Номер 113 і 115: учені нарешті розкрили властивості двох надважких хімічних елементів

Науковці вперше встановили хімічні властивості двох найважчих штучно створених елементів, московія та ніхонія. Московія тепер є найважчим хімічним елементом, про хімічні властивості якого хоч щось відомо. Як показало дослідження, опубліковане в журналі Frontiers in Chemistry, обидва надважких хімічних елементи мають помірну властивість вступати в реакції з іншими елементами. Але створити корисні сполуки за допомогою цих елементів все ще дуже складно через їхній надзвичайно короткий період напіврозпаду, пише IFLSciecne.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Надважкі хімічні елементи

За останні майже 100 років учені змогли створити майже три десятки трансуранових хімічних елементів, але їхні періоди напіврозпаду дуже короткі, а тому вони існують недовго. Трансурановими хімічними елементами називають елементи в періодичній таблиці, які починаються з номера 93, тобто йдуть після урану (номер 92). Після номера 100 у періодичній таблиці йдуть надважкі хімічні елементи.

Такими є московій (номер 115) і ніхоній (номер 113). Ізотоп московія (московій-288) з найбільшою тривалістю існування має період напіврозпаду менш як одну секунду, тож його потрібно виробляти багато для вивчення. А найстабільніший ізотоп ніхонію (ніхоній-286) існує більше, але всього лише 9,5 секунд. Тому хіміки дуже мало знають про те, як ці надважкі елементи взаємодіють з іншими хімічними елементами.

Автори нового дослідження під час експерименту, що тривав тривалий час, змогли вивчити здатність вступати в реакцію з іншими елементами в ніхонія та московія, але цього вони отримали таку саму інформацію про елемент флеровій (номер 114).

Поведінка цих елементів особливо цікава, тому що їхні масивні ядра прискорюють електрони до значної частки швидкості світла. Для свинцю (номер 82) і деяких важчих елементів це означає, що поведінку зовнішніх електронів більше не можна змоделювати виключно за допомогою класичної механіки, і замість цього необхідно враховувати поведінку, передбачену спеціальною теорією відносності.

Розкрито властивості двох надважких хімічних елементів

Періодична таблиця існує, бо вчені помітили закономірності в хімії елементів і розмістили їх у відповідних рядах і стовпцях. Тому зазвичай можна передбачити хімічну поведінку елемента, дивлячись на ті, що розміщені над ним у періодичній таблиці.

Але флеровій, який знаходиться прямо під свинцем у таблиці, не зовсім вписується в це правило. Він не так добре вступає в реакцію, як свинець, і при температурі, нижчій за кімнатну, досить легко перетворюється на газ. Незважаючи на відмінності між флеровієм і свинцем, хіміки виявили, що якщо розглядати їх у контексті їхніх сусідів, то з'являються спільні риси.

Для проведення експерименту вчені бомбардували в прискорювачі частинок пучками кальцію-48 мішень з америцію-243, щоб об'єднати їх і утворити московій-288, який на короткий час стає ніхонієм-284, коли піддається розпаду.

Для тестування через недовговічність ізотопів учені використовували інертний газ, щоб переносити їх через кварцовий детектор, що дало змогу з'ясувати, чи відбувається зв'язок між атомами.

Щоб повністю провести експеримент, хімікам знадобилося 7 тижнів, поки вони не виявили, як себе поводять атоми московія і ніхонія. Дослідження показало, що обидва елементи гірше вступають у реакцію, ніж ті, що знаходяться вище в періодичній таблиці.

Насправді важко уявити собі будь-який практичний пристрій, виготовлений із використанням будь-якого з цих хімічних елементів, але розуміння їхніх властивостей може допомогти знайти застосування для більш довговічних елементів.

Як уже писав Фокус, відкриття в чорних дірах може переписати теорії простору-часу. Дослідження показує, що внутрішній устрій чорних дір не зовсім такий, як передбачалося.

Також Фокус писав про те, що за допомогою вибухів екзотичних чорних дір можна відкрити нову фізику, як вважають автори недавнього дослідження.