Transuranijumski elementi

Transuranijumski elementi
u periodnom sistemu

Z > 92 (U)

Transuranijumski elementi (poznati i kao transuranski elementi ) su hemijski elementi sa atomskim brojevima većim od 92, što je atomski broj uranijuma. Svi ovi elementi su sintetički, nestabilni i raspadaju se radioaktivno na druge elemente.

Svi poznati izotopi transuranskih elemenata imaju vreme poluraspada mnogo kraće od starosti Zemlje. Zbog toga su transuranski elementi praktično odsutni u prirodi i dobijaju se veštački uz pomoć različitih nuklearnih reakcija. Prvi od transuranskih elemenata, neptunijum Np (redni broj 93), dobijen je 1940. bombardovanjem uranijuma neutronima. Usledilo je otkriće Plutonijum (Pu, 94), Americijum (Am, 95), Kirijum (Cm, 96), Berklijum (Bk, 97), Kalifornijum (Cf, 98), Ajnštajnijum (Es, 99), Fermijum (Fm, 100), Mendeljevijum(Md, 101), Nobelijum (Ne, 102) i Lorens (Lr, 103). Dobijeni su transaktinoidi sa serijskim brojevima do 126: Nihonijum (Nh, 113), Flerovijum (Fl, 114), Moskovijum (Mc, 115), Livermorijum (Lv, 116), Tenesin (Ts, 117), Ohaneson (Og, 118 ). ).

Hemijska svojstva lakih transuranskih aktinoida, dobijenih u velikim količinama, proučavana su manje-više u potpunosti; teški aktinoidi (Md, No, Lr) i transaktinoidi su slabo proučavani zbog poteškoća u njihovom dobijanju i njihovog kratkog veka trajanja. Kristalografske studije, proučavanje spektra apsorpcije rastvora soli, magnetna svojstva jona i druga svojstva pokazala su da su elementi do serijskog broja 93-103 analozi lantanida .

Od svih transuranskih elemenata, izotop ²³⁹ Pu je našao najveću primenu kao nuklearno gorivo .

Pregled

Periodični sistem sa elementima obojenim prema vremenu poluraspada njihovog najstabilnijeg izotopa.

Elementi koji sadrže najmanje jedan stabilan izotop.

Blago radioaktivni elementi: najstabilniji izotop je veoma dugovečan, sa poluživotom od preko dva miliona godina.

Značajno radioaktivni elementi: najstabilniji izotop ima vreme poluraspada između 800 i 34.000 godina.

Radioaktivni elementi: najstabilniji izotop ima vreme poluraspada između jednog dana i 130 godina.

Visoko radioaktivni elementi: najstabilniji izotop ima vreme poluraspada između nekoliko minuta i jednog dana.

Ekstremno radioaktivni elementi: najstabilniji izotop ima vreme poluraspada manje od nekoliko minuta.

Od elemenata sa atomskim brojevima od 1 do 92, većina se može naći u prirodi, koji imaju stabilne izotope (kao što je vodonik) ili veoma dugovečne radioizotope (kao što je uranijum), ili postoje kao uobičajeni produkti raspadanja uranijuma i torijuma (kao što je radon). Izuzetak su elementi Tc 43, Pm 61, At 85 i Fr 87 ; sva četiri se javljaju u prirodi, ali samo u vrlo malim ograncima lanaca raspada uranijuma i torijuma, i stoga su svi osim elementa 87 prvi put otkriveni sintezom u laboratoriji, a ne u prirodi (a čak je i element 87 otkriven iz prečišćenih uzoraka njegovih roditelja, a ne direktno iz prirode).

Svi elementi sa većim atomskim brojem prvi put su otkriveni u laboratoriji, a neptunijum i plutonijum su kasnije otkriveni i u prirodi. Svi su oni radioaktivni, sa periodom poluraspada mnogo kraćim od starosti Zemlje, tako da su se svi primordijalni atomi ovih elemenata, ako su ikada bili prisutni u formiranju Zemlje, odavno raspali. Količine neptunija i plutonijuma u tragovima se formiraju u nekim stenama bogatim uranijumom, a male količine se proizvode tokom atmosferskih testova nuklearnog oružja. Ova dva elementa nastaju hvatanjem neutrona u rudi uranijuma sa naknadnim beta raspadima (npr. ²³⁸ U + n → ²³⁹ U → ²³⁹ Np → ²³⁹ Pu ).

