Новости химической науки > Существование 117-го элемента подтверждено

Объявление о подтверждении синтеза элемента №117, элемента, который еще должен получить свое название, позволяет заполнить еще одну «пустую клетку» Периодической системы.

В 2010 году коллектив, состоящий из российских и американских ученых, сообщил о синтезе элемента со 117 протонами в ядре, заполнив клетку, оставшуюся пустой после сообщения о синтезе элемента №118, прозвучавшего четырьмя годами ранее. Однако для того, чтобы элемент занял полноправное место в Периодической системе и получил название, правила Международного Союза по Прикладной и Теоретической Химии (ИЮПАК) требуют подтверждения факта синтеза элементами независимыми исследовательскими группами, а пока это не произошло, элемент называют его «рабочим названием» – унунсептий (ununseptium, номер 117). И вот, через четыре года такое подтверждение, кажется, появилось.

Как отмечает профессор Дэвид Хинде (David Hinde) из Австралийского Национального Университета, синтез элемента 117 открывает новые границы возможностей – именно поэтому получение и идентификация нескольких атомов этого элемента может рассматриваться как своего рода триумф.

Цепочки распада, соответствующие элементу с зарядом ядра 117 и массовым числом 294. Продемонстрированы экспериментально зафиксированные значения энергий в МэВ для всех событий, приведены оцифрованные следы всех событий. Энергии реконструированных α-частиц обозначены звездочкой (*). Клетки с черными треугольниками соответствуют событиям, наблюдавшимся в процессе отключения луча. Энергии α-распадов, определенные теоретически (в МэВ) приведены слева. (Рисунок из Phys. Rev. Lett., 2014, 112, 172501, DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.172501)

Хинде участвовал в работе группы исследователей из немецкой лаборатории GSI, которым удалось провести слияние нуклидов ⁴⁸Ca и ²⁴⁹Bk. Это не простая задача – берклий-249 довольно сложно получить, а период полураспада этого нуклида составляет 320 дней, поэтому не следует затягивать с очисткой полученного препарата, его перевозкой и использованием в дочерних экспериментах. Ядро элемента 117, результат слияния ядер ⁴⁸Ca и ²⁴⁹Bk, как и все трансурановые элементы, отличается крайне низкой устойчивостью. Наблюдая испускание α-частиц, исследователи сделали вывод о существовании двух цепочек распада, обе из которых стартовали с ядра ²⁹⁴₁₁₇Uus, атома, содержащего 117 протонов и 177 нейтронов. В одной цепочке образуются нуклиды ²⁷⁰Db и ²⁶⁶Lr, в другой происходит образование другого изотопа лоуренсия – ²⁷⁰Lr (стоит отметить, что это ядро на настоящий момент также является самым тяжелым из обнаруженных изотопов лоуренсия).

Процесс синтеза унунилсептия был достаточно сложной экспериментальной задачей – из более чем 10¹⁹ ядер ⁴⁸Сa, который сам по себе представляет неординарный нуклид кальция, направленных в мишень из берклия, только 4 атома смогло прореагировать с ядрами ²⁴⁹Bk, в результате чего было получено 4 ядра ²⁹⁴₁₁₇Uus. Тем не менее, Хинде уверен, что такое количество атомов и подробное описание эксперимента наряду с цепочками распадов может служить достаточным доказательством для существования элемента № 117, а также запустит процесс признания его IUPAC и присвоения ему уже постоянного, а не рабочего названия и символа.

Элемента № 117 является одним из шести, о синтезе которых было заявлено в ходе исследований, в которых принимал участие ОИЯИ в Дубне. Факт синтеза элементов 114 и 116 был уже подтвержден пару лет назад, они получили названия флеровий (Fl) и ливерморий (Lv) соответственно, существование элементов с номерами 113, 115 и 118 и возможность их синтеза еще следует подтвердить, правда заявления о подтверждении синтеза ядер со 113 и 115 протонами уже высказывались.

Очевидно, что четыре атома элемента 117 не могут позволить собрать какую-то информацию о его химических свойствах. Формально он относится к галогенам, еще одно из его рабочих названий – эка-астат, однако не следует забывать, что во-первых, при движении вниз по группе металличность растет, и для унунсептия–эка-астата вполне более выгодной может оказаться отдача электронов, а во вторых –по мере увеличения заряда ядра в тяжелых атомах электроны этих атомов значительно увеличивают свою скорость, и их параметры уже не могут адекватно оцениваться без применения специальной теории относительности (так называемые релятивистские элементы), что, в свою очередь, влияет на энергетические уровни таких сверхтяжелых атомов и приводит к появлению у них свойств, которые нельзя объяснить простой прямой периодичностью, как это можно сделать для элементов младших периодов.

Источник: Phys. Rev. Lett., 2014, 112, 172501, DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.172501

метки статьи: #радиохимия и химия высоких энергий