Transuranový prvek - Transuranium element - Wikipedia

The transuranové prvky (také známý jako transuranové prvky) jsou chemické prvky s atomová čísla větší než 92, což je atomové číslo uran. Všechny tyto prvky jsou nestabilní a radioaktivně se rozpadají do dalších prvků.

Přehled

Periodická tabulka s prvky zbarvenými podle poločasu jejich nejstabilnějšího izotopu.

  Prvky, které obsahují alespoň jeden stabilní izotop.

  Mírně radioaktivní prvky: nejstabilnější izotop má velmi dlouhou životnost a poločas rozpadu přes dva miliony let.

  Významně radioaktivní prvky: nejstabilnější izotop má poločas rozpadu mezi 800 a 34 000 lety.

  Radioaktivní prvky: nejstabilnější izotop má poločas rozpadu mezi jedním dnem a 130 lety.

  Vysoce radioaktivní prvky: nejstabilnější izotop má poločas rozpadu mezi několika minutami a jedním dnem.

  Extrémně radioaktivní prvky: nejstabilnější izotop má poločas rozpadu méně než několik minut.

Z prvků s atomovými čísly od 1 do 92 lze většinu nalézt v přírodě se stabilními izotopy (např vodík ) nebo velmi dlouhověký radioizotopy (jako uran ), nebo existující jako běžné produkty rozpadu rozpadu uranu a thoria (např radon ). Výjimkou jsou prvky 43, 61, 85, a 87; všechny čtyři se vyskytují v přírodě, ale pouze ve velmi malých větvích řetězců rozpadu uranu a thoria, a tak byly všechny zachráněné prvky 87 nejprve objeveny syntézou v laboratoři spíše než v přírodě (a dokonce i prvek 87 byl objeven z vyčištěných vzorků rodič, ne přímo z přírody).

Všechny prvky s vyššími atomovými čísly byly poprvé objeveny v laboratoři neptunium a plutonium později také objeven v přírodě. Všichni jsou radioaktivní, s poločas rozpadu mnohem kratší než věk Země, takže jakékoli prvotní atomy těchto prvků, pokud vůbec byly přítomny při formování Země, se již dávno rozpadly. Stopové množství neptunia a plutonia se tvoří v některých horninách bohatých na uran a malé množství se vytváří při atmosférických zkouškách nukleární zbraně. Tyto dva prvky jsou generovány z zachycení neutronů v uranové rudě s následným beta se rozpadá (např. ²³⁸U + n → ²³⁹U → ²³⁹Np → ²³⁹Pu ).

Všechny prvky těžší než plutonium jsou úplně syntetický; jsou vytvořeny v jaderné reaktory nebo urychlovače částic. Poločasy těchto prvků ukazují obecný trend snižování s nárůstem atomových čísel. Existují však výjimky, včetně několika izotopů kurium a dubnium. U některých těžších prvků v této sérii, kolem atomových čísel 110–114, se předpokládá, že prolomí trend a prokáží zvýšenou jadernou stabilitu, zahrnující teoretickou ostrov stability.^[1]

Výroba těžkých transuranových prvků je obtížná a nákladná a jejich ceny s atomovým číslem rychle rostou. Od roku 2008 se náklady na plutonium na úrovni zbraní pohybovaly kolem 4 000 $ / gram,^[2] a kalifornium překročeno 60 000 000 $ / gram.^[3] Einsteinium je nejtěžší prvek, který byl vyroben v makroskopických množstvích.^[4]

Transuranické prvky, které nebyly objeveny nebo byly objeveny, ale dosud nejsou oficiálně pojmenovány, používají IUPAC je systematické názvy prvků. Pojmenování transuranových prvků může být zdrojem kontroverze.

Objev a pojmenování transuranových prvků

Doposud byly v podstatě všechny transuranové prvky objeveny ve čtyřech laboratořích: Lawrence Berkeley National Laboratory ve Spojených státech (prvky 93–101, 106 a společný kredit pro 103–105), Společný institut pro jaderný výzkum v Rusku (prvky 102 a 114–118 a společný kredit pro 103–105), GSI Helmholtzovo centrum pro výzkum těžkých iontů v Německu (prvky 107–112) a RIKEN v Japonsku (prvek 113).

