований італійськими вченими Е. Сегре і К. Перрье (С. Perriez) в 1937 бомбардуванням ядер молібдену дейтронами. Названий від грецького technētós - штучний. Сріблясто-сірий метал; щільність 11,487 г / см 3, t пл 2200 ° C. У природі знайдений в незначних кількостях в уранових рудах. Спектрально виявлений на Сонце і деяких зірках. Отримують з відходів атомної промисловості. Компонент каталізаторів. ізотоп 99 m Тс використовують в діагностиці пухлин головного мозку, при дослідженнях центральної і периферичної гемодинаміки.

техніці

Техніці (лат. Technetium, від грецького technetos - штучний), Тс (читається «технеций»), перший штучно отриманий радіоактивний хімічний елемент, атомний номер 43. Стабільних ізотопів не має. Найбільш довгоживучі радіоізотопи: 97 Tc (Т 1/2 2,6 · 10 6 років, електронний захват), 98 Tc (Т 1/2 1,5 · 10 6 років) і 99 Tc (Т 1/2 2,12 · 10 5 років). Практичне значення має короткоживучий ядерний ізомер 99m Тс (Т 1/2 6,02 години).
Конфігурація двох зовнішніх електронних шарів 4s 2 p 6 d 5 5s 2. Cтепени окислення від -1 до +7 (валентності I-VII); найбільш стійка +7. Рaсположен в групі VIIB в 5 періоді періодичної системи елементів. Радіус атома 0,136 нм, і вона Тс 2+ - 0,095 нм, і вона Тс 4+ - 0,070 нм, і вона Тс 7+ - 0,056 нм. Енергії послідовної іонізації 7,28, 15,26, 29,54 еВ. Електронегативність за Полінгом (см. Полінг Лайнус) 1,9.
Д. І. Менделєєв (см. МЕНДЕЛЄЄВ Дмитро Іванович) при створенні періодичної системи залишив в таблиці для техніці - важкого аналога марганцю ( «екамарганца») порожню клітину. Технецій був отриманий в 1937 К. Пер'є і Е. Сегре при бомбардуванні молібденової пластинки дейтронами (см. дейтроні). У природі технеций зустрічається в незначних кількостях в уранових рудах, 5 · 10 -10 г на 1 кг урану. Спектральні лінії техніці виявлені в спектрах Сонця та інших зірок.
Технецій виділяють з суміші продуктів поділу 235 U - відходів ядерної промисловості. При переробці відпрацьованого ядерного пального технеций витягають методами іонного обміну, екстракції і дрібного осадження. Металевий технеций отримують відновленням його оксидів воднем при 500 ° C. Світове виробництво техніці досягає декількох тонн в рік. Для дослідницьких цілей використовують короткоживучі радіонукліди техніці: 95m Тс ( Т 1/2 \u003d 61 добу), 97m Тс (Т 1/2 \u003d 90 діб), 99m Tc.
Технецій - сріблясто-сірий метал, з гексагональної гратами, а\u003d 0,2737 нм, з \u003d0,4391 нм. Температура плавлення 2200 ° C, кипіння 4600 ° C, щільність 11,487 кг / дм 3. За хімічними властивостями технецій схожий на реній. Значення стандартних електродних потенціалів: пари Тс (VI) / Тс (IV) 0,83 В, пари Тс (VII) / Тс (VI) 0,65В, пари Тс (VII) / Тс (IV) 0,738 В.
При горінні Tc в кисні (см. КИСЛОРОД) утворюється жовтий вищий кислотний оксид Тс 2 Про 7. Розчин його в воді - технеціевая кислота НТсО 4. При випаровуванні її утворюються темно-коричневі кристали. Солі технеціевой кислоти - пертехнати (пертехнат натрію NaTcO 4, пертехнат калію KTcO 4, пертехнат срібла AgTcO 4). При електролізі розчину технеціевой кислоти виділяється діоксид ТСО 2, який при нагріванні в кисні перетворюється в Тс 2 Про 7.
Взаємодіючи з фтором, (см. ФТОР) Tc утворює золотисто-жовті кристали гексафториду техніці ТсF 6 в суміші з пентафторид TcF 5. Отримано оксифториди техніці TcOF 4 і TcO 3 F. Хлорування техніці дає суміш гексахлорід TcCl 6 і тетрахлорида TcCl 4. Синтезовані оксихлориди техніці ТСО 3 Сl і ТсОСl 3. відомі сульфіди (см. сульфід) техніці Tc 2 S 7 і TcS 2, карбоніл Tc 2 (CO) 10. Tc реагує з азотною, (см. АЗОТНА КИСЛОТА) концентрованої сірчаної (см. СІРЧАНА КИСЛОТА) кислотами і царською горілкою (см. ЦАРСКАЯ ГОРІЛКА). Пертехнати використовуються як інгібітори корозії маловуглецевої сталі. ізотоп 99 m Tc застосовується в діагностиці пухлин головного мозку, при дослідженні центральної і периферичної гемодинаміки (см. гемодинаміка).