Svi elementi teži od plutonijuma su u potpunosti sintetički; nastaju u nuklearnim reaktorima ili akceleratorima čestica. Poluživot ovih elemenata pokazuje opšti trend smanjenja kako se atomski brojevi povećavaju. Međutim, postoje izuzeci, uključujući nekoliko izotopa kurijuma i dubnijuma. Smatra se da neki teži elementi u ovoj seriji, oko atomskih brojeva 110–114, prekidaju trend i pokazuju povećanu nuklearnu stabilnost, uključujući teorijsko ostrvo stabilnosti . ^[1]

Teške transuranske elemente je teško i skupo proizvesti, a njihove cene brzo rastu sa atomskim brojem. Od 2008. godine, cena plutonijuma za oružje je bila oko 4.000 dolara po gramu, ^[2] a kalifornijum je premašio 60.000.000 dolara po gramu. ^[3] Ajnštajnijum je najteži element koji je proizveden u makroskopskim količinama. ^[4]

Transuranski elementi koji nisu otkriveni, ili su otkriveni, ali još uvek nisu zvanično imenovani, koriste IUPAC -ova sistematska imena elemenata . Imenovanje transuranskih elemenata može biti izvor kontroverzi.

Otkrivanje i imenovanje transuranijumskih elemenata

Do sada su u suštini svi transuranijumski elementi otkriveni u četiri laboratorije: Nacionalna laboratorija Lorensa Berklija u Sjedinjenim Državama (elementi 93–101, 106 i zajednički kredit za 103–105), Zajednički institut za nuklearna istraživanja u Rusiji (elementi 102 i 114–118, i zajednički kredit za 103–105), GSI Helmholc centar za istraživanje teških jona u Nemačkoj (elementi 107–112) i RIKEN u Japanu (element 113).

Superteški elementi

Položaj Superteških elementa u periodnom sistemu.

Superteški elementi (takođe poznati kao superteški atomi, obično skraćeno SHE ) se obično odnose na transaktinidne elemente koji počinju sa ruterfordijumom (atomski broj 104). Napravljeni su samo veštački i trenutno ne služe nikakvoj praktičnoj svrsi, jer njihov kratak poluživot dovodi do njihovog raspadanja posle veoma kratkog vremena, u rasponu od nekoliko minuta do samo nekoliko milisekundi (osim dubnijuma, koji ima poluživot od jednog dana), što ih takođe čini izuzetno teškim za proučavanje. ^[5] ^[6]

Svi superteški atomi su stvoreni u drugoj polovine 20. veka, i neprestano se stvaraju novi tokom 21. veka kako tehnologija napreduje. Oni nastaju bombardovanjem elemenata u akceleratoru čestica. Na primer, nuklearna fuzija kalifornijuma -249 i ugljenika -12 stvara ruterfordijum -261. Ovi elementi se stvaraju u količinama na atomskoj skali i nije pronađen nijedan metod stvaranja mase. ^[5]

Aplikacije

Transuranijumski elementi se mogu koristiti za sintezu drugih superteških elemenata. ^[7] Elementi ostrva stabilnosti imaju potencijalno važne vojne primene, uključujući razvoj kompaktnog nuklearnog oružja. ^[8] Potencijalne svakodnevne primene su ogromne; element americijum se koristi u uređajima kao što su detektori dima i spektrometri. ^[9] ^[10]

Vidi još

Bose-Ajnštajn kondenzat (takođe poznat kao Superatom )
Ostrvo stabilnosti
Minor actinide
Duboko geološko skladište, mesto za odlaganje transuranskog otpada