• Radiační laboratoř (nyní Lawrence Berkeley National Laboratory ) na University of California, Berkeley, vedená hlavně Edwin McMillan, Glenn Seaborg, a Albert Ghiorso, v letech 1945-1974:
  • 93. neptunium, Np, pojmenovaný po planetě Neptune, jak z toho vyplývá uran a Neptun následuje Uran v planetární sekvence (1940).
  • 94. plutonium, Pu, pojmenovaný po trpasličí planetě Pluto, podle stejného pravidla pojmenování, jaké vyplývá z neptunia, a Pluto následuje Neptuna v planetární sekvenci před rokem 2006 (1940).
  • 95. americium „Am, pojmenovaný, protože je analogický s evropské, a tak byl pojmenován po kontinentu, kde byl poprvé vyroben (1944).
  • 96. kurium, Cm, pojmenoval podle Pierre a Marie Curie, slavní vědci, kteří oddělili první radioaktivní elements (1944), jako jeho lehčí analog gadolinium byl pojmenován po Johan Gadolin.
  • 97. berkelium, Bk, pojmenoval podle města Berkeley, kde se nachází Kalifornská univerzita v Berkeley (1949).
  • 98. kalifornium, Srov. Pojmenovaná podle státu Kalifornie, kde se univerzita nachází (1950).
  • 99. einsteinium, Es, pojmenovaná po teoretickém fyzikovi Albert Einstein (1952).
  • 100. fermium, Fm, pojmenoval podle Enrico Fermi, fyzik, který vyrobil první kontrolovaný řetězová reakce (1952).
  • 101. mendelevium, Md, pojmenoval podle ruština chemik Dmitrij Mendělejev, připočítán jako primární tvůrce periodická tabulka z chemické prvky (1955).
  • 102. Nobelium „Ne, pojmenováno Alfred Nobel (1958). Tento objev si vyžádal i SÚJV, který jej pojmenoval joliotium (Jl) po Frédéric Joliot-Curie. IUPAC dospěl k závěru, že JINR byl první, kdo tento prvek přesvědčivě syntetizoval, ale název si ponechal Nobelium jak hluboce zakořeněné v literatuře.
  • 103. lawrencium, Lr, pojmenoval podle Ernest O. Lawrence, fyzik nejlépe známý pro vývoj cyklotron a osoba, pro kterou Lawrence Livermore National Laboratory a Lawrence Berkeley National Laboratory (který hostil vytvoření těchto transuranových prvků) jsou pojmenovány (1961). Tento objev si také vyžádalo SÚJV, který navrhl jméno rutherfordium (Rf) po Ernest Rutherford. IUPAC dospěl k závěru, že kredit by měl být sdílen, přičemž si jméno ponechá lawrencium jak je zakotven v literatuře.
  • 104. rutherfordium, Rf, pojmenovaný po Ernest Rutherford, který byl odpovědný za koncept atomové jádro (1968). Tento objev také tvrdil Společný institut pro jaderný výzkum (JINR) v Dubna, Rusko (pak Sovětský svaz ), vedené hlavně Georgy Flyorov: pojmenovali prvek kurchatovium (Ku), po Igor Kurchatov. IUPAC dospěl k závěru, že kredit by měl být sdílen.
  • 105. dubnium, Db, prvek, který je pojmenován po městě Dubna, kde se nachází JINR. Původně pojmenovaný "hahnium" (Ha) na počest Otto Hahn skupina Berkeley (1970), ale přejmenovaná na International Union of Pure and Applied Chemistry (1997). Tento objev si vyžádal i SÚJV, který jej pojmenoval nielsbohrium (Ns) po Niels Bohr. IUPAC dospěl k závěru, že kredit by měl být sdílen.
  • 106. seaborgium, Sg, pojmenoval podle Glenn T. Seaborg. Tento název vyvolal polemiku, protože Seaborg byl stále naživu, ale nakonec byl přijat mezinárodními chemiky (1974). Tento objev si také vyžádalo SÚJV. IUPAC dospěl k závěru, že tým Berkeley byl první, kdo tento prvek přesvědčivě syntetizoval.
• The Gesellschaft für Schwerionenforschung (Společnost pro výzkum těžkých iontů) v Darmstadt, Hessen, Německo, vedená zejména Gottfried Münzenberg, Peter Armbruster, a Sigurd Hofmann, v letech 1980-2000:
  • 107. bohrium, Bh, pojmenovaná po dánském fyzikovi Niels Bohr, důležité při objasňování struktury atom (1981). Tento objev si také vyžádalo SÚJV. IUPAC dospěl k závěru, že GSI byl první, kdo tento prvek přesvědčivě syntetizoval. Tým GSI původně navrhoval nielsbohrium (Ns) vyřešit spor o pojmenování prvku 105, ale toto IUPAC změnil, protože neexistoval precedens pro použití křestního jména vědce v názvu prvku.
  • 108. hassium, Hs, pojmenovaná po latinský forma jména Hesensko, Němec Bundesland kde byla tato práce provedena (1984). Tento objev si také vyžádalo SÚJV. IUPAC dospěl k závěru, že GSI byl první, kdo tento prvek přesvědčivě syntetizoval, a zároveň uznal průkopnickou práci na JINR.
  • 109. meitnerium, Mt, pojmenoval podle Lise Meitner, rakouský fyzik, který byl jedním z prvních vědců, kteří studovali jaderné štěpení (1982).
  • 110. darmstadtium, Ds, pojmenoval podle Darmstadt, Německo, město, ve kterém byla tato práce provedena (1994). Tento objev si také vyžádalo SÚJV, který navrhl jméno becquerelium po Henri Becquerel, a LBNL, která navrhla název hahnium vyřešit spor ohledně prvku 105 (přestože protestoval proti opětovnému použití zavedených názvů pro různé prvky). IUPAC dospěl k závěru, že GSI byl první, kdo tento prvek přesvědčivě syntetizoval.
  • 111. rentgenium, Rg, pojmenoval podle Wilhelm Conrad Röntgen, objevitel rentgenových paprsků (1994).
  • 112. copernicium, Cn, pojmenovaný podle astronoma Mikuláš Koperník (1996).
• Rikagaku Kenkyūsho (RIKEN) v Wako, Saitama, Japonsko, vedené zejména Kosuke Morita:
  • 113. nihonium „Nh, pojmenováno Japonsko (Nihon v japonský ) kde byl prvek objeven (2004). Tento objev si také vyžádalo SÚJV. IUPAC dospěl k závěru, že RIKEN byl první, kdo tento prvek přesvědčivě syntetizoval.
• The Společný institut pro jaderný výzkum (JINR) v ruské Dubně, vedená zejména Jurij Oganessian ve spolupráci s několika dalšími laboratořemi včetně Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), od roku 2000:
  • 114. flerovium Fl, pojmenovaný po sovětském fyzikovi Georgy Flyorov, zakladatel SÚJV (1999).
  • 115. moscovium, Mc, pojmenoval podle Moskevská oblast, Rusko, kde byl prvek objeven (2004).
  • 116. livermorium, Lv, pojmenoval podle Lawrence Livermore National Laboratory, spolupracovník JINR při objevu (2000).
  • 117. tennessine, Ts, pojmenovaný podle regionu Tennessee, kde byl vyroben berkeliový cíl potřebný pro syntézu prvku (2010).
  • 118. oganesson Og, pojmenoval podle Jurij Oganessian, který vedl tým JINR při objevu prvků 114 až 118 (2002).

