Учителите по химия наскоро трябваше да актуализират своя декор в класната стая, със съобщението, че учените потвърдиха това откриване на четири нови елемента на периодичната таблица. Все още неназованите елементи 113, 115, 117 и 118 запълват останалите пропуски в долната част на известната диаграма - пътна карта на градивните елементи на материята, която успешно ръководи химиците в продължение на почти век и половина.

Официалното потвърждение, предоставено от Международен съюз за чиста и приложна химия (IUPAC) , беше в процес на създаване, тъй като тези свръхтежки елементи са силно нестабилни и трудни за създаване. Но учените имаха сериозни основания да вярват, че съществуват, отчасти защото периодичната таблица досега е била изключително последователна. Усилията за извикване на елементи 119 и 120, които биха започнали нов ред, вече са в ход.

историята зад националния химн

Но колко точно други елементи са там, остава една от най-постоянните загадки в химията, особено тъй като съвременното ни разбиране за физиката разкрива аномалии дори в утвърдените играчи.





Пукнатините започват да се показват в периодичната таблица, казва Уолтър Лавленд , химик от държавния университет в Орегон.

Съвременното въплъщение на периодичната таблица организира елементи по редове, базирани на атомния номер - броя на протоните в ядрото на атома - и по колони, базирани на орбитите на най-външните им електрони, които от своя страна обикновено диктуват личността им. Меките метали, които са склонни да реагират силно с други, като литий и калий, живеят в една колона. Неметални реактивни елементи, като флуор и йод, обитават друг.



Френски геолог Александър-Емил Бегиер от Шанкуртуа беше първият човек, който призна, че елементите могат да бъдат групирани в повтарящи се модели. Той показа елементите, известни през 1862 г., подредени по тежестите им, като спирала, увита около цилиндър ( вижте илюстрацията по-долу ). Елементи, вертикално разположени един спрямо друг на този цилиндър, имаха подобни характеристики.

Но това беше организационната схема, създадена от Дмитрий Менделеев , избухлив руснак, който твърди, че е виждал групи от елементи в съня си, които са издържали изпитанието на времето. Неговата периодична таблица от 1871 г. не беше перфектна; например, предсказва осем елемента, които не съществуват. Въпреки това, той също правилно е предсказал галий (сега използван в лазери), германий (сега използван в транзистори) и други все по-тежки елементи.

Периодичната таблица на Менделеев лесно приема чисто нова колона за благородните газове, като хелий, който избягва откриването до края на 19 век поради склонността им да не реагират с други елементи.



Съвременната периодична система е повече или по-малко в съответствие с квантовата физика, въведена през 20-ти век, за да обясни поведението на субатомни частици като протони и електрони. Освен това групировките се провеждат предимно, тъй като са потвърдени по-тежки елементи. Bohrium, името, дадено на елемент 107 след откриването му през 1981 г., се вписва толкова добре с другите така наречени преходни метали, които го заобикалят, един от изследователите, които са го открили, обявява бориум за скучен.

Но може би предстоят интересни времена.

Един отворен въпрос се отнася лантан и актиний , които имат по-малко общи черти с останалите членове на съответните им групи, отколкото лутеций и лавренций. IUPAC наскоро назначи работна група, която да проучи този проблем. Дори хелий, елемент 2, не е ясен - съществува алтернативна версия на периодичната таблица, която поставя хелий с берилий и магнезий вместо неговите съседи благороден газ, въз основа на разположенията на всичките му електрони, вместо само на най-отдалечените.

Има проблеми в началото, средата и края на периодичната система, казва Ерик Сцери , историк в катедрата по химия в Калифорнийския университет, Лос Анджелис.

Айнщайн специална теория на относителността , публикуван десетилетия след таблицата на Менделеев, също въведе някои сривове в системата. Относителността диктува, че масата на частицата се увеличава с нейната скорост. Това може да накара отрицателно заредените електрони, които обикалят около положително зареденото ядро ​​на атом, да се държат странно, засягайки свойствата на даден елемент.

Помислете за златото: Ядрото е натъпкано с 79 положителни протона, така че, за да не попаднат навътре, електроните на златото трябва да се развихрят с повече от половината светлинна скорост. Това ги прави по-масивни и ги дърпа в по-тясна орбита с по-ниска енергия. В тази конфигурация електроните поглъщат синята светлина, вместо да я отразяват, придавайки на сватбените ленти техния отличителен блясък.