енциклопедичний словник. 2009 .

Синоніми:

Дивитися що таке "технецій" в інших словниках:

Таблиця нуклідів Загальні відомості Назва, символ Технецій 99, 99Tc нейтронів 56 Протонів 43 Властивості нукліда Атомна маса 98,9062547 (21) ... Вікіпедія

- (символ Тс), сріблясто сірий метал, РАДІОАКТИВНИЙ ЕЛЕМЕНТ. Вперше був отриманий в 1937 р бомбардуванням ядер МОЛІБДЕНУ дейтронами (ядрами атомів дейтерію) і був першим елементом, синтезованим в циклотроні. Технецій виявлений в продуктах ... ... Науково-технічний енциклопедичний словник

техніці - штучно синтезований радіоактивний хімічний. елемент, символ Тс (лат. Technetium), ат. н. 43, ат. м. 98,91. Т. отримують в досить великих кількостях при розподілі урану 235 в ядерних реакторах; вдалося отримати близько 20 ізотопів Т. Один з ... ... Велика політехнічна енциклопедія

- (Technetium), Tc, штучний радіоактивний елемент VII групи періодичної системи, атомний номер 43; метал. Отримано італійськими вченими К. Перрье і Е. Сегре в 1937 ... сучасна енциклопедія

- (лат. Technetium) Тс, хімічний елемент VII групи періодичної системи, атомний номер 43, атомна маса 98,9072. Радіоактивний, найбільш стійкі ізотопи 97Тс і 99Тс (період напіврозпаду відповідно 2,6.106 і 2,12.105 років). Перший ... ... Великий Енциклопедичний словник

- (лат. Technetium), Tc радиоакт. хім. елемент VII групи періодичної. системи елементів Менделєєва, ат. номер 43, перший з штучно отриманих хімічних. елементів. Наїб. довгоживучі радіонукліди 98Tc (T1 / 2 \u003d 4,2 · 106 років) і доступний в помітних кол ... ... фізична енциклопедія

Сущ., Кол під синонімів: 3 метал (86) екамарганец (1) елемент (159) Словник синонімів ... Словник синонімів

технецій - (Technetium), Tc, штучний радіоактивний елемент VII групи періодичної системи, атомний номер 43; метал. Отримано італійськими вченими К. Перрье і Е. Сегре в 1937. ... Ілюстрований енциклопедичний словник

43 Молібден ← Технецій → Рутеній ... Вікіпедія

- (лат. Technetium) Ті, радіоактивний хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 43, атомна маса 98, 9062; метал, ковкий і пластичний. Існування елемента з атомним номером 43 було ... ... Велика Радянська Енциклопедія

книги

• Елементи. Чудовий сон професора Менделєєва, Курамшин Аркадій Іскандеровіч, Який хімічний елемент названий на честь гоблінів? Скільки разів був "відкритий" технецій? Що таке "трансферміевие війни"? Чому колись навіть вчені мужі плутали марганець з магнієм і свинець з ... Категорія: Хімічні науки Серія: научпоп Рунета Видавець: АСТ,
• Елементи: чудовий сон професора Менделєєва, Курамшин А., Який хімічний елемент названий на честь гоблінів? Скільки разів був «відкритий» технеций? Що таке «трансферміевие війни»? Чому колись навіть вчені мужі плутали марганець з магнієм і свинець з ... Категорія:

До кінця XIX століття все хімічні елементи здавалися сталими і неподільними. Чи не виникало питання про те, як можна перетворити незмінні елементи. Але відкриття радіоактивності перевернуло відомий нам світ і проклало шлях до відкриття нових речовин.

