Дополнительный иатериал для любознательных

Дополнительный материал для любознательных

Актиноиды

Актиноиды, актиниды, семейство из 14 химических элементов с атомным номером Z 90-103, расположенных в 7 периоде системы Менделеева за актинием Ac и относящихся, как и актиний, к III группе системы. К актиноидам принадлежат: торий, протактиний, уран, нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий и лоуренсий. Все актиноиды радиоактивны, то есть не имеют стабильных изотопов. Торий, протактиний и уран принадлежат к естественно-радиоактивным элементам, встречающимся в природе, и открытым ранее других актиноидов. Остальные актиноиды, часто называемые трансурановыми элементами, получены в 1940-1963 годах искусственным путем при помощи ядерных реакций. Из них только нептуний и плутоний обнаружены в ничтожно малых количествах в некоторых радиоактивных рудах, более «тяжелые» актиноиды (т.е. актиноиды с большими атомными номерами) в природе не найдены. Огромная заслуга в изучении актиноидов принадлежит американскому химику Г.Т. Сиборгу, который выдвинул гипотезу о существовании группы актиноидов (1942) и под руководством или при участии которого было впервые синтезировано девять актиноидов. Выделение актиноидов в специальное семейство связано со схожестью химических свойств этих элементов между собой и с актинием, что объясняется сходным строением наружных электронных оболочек их атомов.

Название актиноиды (от актиний и греч.eidos - вид) означает подобные актинию. Оно дано актиноидам по аналогии с лантаноидами - семейством из 14 элементов, также относящихся к III группе системы Менделеева и следующих в шестом периоде за лантаном. Свойства элементов обоих семейств во многом сходны друг с другом.

Из всех актиноидов к настоящему времени практическое применение находят главным образом торий (Th), уран (U) и плутоний (Pu). Изотопы ²³³U, ²³⁵U и ²³⁹Pu служат как ядерное горючее в атомных реакторах и играют роль взрывчатого вещества в атомных бомбах. Некоторые изотопы актиноидов, испускающие α-частицы высокой энергии, могут служить для создания источников тока со сроком до 10 лет и более, необходимых, например, для питания навигационной радиоаппаратуры спутников. В таких источниках тока тепловая энергия, выделяющаяся при радиоактивном распаде, при помощи специальных устройств преобразуется в электрический ток. Изучение свойств актиноидов имеет большое теоретическое значение, так как позволяет расширить знания о свойствах атомных ядер, химическом поведении элементов и т.д.

Амереций.

Справочные данные:

Химический символ Am.

Атомный номер в периодической системе 95.

Атомная масса 243,0614.

История открытия:

Амереций синтезирован в результате опытов, проведённых в конце 1944 г. и в начале

1945 г. в металлургической лаборатории Чикагского университета Г. Сиборгом,

Р. Джеймсом, Л. Морганом и А. Гиорсо, которые установили, что изотоп ²⁴¹Am образуется в результате облучения плутония нейтронами. Получение амереция оказалось трудной задачей. Первые опыты закончились неудачей: бомбардировка плутония дейтерием результата не дала. Пришлось идти в обход. Обстреляв ²³⁸ U ядрами гелия, получили ²⁴¹Pu и заметили, что он -β-излучатель, т.е. часть его ядер, приобретает заряд, больший на единицу. Новый элемент с зарядом ядра 95 назвали в честь Америки амерецием.

Происхождение названия:

Был назван в честь Америки, т.к. был получен в этой стране.

Лоуренсий.

Справочные данные:

Химический символ Lr.

Атомный номер в периодической системе 103.

Атомная масса 260,1054.

История открытия:

Открытие лоуренсия растянулось на целых десять лет: с 1961 по 1971 г. Первое сообщение о его открытии было сделано в 1961 г. А.Гиорсо с соавторами, работавшими в Калифорнийском университете (г. Беркли США). Данные американских исследователей не подтвердились.

Первые надёжные сведения об элементе №103 (изотоп ²⁵⁶ Lr) получены в1965-1967 гг. в ОИЯИ (г. Дубна, СССР) Г.Н. Флеровым с сотрудниками: при облучении ²⁴³Am ионами ¹⁸O образовался изотоп ²⁵⁶Lr.

Только совокупность работ, выполненных за этот период учёными Дубны и Беркли, доказывает, что элемент №103 действительно получен. Таково мнение рабочей группы ИЮПАП и ИЮПАК. Рабочая группа считает, что приоритет открытия элемента №103 должен принадлежать в одинаковой степени учёным ОИЯИ и Калифорнийского университета.

Происхождение названия:

Элемент наименовали лоуренсием в честь американского физика Лоуренса - одного из создателей первых ускорителей и циклотронов для получения частиц высокой энергии.

Калифорний.