Прословутият физик, играещ бонго Ричард Файнман се казва, че се е позовал на относителността, за да предскаже края на периодичната таблица при елемент 137. За Файнман 137 е магическо число - то се е появило без очевидна причина другаде във физиката. Неговите изчисления показват, че електроните в елементи над 137 трябва да се движат по-бързо от скоростта на светлината и по този начин да нарушават правилата на относителността, за да избегнат срив в ядрото.

smithsonian - периодична таблица инфографика FINAL.jpg

По-нови изчисления оттогава отменят тази граница. Фейнман третира ядрото като една точка. Оставете го да бъде топче от частици и елементите могат да продължат да вървят до около 173. Тогава целият ад се разпада. Атоми извън тази граница могат да съществуват, но само като странни същества, способни да призовават електрони от празното пространство.

Относителността не е единственият проблем. Положително заредените протони се отблъскват, така че колкото повече се опаковате в ядрото, толкова по-малко стабилно е то да бъде. Уранът с атомно число 92 е последният достатъчно стабилен елемент, за да се появи естествено на Земята. Всеки елемент отвъд него има ядро, което се разпада бързо и техният полуживот - времето, необходимо на половината от материала да се разпадне - може да бъде минути, секунди или дори разделени секунди.

По-тежки, нестабилни елементи могат да съществуват другаде във Вселената, като вътре в плътни неутронни звезди, но учените могат да ги изучават тук само като разбият по-леки атоми, за да направят по-тежки и след това пресяват през разпадната верига.

Наистина не знаем кой е най-тежкият елемент, който би могъл да съществува, казва ядреният физик Витолд Назаревич на Мичиганския държавен университет.

Теорията прогнозира, че ще има момент, в който нашите лабораторни ядра няма да живеят достатъчно дълго, за да образуват подходящ атом. Радиоактивно ядро, което се разпада за по-малко от десет трилионни от секундата, няма да има време да събере електрони около себе си и да създаде нов елемент.

И все пак много учени очакват острови на стабилност да съществуват по-надолу по пътя, където свръхтежките елементи имат относително дълголетни ядра. Зареждането на някои свръхтежки атоми с много допълнителни неутрони може да осигури стабилност, като предотврати деформирането на богатите на протони ядра. Например елемент 114 се очаква да има магически стабилен брой неутрони при 184. Също така се предвижда, че елементи 120 и 126 имат потенциал да бъдат по-трайни.

Но някои твърдения за свръхтежка стабилност вече се разпаднаха. В края на 60-те години химикът Едуард Андерс предположи, че ксенонът в метеорит, паднал на мексиканска земя, е дошъл от разпадането на мистериозен елемент между 112 и 119, който би бил достатъчно стабилен, за да се появи в природата. След като прекарва години в стесняване на търсенето, той в крайна сметка оттегля своята хипотеза през 80-те години.

Предвиждането на потенциалната стабилност на тежките елементи не е лесно. Изчисленията, които изискват огромна изчислителна мощ, не са правени за много от известните играчи. И дори когато имат, това е съвсем нова територия за ядрената физика, където дори малки промени във входните данни могат да окажат дълбоко въздействие върху очакваните резултати.

Едно нещо е сигурно: Осъществяването на всеки нов елемент ще стане по-трудно, не само защото по-трудно живеещите атоми се откриват по-трудно, но и защото създаването на супертежки може да изисква лъчи от атоми, които самите са радиоактивни. Независимо дали има край на периодичната таблица или не, може да има край на способността ни да създаваме нови.

Мисля, че сме далеч от края на периодичната система, казва Сцери. Ограничаващият фактор в момента изглежда е човешката изобретателност.

Бележка на редактора: Принадлежността на Витолд Назаревич е коригирана.

Препоръчителен списък за четене на периодичната таблица

Визуализация на миниизображение за видеоклип

Приказка за седемте елемента

Купува

Авторитетен разказ за ранната история на периодичната система може да бъде намерен в Eric Scerri’s Приказка за седемте елемента , който задълбочено се впуска в противоречията около откритията на седем елемента.

Визуализация на миниизображение за видеоклип

Периодичната таблица

Купува

Читателите, които се интересуват от Холокоста, трябва да вземат копие от трогателните мемоари на Примо Леви, Периодичната таблица. Също така за завладяваща автобиография, която използва периодичната таблица, за да очертае живота на един от най-обичаните невролози в света, вижте Оливър Сакс Ню Йорк Таймс пуснат Моята периодична таблица . '

Визуализация на миниизображение за видеоклип

Изчезващата лъжица: И други истински приказки за лудостта, любовта и историята на света от Периодичната система на елементите

Купува

Сам Кийн води своите читатели на оживена и хаотична разходка през елементите в Изчезващата лъжица.

Визуализация на миниизображение за видеоклип

Изгубените елементи: Страната на сенките на Периодичната таблица

Купува

Любителите на науката, които се интересуват от вътрешния бейзбол зад елементи, които никога не са попаднали в периодичната таблица, могат да проверят добре проучените Изгубените елементи от Марко Фонтани, Мариаграция Коста и Мери Вирджиния Орна.





^