відкриття радіоактивності

Честь відкриття перетворення елементів належить французькому фізику Антуану Беккерелю. Для одного хімічного досвіду йому знадобилися кристали сульфату ураніл-калію. Він загорнув речовина в чорний папір і поклав пакет біля фотопластинки. Після проявлення плівки вчений побачив на знімку обриси кристалів уранила. Незважаючи на щільний шар паперу, вони були добре помітні. Беккерель кілька разів повторював цей досвід, але результат виявлявся тим же: обриси кристалів, що містять уран, чітко просвічувалися на фотографічних пластинках.

Результати відкриття Беккерель оприлюднив на черговій нараді, яку проводила Паризька академія наук. Його доповідь починався словами про «невидиму радіації». Так він описував результати своїх експериментів. Після цього в ужиток фізиків і увійшло поняття радіації.

досліди Кюрі

Результати спостережень Беккереля зацікавили французьких вчених Марію і Поля Кюрі. Вони справедливо вважали, що радіоактивними властивостями міг володіти не тільки уран. Дослідники помітили, що залишки руди, з яких добувається ця речовина, все ще мають високу радіоактивність. Пошуки елементів, що відрізняються від вихідних, призвели до відкриття речовини з властивостями, аналогічними урану. Новий радіоактивний елемент отримав найменування полоній. Таку назву Марія Кюрі дала речовини в честь своєї батьківщини - Польщі. Слідом за цим був відкритий радій. Радіоактивний елемент виявився продуктом розпаду чистого урану. Після цього в хімії почалася ера нових, раніше не зустрічаються в природі хімічних речовин.

елементи

Велика частина відомих на сьогоднішній день ядер хімічних елементів нестабільна. Згодом такі сполуки мимовільно розпадаються на інші елементи і різні дрібні частки. Більш важкий елемент-батько в співтоваристві фізиків отримав назву вихідного матеріалу. Продукти, що утворюються при розкладанні речовини, називаються дочірніми елементами або продуктами розпаду. Сам процес супроводжується викидом різних радіоактивних частинок.

ізотопи

Нестабільність хімічних елементів можна пояснити існуванням різних ізотопів одного і того ж речовини. Ізотопи - це різновиди деяких елементів періодичної системи з однаковими властивостями, але з різним числом нейтронів в ядрі. Дуже багато рядових хімічні речовини мають хоча б один ізотоп. Те, що ці елементи широко поширені і добре вивчені, підтверджує, що вони знаходяться в стабільному стані як завгодно довго. Але кожен з цих «довгоживучих» елементів містить ізотопи. Ядра їх вчені отримують в процесі проведених в лабораторних умовах реакцій. Штучний радіоактивний елемент, що отримується синтетичним шляхом, в стабільному стані довго існувати не може і з часом розпадається. Процес цей може йти трьома шляхами. За назвою елементарних частинок, які є побічними продуктами термоядерної реакції, всі три види розпаду отримали свої імена.

Альфа-розпад

Радіоактивний хімічний елемент може перетворитися за першою схемою розпаду. В цьому випадку з ядра вилітає альфа-частинки, енергія якої досягає 6 млн еВ. При детальному вивченні результатів реакції було встановлено, що ця частка є атом гелію. Вона забирає з ядра два протона, тому що вийшов радіоактивний елемент матиме в періодичній системі атомний номер на дві позиції нижче, ніж у речовини-батька.

Бета-розпад

Реакція бета-розпаду супроводжується випромінюванням одного електрона з ядра. Поява цієї частки в атомі пов'язано з розпадом нейрона на електрон, протон і нейтрино. Оскільки електрон залишає ядро, радіоактивний хімічний елемент збільшує свій атомний номер на одну одиницю і стає важчим за свого батька.