Reference

^ Considine, Glenn, ur. (2002). Van Nostrand's Scientific Encyclopedia (9th izd.). New York: Wiley Interscience. str. 738. ISBN 978-0-471-33230-5.
^ Morel, Andrew (2008). Elert, Glenn, ur. „Price of Plutonium”. The Physics Factbook. Arhivirano iz originala 20. 10. 2018. g. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Martin, Rodger C.; Kos, Steve E. (2001). Applications and Availability of Californium-252 Neutron Sources for Waste Characterization (Izveštaj). CiteSeerX 10.1.1.499.1273  .
^ Silva, Robert J. (2006). „Fermium, Mendelevium, Nobelium and Lawrencium”. Ur.: Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (Third izd.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5.
^ ^a ^b Heenen, Paul-Henri; Nazarewicz, Witold (2002). „Quest for superheavy nuclei” (PDF). Europhysics News. 33 (1): 5—9. Bibcode:2002ENews..33....5H. doi:10.1051/epn:2002102  . Arhivirano iz originala (PDF) 20. 7. 2018. g. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Greenwood, Norman N. (1997). „Recent developments concerning the discovery of elements 100–111” (PDF). Pure and Applied Chemistry. 69 (1): 179—184. doi:10.1351/pac199769010179. Arhivirano iz originala (PDF) 21. 7. 2018. g. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Lougheed, R. W.; et al. (1985). „Search for superheavy elements using ⁴⁸Ca + ²⁵⁴Es^g reaction”. Physical Review C. 32 (5): 1760—1763. Bibcode:1985PhRvC..32.1760L. PMID 9953034. doi:10.1103/PhysRevC.32.1760.
^ Gsponer, André; Hurni, Jean-Pierre (1997). The Physical Principles of Thermonuclear Explosives, Intertial Confinement Fusion, and the Quest for Fourth Generation Nuclear Weapons (PDF). International Network of Engineers and Scientists Against Proliferation. str. 110—115. ISBN 978-3-933071-02-6. Arhivirano iz originala (PDF) 6. 6. 2018. g. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ „Smoke Detectors and Americium”, Nuclear Issues Briefing Paper, 35, maj 2002, Arhivirano iz originala 11. 9. 2002. g., Pristupljeno 2015-08-26 CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Nuclear Data Viewer 2.4 Arhivirano na sajtu Wayback Machine (1. jun 2017), NNDC

Dodatna literatura

Eric Scerri, Veoma kratak uvod u periodni sistem, Oxford University Press, Oksford, 2011.
Superteški elementi
Bibliografija sa komentarima za transuranske elemente Arhivirano na sajtu Wayback Machine (5. april 2008) iz Digitalne biblioteke Also za nuklearna pitanja.
Transuranijumski elementi
Zvaničan sajt mreže Super Heavi Elements (mreža evropske integrisane infrastrukturne inicijative EURONS)
Darmštadijum i šire
Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: Tragovi transuranijumskih elemenata u zemaljskim mineralima? ( Online^{[mrtva veza]}, PDF-Datei, 493 kB)
Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: Potraga za super teškim elementima (SHE) u zemaljskim mineralima koristeći KSRF sa visokoenergetskim sinhrotronskim zračenjem. ( Online^{[mrtva veza]}, PDF-Datei, 446 kB)

[1] Considine, Glenn, ur. (2002). Van Nostrand's Scientific Encyclopedia (9th izd.). New York: Wiley Interscience. str. 738. ISBN 978-0-471-33230-5.

[2] Morel, Andrew (2008). Elert, Glenn, ur. „Price of Plutonium”. The Physics Factbook. Arhivirano iz originala 20. 10. 2018. g. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[3] Martin, Rodger C.; Kos, Steve E. (2001). Applications and Availability of Californium-252 Neutron Sources for Waste Characterization (Izveštaj). CiteSeerX 10.1.1.499.1273  .

[4] Silva, Robert J. (2006). „Fermium, Mendelevium, Nobelium and Lawrencium”. Ur.: Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (Third izd.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5.

[She-5] Heenen, Paul-Henri; Nazarewicz, Witold (2002). „Quest for superheavy nuclei” (PDF). Europhysics News. 33 (1): 5—9. Bibcode:2002ENews..33....5H. doi:10.1051/epn:2002102  . Arhivirano iz originala (PDF) 20. 7. 2018. g. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[Green-6] Greenwood, Norman N. (1997). „Recent developments concerning the discovery of elements 100–111” (PDF). Pure and Applied Chemistry. 69 (1): 179—184. doi:10.1351/pac199769010179. Arhivirano iz originala (PDF) 21. 7. 2018. g. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[7] Lougheed, R. W.; et al. (1985). „Search for superheavy elements using ⁴⁸Ca + ²⁵⁴Es^g reaction”. Physical Review C. 32 (5): 1760—1763. Bibcode:1985PhRvC..32.1760L. PMID 9953034. doi:10.1103/PhysRevC.32.1760.

[8] Gsponer, André; Hurni, Jean-Pierre (1997). The Physical Principles of Thermonuclear Explosives, Intertial Confinement Fusion, and the Quest for Fourth Generation Nuclear Weapons (PDF). International Network of Engineers and Scientists Against Proliferation. str. 110—115. ISBN 978-3-933071-02-6. Arhivirano iz originala (PDF) 6. 6. 2018. g. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[9] „Smoke Detectors and Americium”, Nuclear Issues Briefing Paper, 35, maj 2002, Arhivirano iz originala 11. 9. 2002. g., Pristupljeno 2015-08-26 CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[10] Nuclear Data Viewer 2.4 Arhivirano na sajtu Wayback Machine (1. jun 2017), NNDC

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]