Sobre la tabla periódica de elementos.
Para 1925 se habían identificado 88 elementos, 81 de los cuales eran estables y 7 inestables. De esta manera, es el deseo urgente de los científicos encontrar los cuatro elementos que aún no han sido descubiertos (es decir, 43, 665, 438 + 0, 85, 87 elementos).
Dado que todos los elementos conocidos del 84 al 92 son elementos radiactivos, se puede predecir con seguridad que 85 y 87 también deberían ser elementos radiactivos. Por otro lado, dado que los elementos 43 y 61 son ambos elementos estables, no parece haber razón para pensar que no lo sean. Por tanto, deben encontrarse en la naturaleza.
Debido a que el elemento 43 está justo por encima del renio en la tabla periódica, se espera que tenga propiedades químicas similares al renio y se encuentre en el mismo mineral. De hecho, el equipo que descubrió el renio cree haber detectado rayos X con longitudes de onda equivalentes a las del elemento 43. Por tanto, afirmaron haber descubierto el elemento 43. Pero su evaluación no fue confirmada por otros. En ciencia, cualquier descubrimiento debe ser confirmado por al menos otro investigador, de lo contrario no puede considerarse un descubrimiento.
En 1926, dos químicos de la Universidad de Illinois debieron haber dicho que descubrieron el elemento 61 en un mineral que contenía los elementos 60 y 62. Ese mismo año, dos químicos italianos de la Universidad de Florencia también creyeron haber aislado el elemento 61. Pero el trabajo de estos dos grupos de químicos no fue confirmado por otros químicos.
Unos años más tarde, un físico del Instituto de Tecnología de Alabama informó que había descubierto los oligoelementos 87 y 85 utilizando nuevos métodos analíticos de su propio diseño, pero ninguno de los descubrimientos fue confirmado.
Lo que ocurrió después demostró que el llamado "descubrimiento" de los elementos 43, 665, 438+0, 85 y 87 fue sólo un error cometido por estos químicos en su trabajo.
De entre estos cuatro elementos, el primer elemento claramente identificado es el elemento 43. Lawrence, un físico estadounidense que ganó el Premio Nobel de Física por la invención del ciclotrón, produjo el elemento 43 en su acelerador bombardeando el elemento 42, molibdeno, con partículas de alta velocidad. El material bombardeado se volvió radiactivo y Lawrence envió el material radiactivo para su análisis al químico italiano Segre, que estaba muy interesado en el problema del elemento 43.
Segre y su colega Perrier aislaron el material radiactivo del molibdeno y descubrieron que era químicamente similar al renio, pero no. Por lo tanto, afirmaron que solo podía ser el elemento 43, señalando que se trataba de un elemento radiactivo a diferencia de sus elementos vecinos en la tabla periódica. Debido a que no puede producirse continuamente como producto de la desintegración del elemento 44, en realidad ya no existe en la corteza terrestre. Segre y Peller finalmente obtuvieron los derechos de denominación del elemento 43. Lo llamaron tecnecio, el primer elemento creado por el hombre.
En 1939, finalmente se descubrió en la naturaleza el elemento nº 87. El químico francés Pellet aisló el uranio de sus productos de desintegración. Debido a que su existencia es tan pequeña, sólo mediante mejoras tecnológicas la gente puede encontrarlo en lugares donde no se ha descubierto antes. Más tarde, Perret nombró francio al elemento recién descubierto.
Al igual que el tecnecio, el elemento 85 se obtiene bombardeando el elemento 83, el bismuto, en un ciclotrón. En 1940, Segray, Corson y Mackenzie aislaron el elemento 85 en la Universidad de California. Su investigación sobre este elemento fue interrumpida por la Segunda Guerra Mundial, pero se reanudó después de la guerra, y en 1947 propusieron llamar a este elemento Miao.
Al mismo tiempo, el cuarto y último elemento no descubierto, el elemento 61, también fue descubierto en los productos de fisión del uranio. En 1945, tres químicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Mariinsky, Glendinning y Collier, aislaron el elemento 6l, al que llamaron prometio.
De esta manera se completa finalmente la lista de elementos del N°1 al N°92. Pero, en cierto sentido, el viaje más arduo hacia los elementos acaba de comenzar, a medida que los científicos han traspasado los límites de la tabla periódica. Resulta que el uranio no es el último elemento de la tabla periódica.