Гамма-розпад

При гамма-розпаді ядро \u200b\u200bвиділяє пучок фотонів з різною енергією. Ці промені і прийнято називати гамма-випромінюванням. При цьому процесі радіоактивний елемент не видозмінюється. Він просто втрачає свою енергію.

Сама по собі нестабільність, якою володіє той чи інший радіоактивний елемент, абсолютно не означає, що при наявності певної кількості ізотопів наше речовина раптом зникне, виділивши при цьому колосальну енергію. В реальності розпад ядра нагадує приготування попкорна - хаотичний рух зерен кукурудзи на сковорідці, причому абсолютно невідомо, яке з них розкриється першим. Закон реакції радіоактивного розпаду може гарантувати тільки те, що за певний відрізок часу з ядра вилетить кількість частинок, пропорційне числу що залишилися в ядрі нуклонів. Мовою математики цей процес може бути описаний такою формулою:

Тут на обличчя пропорційна залежність числа нуклонів dN, які покидають ядро \u200b\u200bза період dt, від числа всіх наявних в ядрі нуклонів N. Коефіцієнт λ є константу радіоактивності розпадається речовини.

Число нуклонів, що залишилися в ядрі в момент часу t, описується формулою:

N \u003d N 0 e -λt,

в якій N 0 - число нуклонів в ядрі на початку спостереження.

Наприклад, радіоактивний елемент галоген з атомним номером 85 був відкритий лише в 1940 році. Період напіврозпаду його досить великий - 7,2 години. Вміст радіоактивного галогену (астату) на всій планеті не перевищує одного грама чистого речовини. Таким чином, за 3,1 години кількість його в природі має, по ідеї, зменшитися вдвічі. Але постійні процеси розпаду урану і торію дають початок новим і новим атомам астату, хоча і в дуже маленьких дозах. Тому кількість його в природі залишається стабільним.

Період напіврозпаду

Константа радіоактивності служить для того, щоб з її допомогою можна було визначити, наскільки швидко розпадеться досліджуваний елемент. Але для практичних завдань фізики частіше використовують величину, звану періодом напіврозпаду. Цей показник повідомляє, за який час речовина втратить рівно половину своїх нуклонів. Для різних ізотопів цей період варіюється від крихітних часток секунди до мільярдів років.

Важливо розуміти, що час в цьому рівнянні не складається, а множиться. Наприклад, якщо за проміжок часу t речовина втратило половину своїх нуклонів, то за термін в 2t воно втратить ще половину від решти - тобто одну четверту від початкового кількості нуклонів.

Виникнення радіоактивних елементів

Природним чином радіоактивні речовини утворюються у верхніх шарах атмосфери Землі, в іоносфері. Під дією космічного випромінювання газ на великій висоті зазнає різні зміни, які перетворюють стабільна речовина в радіоактивний елемент. Газ, найбільш поширений в нашій атмосфері - N 2, наприклад, зі стійкого ізотопу азот-14 перетворюється в радіоактивний ізотоп вуглецю-14.

У наш час набагато частіше радіоактивний елемент виникає в ланцюзі рукотворних реакцій атомного ділення. Так називають процеси, в яких ядро \u200b\u200bречовини-батька розпадається на два дочірніх, а після - на чотири радіоактивних «онучатих» ядра. Класичний приклад - ізотоп урану 238. Його період напіврозпаду становить 4,5 мільярда років. Практично стільки ж існує наша планета. Після десяти етапів розпаду радіоактивний уран перетворюється в стабільний свинець 206. Штучно отриманий радіоактивний елемент по свої властивостями нічим не відрізняється від свого природного побратима.

Практичне значення радіоактивності

Після Чорнобильської катастрофи багато хто всерйоз заговорили про згортання програм розвитку атомних електростанцій. Але в побутовому плані радіоактивність приносить людству величезну користь. Вивченням можливостей її практичного застосування займається наука радіографія. Наприклад, радіоактивний фосфор вводиться пацієнтові для отримання повної картини кісткових переломів. Ядерна енергія служить також для вироблення тепла та електроенергії. Можливо, в подальшому нас чекають нові відкриття і в цій дивовижній області науки.