Справочные данные:

Химический символ Cf.

Атомный номер в периодической системе 98.

Атомная масса 251,0796.

История открытия:

Первые несколько тысяч атомов этого элемента получили в 1950 г. С.Томпсон, К.Стрит, А.Гиорсо и Г.Сиборг, использовав метод, применявшийся при открытии предыдущих актиноидов. Накопив достаточно кюрия, поместили его в циклотрон и обстреляли потоком быстрых α - частиц. Некоторые ядра кюрия (элемент №96) присоединили α -частицу, и образовались ядра элемента №98.

Происхождение названия:

Элемент назван по имени штата Калифорния, в университете которого он был открыт.

.

Фермий.

Справочные данные:

Химический символ Fm.

Атомный номер в периодической системе 100.

Атомная масса 257,0951.

История открытия:

Фермий впервые выделен при обработке продуктов термоядерного взрыва, как и эйнштейний, тем же коллективом авторов - Г.Сиборг, А.Гиорсо, С.Томпсон и Г Хиггинс - в 1952 г.

Происхождение названия:

Название «фермий» придумано группой ученых, принимавших участие в исследованиях; оно дано в честь Ферми - знаменитого итальянского физика, лауреата Нобелевской премии, считающегося «отцом атомного века».

Торий.

Справочные данные:

Химический символ Th.

Атомный номер в периодической системе 90.

Атомная масса 232,038.

История открытия:

Этот элемент открыл в 1828 г. шведский учёный Й.Берцелиус в минерале с острова Лёвен (Норвегия). Металлический торий удалось получить только в 1870-х гг. В 1898 году Шмидт и независимо М. Склодовская-Кюри обнаружили, что торий слабо активен.

Происхождение названия:

Свое название получил в честь древнескандинавского бога-громовержца Тора.

Уран.

Справочные данные:

Химический символ U.

Атомный номер в периодической системе 92.

Атомная масса 238,03.

История открытия:

В честь планеты Уран назвал немецкий химик М.Клапрот новый элемент, который он открыл в 1789 г. Но Клапрот получил лишь оксид урана, в металлическом виде его сумел приготовить французский химик Э.Пелиго в 1841 г. Ещё в конце XIX в. этот элемент сыграл важную роль в истории естествознания. В урановых минералах был впервые обнаружен земной гелий.

Происхождение названия:

Клапрот назвал новый элемент ураном в ознаменование того, что исследование этого металла почти совпало с открытием планеты Уран.

Берклий.

Справочные данные:

Химический символ Bk.

Атомный номер в периодической системе 97.

Атомная масса [247].

История открытия:

Открыт в декабре 1949 г. Томпсоном, Гиорсо и Сиборгом в Калифорнийском университете в Беркли. При облучении ²⁴¹Am α-частицами они получили изотоп берклия ²⁴³Bk.

Происхождение названия:

Поскольку берклий обладает структурным сходством с тербием, получившим свое название от имени г. Иттерби в Швеции, и американские ученые назвали свой элемент по имени г. Беркли. В русской литературе часто встречается название беркелий.

Кюрий.

Справочные данные:

Химический символ Cm.

Атомный номер в периодической системе 96.

Атомная масса [247].

История открытия:

Кюрий принадлежал к группе актиноидов, был открыт (синтезирован) в 1944 г. в Металлургической лаборатории Чикагского университета Сиборгом и др. путём бомбардировки плутония ионами гелия. Через три года было получено чистое химическое соединение - гидроксид кюрия.

Происхождение названия:

Название новому элементу дано в честь супругов Кюри по аналогии с названием редкоземельного элемента гадолиния, имеющего похожее строение электронных оболочек. В символе Cm начальная буква обозначает фамилию Кюри, а вторая - имя Марии Кюри-Склодовской.

Протактиний.

Справочные данные:

Химический символ Pa.

Атомный номер в периодической системе 91.

Атомная масса [231].

История открытия:

В результате расширения исследований радиоактивных превращений урана становилось всё очевиднее, что актиний является продуктом одного из таких превращений. В частности, это подтверждалось постоянством отношения актиний: уран в урановых минералах. Однако установить последовательность превращений и найти звенья цепи образования актиния удалось не сразу. Содди, Руссель и Фаянс независимо друг от друга предсказали существование радиоактивного элемента - члена уранового ряда, который как аналог тантала (эка-тантал) должен занять пустующую клетку ниже ванадия. И действительно, в 1917 г. Мейтнер, а год спустя Содди, Крэнстон и Флэкк открыли элемент 91, который оказался первым в ряду актиния, образуя актиний в результате α-излучения. В 1927 г. Гроссе впервые выделил несколько миллиграмм чистой пятиокиси протактиния (Pa₂O₅).

