Что раздвигает границы Периодической системы? Ядерная химия

Ядерная химия — раздел науки на стыке ядерной физики, радиохимии и химической физики. Изучает взаимосвязь между превращениями атомных ядер и строением электронных оболочек атомов и молекул.

Иногда ядерную химию неправильно отождествляют с радиохимией. Выделяются следующие направления: исследование ядерных реакций и химических последствий ядерных превращений; химия «новых атомов» — позитроний (Ps), мюоний (Мu); поиск новых элементов и радионуклидов, новых видов радиоактивного распада.

Атомы Ps и Мu водородоподобны, но крайне неустойчивы. Составляющие Ps электрон и позитрон аннигилируют за время 10-7-10-9 секунд с испусканием двух или трех гамма-квантов. Ядро мюония — мю-плюс-мюон — распадается за 10-6 секунд на позитрон и два нейтрона.

Создание ядерных реакторов (Э. Ферми, 1942) и ускорителей частиц (Дж. Кокрофт и Э. Уолтон, 1932) открыло возможность изучения процессов, происходящих при взаимодействии частиц высокой энергии со сложными ядрами, позволило синтезировать искусственные радионуклиды и новые элементы. Разрабатываются специальные методы химической идентификации (требования Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК, англ. International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)) новых элементов с периодом полураспада меньше одной минуты.

Реакции слияния ядер 48Са с ядрами мишени выбраны для синтеза элементов с Z (атомный номер) = 114−118 (предполагаемый островок стабильности). В качестве мишенного материала используются долгоживущие обогащенные изотопы искусственных элементов: плутония, америция, кюрия и калифорния (Z = 94−96 и 98) с максимальным содержанием нейтронов. Они производятся в мощных ядерных реакторах (в г. Ок-Ридже, США, и в г. Димитровграде, Россия) и затем обогащаются на специальных установках, масс-сепараторах во Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики (г. Саров). К настоящему времени получены данные о свойствах распада 29 новых ядер с Z =104−118.

ИЮПАК был создан специальный комитет, который в январе 1997 года объявил свои решения по названиям элементов № 104−112. Для элементов № 104−109 предложены новые названия: резерфордий (Z=104, Rf), дубний (Z=105, Db), сиборгий (Z=106, Sg), борий (Z=107, Bh), хассий (Z=108, Hs). Последним химически идентифицированным новым элементом с утвержденным названием являлся до недавнего времени мейтнерий (Mt с Z=109), названный так в честь Лизы Мейтнер. Элементы № 110−112 пока оставлены без названий.

Но недавно сообщено, что еще двум новым элементам Периодической таблицы Менделеева официально присвоены названия. Ранее они имели только порядковые номера — 114 и 116. Авторы открытия этих элементов — группы ученых из Объединенного института ядерных исследований в Дубне и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии. «Предложены названия флеровий (Fl, flerovium) и ливерморий (Lv, livermorium), которые теперь формально одобрены» — об этом сообщается на сайте IUPAC.

Изучение механизма ядерных превращений позволило понять процессы, протекающие в космосе, происхождение и распространение химических элементов, объяснить аномалии в изотопном составе различных природных объектов, получить радиоактивные изотопы почти всех химических элементов и синтезировать новые элементы периодической системы, в том числе актиноиды и трансактиноиды.

Работают НИИ атомных реакторов (Димитровград), ВНИИ технической физики — Российский федеральный ядерный центр (Снежинск, бывший Челябинск-70), ВНИИ экспериментальной физики — Российский федеральный ядерный центр (Саров, бывший Арзамас-16). Можно почитать: Фридлендер Г., Кеннеди Дж., Миллер Дж., Ядерная химия и радиохимия (М.: 1967); Чоппин Г., Ридберг Я., Ядерная химия (М.: Энергоатомиздат, 1984).

Вот и закончено освещение всех разделов современной химии — 70 лучей «света» в околохимическом бытовом мракобесии. Надеюсь, теперь наглядно можно увидеть, что в потребительском мире XXI века без химии просто невозможно выжить.

Теперь вы убедились — химия настолько широко распростерла свои руки (как заметил М. В. Ломоносов), что эти руки, куда ни погляди, отовсюду торчат!