Читать книгу "Таблица Менделеева. Элементы уже близко - Аркадий Искандерович Курамшин"

году за открытие Х-лучей, которые мы сейчас называем рентгеновскими лучами.

О химических свойствах рентгения, естественно, ничего неизвестно – все полученные с помощью реакций слияния изотопы этого элемента живут столь недолго, что уже достижением можно считать наблюдение их образования. В Периодической системе рентгений находится в группе монетных металлов – меди, серебра и золота, и рентгений можно назвать «эказолотом». Теоретики, используя весь арсенал квантовой химии, развлекаются, предсказывая его свойства, и сходятся в том, что этот металл должен отличаться крайне низкой реакционной способностью, как золото, правда, одни считают, что он должен быть металлом серебристого цвета, а другие – золотистого. В 2004 году при синтезе элемента №115 было обнаружено, что при его распаде образуется нуклид рентгения 280Rg со средним временем жизни около 3,6 секунды, однако маловероятно, чтобы этот атом смог бы помочь в установлении химических свойств «эказолота», – слишком сложен путь получения даже этого нуклида, стабильного относительно других изотопов рентгения.

112. Коперниций

Коперниций, шестой (и пока последний) из трансфермиевых элементов, полученных в Центре по изучению тяжёлых ионов им. Гельмгольца, был впервые синтезирован в феврале 1996 года – исследователям удалось детектировать один-единственный атом элемента, ядро которого содержало 112 протонов – элемента №112 (Zeitschrift für Physik A. – 1996. – Vol. 354, no. 3. – P. 229—230).

В этом эксперименте исследователи бомбардировали мишень из свинца 208Pb ионами и ядрами цинка 70Zn. При простом слиянии таких ядер должно было бы образоваться ядро, содержащее 112 протонов и 166 нейтронов, суммарно – 278 нуклонов (к нуклонам мы относим элементарные частицы, входящие в состав ядра, – протоны и нейтроны), или, говоря проще, нуклид с атомной массой 278. Однако любая реакция слияния атомных ядер экзотермическая, и образующееся ядро характеризуется повышенной энергией, которая «стравливается» за счет испускания ядром нейтрона или нейтронов; в случае элемента №112 испускался один нейтрон, и образовывался нуклид коперниция 277Cn.

Второй атом элемента №112 был получен в 2000 году, и в 2004 году японские исследователи из RIKEN, используя методологию коллег из Дармштадта, получили еще два атома этого элемента. Более тяжёлые изотопы коперниция были получены в 2000 и 2004 годах в ОИЯИ в качестве продуктов распада изотопов элемента №114 – флеровия (Physical Review C. – 2004. – Vol. 70. – P. 064609).

Работа японских физиков-ядерщиков стала подтверждением открытия элемента №112, и ИЮПАК признал приоритет открытия нового элемента за учёными, работавшими в Дармштадте, которым в 2009 году было предложено подобрать элементу название и химический символ. После переписки между принимавшими участие в реализации проекта двадцатью исследователями из четырёх стран и обсуждения в интернете первооткрыватели решили назвать элемент «коперницием». Первоначально для коперниция первооткрывателями предлагался символ Ср, но в ходе общественного обсуждения стало понятно, что это неудобно, потому что этим символом в органической и металлоорганической химии обозначается циклопентадиенил-анион (С5Н5–), и был принят символ Cn, не предполагающий двусмысленного толкования. Исследователи решили назвать элемент в честь Николая Коперника – польского астронома, математика и механика эпохи Возрождения, с которым в естествознании связываются начало первой научной революции и переход от геоцентрической системы мира Аристотеля – Птолемея к гелиоцентрической системе мира. Правда, таблицы движения небесных тел Коперника вскоре существенно разошлись с наблюдениями и стали проигрывать в точности птолемеевскому «Альмагесту», выведенному для геоцентрической системы, – в новой системе Коперник сохранил круговые орбиты планет и равномерность их движения, грубо говоря, просто поменяв Землю и Солнце местами. Точные гелиоцентрические таблицы движения небесных тел позже вывел Иоганн Кеплер, который открыл истинную форму орбит планет, а также признал и математически выразил неравномерность их движения. Тем не менее сделанное Коперником впервые за две тысячи лет (первую дошедшую до нас гелиоцентрическую систему в начале III века до н.э. предложил Аристарх Самосский) превращение Земли в рядовую планету было предпосылкой для создания законов механики Галилея и Ньютона.

Коперниций расположен в двенадцатой группе (по старой версии – побочной подгруппе второй группы) Периодической системы – под цинком, кадмием и ртутью. Первые эксперименты по изучению адсорбции нескольких атомов коперниция на охлаждённой поверхности золота показали, что свойства этого элемента подобны свойствам ртути. Предполагается, что в макроколичествах он должен быть жидким, возможно, даже более летучим, чем ртуть.

113. Нихоний

В японском языке есть два слова для самоназвания родины – «нихон» и «ниппон» (дословно – «место, где восходит Солнце»). Как оказалось, в плане открытия новых элементов это очень удачно для Страны восходящего солнца, иначе у нее бы не было шансов появиться в Периодической системе.

В главе про технеций уже было написано, как в 1909 году Масатака Огава назвал в честь своей страны «ниппонием» то, что он ошибочно посчитал элементом №43. К его чести, он не был единственным человеком, кого так подвёл не содержащийся в земной коре в количествах, достаточных для обнаружения, технеций. Тем не менее японский национальный характер таков, что ошибка Огавы почти век расценивалась японскими химиками и японской наукой как национальный позор, а мечтой японских ученых было исправить ошибку и все же увидеть Японию в Периодической системе. Впервые японские исследователи сообщили о синтезе элемента №113 методом холодного слияния в 2004 году, причём сразу заявили, что, если все пойдёт как надо, назовут его в честь Японии. Более убедительные доказательства открытия были предоставлены исследователями из RIKEN в 2012 году. За это время им удалось не только получить три ядра элемента №113 278Nh с помощью бомбардировки мишени из висмута 208Bi ядрами цинка 70Zn, но и изучить схему его распада – нихоний претерпевает шесть последовательных α-распадов, в итоге превращаясь в менделевий 254Md (Journal of the Physical Society of Japan, 2012, 81, 103201, doi: 10.1143/JPSJ.81.103201).

Свою заявку на открытие унунтрия подавали также российские и американские физики-ядерщики. В 2004 году в результате совместного эксперимента, целью которого был синтез элемента № 115 с помощью горячего слияния ядер, физики из Объединенного института ядерных исследований в Дубне и Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии фиксировали среди продуктов последующего распада 115-го элемента, который сейчас называется московием, другой нуклид нихония – 286Nh. В ходе совместной работы российской и американской исследовательской групп над этим проектом было обнаружено около сотни ядер нихония, к тому же 286Nh оказался более стабильным – время его жизни составляло в среднем 19,6 секунды.

Тем не менее, принимая решение о том, кому