Происхождение названия:

Название фиксирует тот факт, что протактиний является исходным элементом в ряду образования актиния. Т.к. первая часть названия с греческого языка переводится как «первый, исходный, начальный», вторая часть слова актиний.

Плутоний.

Справочные данные:

Химический символ Pu.

Атомный номер в периодической системе 94.

Атомная масса [244].

История открытия:

Плутоний был открыт в конце 1940 г. Калифорнийском университете. Его синтезировали Мак-Миллан, Кеннеди и Валь, бомбардируя окись урана (U₃O₈) сильно ускоренными в циклотроне ядрами дейтерия (дейтронами). Позднее было установлено, что при этой ядерной реакции сначала получается короткоживущий изотоп нептуний -238, а из него уже плутоний-238 с периодом полураспад около 50 лет. Годом позже Кеннеди, Сиборг, Сегрэ и Валь синтезировали более важный изотоп - плутоний-239 посредством облучения урана сильно ускоренными в циклотроне нейтронами. Плутоний-239 образуется при β-распаде нептуния-239; он испускает a-лучи и имеет период полураспада 24000 лет. Чистое соединение плутония впервые получено в 1942 г. Затем стало известно, что существует природный плутоний, обнаруженный в урановых рудах, залегающих в Конго.

Происхождение названия:

Получил свое название от имени бога Плутона - властителя подземного царства по греческой мифологии.

Нептуний.

Справочные данные:

Химический символ Np.

Атомный номер периодической системе 93.

Атомная масса [237].

История открытия:

Первым был синтезирован изотоп нептуний ²³⁹Np, о чём весной 1940 г. сообщили американские учёные Э. Макмиллан и Ф.Эйблсон. В продуктах облучения ²³⁸U медленными нейтронами они обнаружили радиоактивный продукт с периодом полураспада 2,3 суток. Это вещество удалось отделить химическим путём от урана. Вскоре стало ясно, что оно представляет собой новый элемент с порядковым номером 93.

Происхождение названия:

Название «нептуний» дано новому элементу потому, что он следует за ураном в соответствие с расположением планет в солнечной системе.

Менделевий.

Справочные данные:

Химический символ Md.

Атомный номер в периодической системе 101.

Атомная масса [258].

История открытия:

Менделевий получен искусственно в 1955 г. Сиборгом с группой сотрудников при бомбардировке эйнштейния 253 ядрами гелия. Сначала было синтезировано всего несколько атомов (к 1958 г. их число достигло 100), которые идентифицировали как атомы нового элемента. При радиоактивном распаде менделевия с выделением электронов образуется фермий 256; последний распадается спонтанно с расщеплением ядра. Период полураспада менделевия равен 30 мин.

Происхождение названия:

Сиборг и его сотрудники предложили назвать новый элемент менделевием «в знак признания пионерской роли великого русского химика Дмитрия Менделеева, который первый использовал периодическую систему элементов для предсказания химических свойств еще не открытых элементов - принцип, который послужил ключом для открытия последних семи трансурановых элементов».

Нобелий.

Справочные данные:

Химический символ No.

Атомный номер в периодической системе 102.

Атомная масса [259].

История открытия:

В 1957 г. из Нобелевского физического института в Стокгольме поступило сообщение о том, что группе исследователей в результате бомбардировки ядер кюрия-244 сильно ускоренными ионами углерода-13 удалось получить новый трансурановый элемент 102. Элемент, испускающий α-лучи, имеет период полураспада 10-12 мин.; массовое число 253.

Происхождение названия:

Элемент назвали нобелием в честь института, в котором велись исследования по его изучению.

Эйнштейний.

Справочные данные:

Химический символ Es.

Атомный номер в периодической системе 99.

Атомная масса [254].

История открытия:

Открытие эйнштейния почти одновременно с фермием является результатом исследований продуктов взрыва термоядерного устройства, произведённого американцами в Тихом океане в ноябре 1952 г. (операция «Майк»). Было установлено, что в продуктах взрыва содержатся особенно тяжёлые ядра урана и плутония, в том числе ²²⁴Pu и ²⁴⁶Pu. Образование таких ядер могло быть лишь результатом мгновенного захвата ядрами ²³⁸U нескольких нейтронов (от 6 до17!). Это давало основание предположить, что одновременно с тяжёлыми изотопами урана и плутония могли образоваться ядра элементов с атомным номером больше 98. Действительно, при разделении продуктов взрыва обнаружилось присутствие нового тяжёлого элемента, и после переработки большого количества коралловых отложений и грязи, привезённых с места взрыва, удалось выделить два изотопа (253 и 255) нового элемента.

Происхождение названия:

Этому актиноиду было присвоено название «эйнштейний» в честь крупнейшего математика и физика XX века Альберта Эйнштейна.