Supertěžké prvky

Pozice transaktinidové prvky v periodické tabulce.

Supertěžké prvky, (také známý jako supertěžké atomy, běžně zkráceno ONA) obvykle odkazují na transaktinidové prvky začínající na rutherfordium (atomové číslo 104). Byly vyrobeny pouze uměle a v současné době neslouží žádnému praktickému účelu, protože jejich krátké poločasy způsobují, že se rozpadají po velmi krátké době, od několika minut do několika milisekund (kromě dubnium, který má poločas rozpadu přes den), což také ztěžuje jejich studium.^[5][6]

Superheavy atomy byly všechny vytvořeny od druhé poloviny 20. století a neustále se vytvářejí během 21. století s technologickým pokrokem. Jsou vytvářeny bombardováním prvků v a urychlovač částic. Například jaderná fůze z kalifornium -249 a uhlík -12 vytváří rutherfordium -261. Tyto prvky jsou vytvářeny v množstvích v atomovém měřítku a nebyla nalezena žádná metoda hromadného vytváření.^[5]

Aplikace

Transuranové prvky mohou být použity k syntéze dalších supertěžkých prvků.^[7] Prvky ostrov stability mít potenciálně důležité vojenské aplikace, včetně vývoje kompaktních jaderných zbraní.^[8] Potenciální každodenní aplikace jsou obrovské; prvek americium se používá v zařízeních jako detektory kouře a spektrometry.^[9][10]

Viz také

• Kondenzát Bose – Einstein (také známý jako Superatom)
• Ostrov stability
• Malý aktinid
• Hluboké geologické úložiště, místo pro ukládání transuranického odpadu

Reference

Další čtení

• Eric Scerri, Velmi krátký úvod do periodické tabulky, Oxford University Press, Oxford, 2011.
• Supertěžké prvky
• Komentovaná bibliografie transuranických prvků z digitální knihovny Alsos pro jaderné záležitosti.
• Transuranové prvky
• Oficiální web sítě Super Heavy Elements (síť evropské iniciativy pro integrovanou infrastrukturu EURONS)
• Darmstadtium a další
• Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: Stopy transuranových prvků v suchozemských minerálech? (Online, PDF-Datei, 493 kB)
• Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: Hledání super těžkých prvků (SHE) v suchozemských minerálech pomocí XRF s vysokoenergetickým synchrotronovým zářením. (Online, PDF-Datei, 446 kB)