Búsqueda de elementos transuránicos
La búsqueda de "elementos transuránicos" comenzó ya en 1934. Este año, Fermi descubrió en Italia que cuando bombardeaba un elemento con una partícula subatómica recién descubierta llamada neutrón, a menudo convertía el elemento bombardeado en un elemento con un número atómico uno mayor que él. Entonces, ¿se puede convertir el uranio en el elemento 93, un elemento creado por el hombre que no existe en la naturaleza? Luego, el equipo de Fermi comenzó a bombardear uranio con neutrones y obtuvieron un producto que creían que era sin duda el elemento 93, llamado "uranio X".
Del 65438 al 0938, Fermi ganó el Premio Nobel de Física por sus investigaciones sobre el bombardeo de neutrones. Ni siquiera se pensó en aquel momento en el verdadero significado de su descubrimiento, ni en las consecuencias que tendría para la humanidad. Como aquel otro italiano, Colón, encontró algo mucho más importante de lo que podría haber imaginado en ese momento, aunque no fuera lo que buscaba.
Basta señalar aquí que después de que la gente siguió algunas señales equivocadas y realizó una serie de investigaciones, finalmente se descubrió que el experimento de Fermi en realidad no estaba “fabricando” un nuevo elemento, sino el átomo de uranio. se divide en dos mitades aproximadamente iguales. Pero cuando algunos físicos comenzaron a estudiar este proceso en la década de 1940, el elemento 93 apareció de repente como una sorpresa adicional en sus experimentos.
Entre los muchos elementos que aparecen cuando el uranio es bombardeado con neutrones, hay un elemento que no se puede identificar a primera vista. Esto llevó a MacMillan de la Universidad de California a darse cuenta de que los neutrones liberados en la fisión probablemente convertirían algunos átomos de uranio en elementos con números atómicos más altos, como esperaba Fermi, y MacMillan y el físico-químico Abelson pudieron demostrar que este elemento no reconocido era en realidad un elemento. 93. La evidencia de la existencia de este elemento es su firma radiactiva, que es la similitud de todos los elementos descubiertos posteriormente.
McMillan cree que probablemente exista otro elemento transuránico mezclado con el elemento 93. Más tarde, el químico Seaberg y sus colaboradores Wall y Kennedy rápidamente lo confirmaron y señalaron que este elemento era el elemento 94.
Los elementos 93 y 94 se denominan neptunio y plutonio respectivamente. Más tarde se descubrió que también se encuentran en la naturaleza, ya que posteriormente se encontraron trazas de neptunio y plutonio en minerales de uranio. De este modo, el uranio deja de ser el elemento natural más pesado.
Más tarde, un equipo de investigación de Seaborg y la Universidad de California continuaron buscando un elemento transuránico tras otro. En 1944 bombardearon plutonio con partículas subatómicas y obtuvieron los elementos 95 y 96, a los que denominaron americio y curio respectivamente. Este último recibió su nombre en honor a los Curie.
Después de producir cantidades suficientes de ciruelas y palas, bombardearon estos elementos y obtuvieron con éxito los elementos 97 y 98 en 1949 y 1950 respectivamente. Llamaron a los dos elementos tulio y californio respectivamente. En 1951, Seaberg y MacMillan ganaron el Premio Nobel de Química por una serie de resultados.
Los elementos 99 y 100 fueron descubiertos en circunstancias más dramáticas. Aparecieron cuando la primera bomba de hidrógeno explotó sobre el Océano Pacífico en junio de 1952+065438+octubre. Aunque su presencia se había detectado desde hacía mucho tiempo en los restos de una explosión, no fue hasta que un equipo de investigación de la Universidad de California obtuvo pequeñas cantidades de los dos elementos en el laboratorio en 1955 que fueron identificados y nombrados polonio y americio, respectivamente. El primero es en memoria de Einstein y el segundo en memoria de Fermi, ya que ambos fallecieron hace unos meses. Posteriormente, el equipo de investigación bombardeó una pequeña cantidad de polonio y obtuvo el elemento 101. Llamaron al elemento holmio en honor a Mendeleev.
Entonces la Universidad de California, en colaboración con el Instituto Nobel Sueco, dio un paso adelante. El Instituto Nobel llevó a cabo un bombardeo particularmente complejo que produjo una pequeña cantidad del elemento 102. El elemento recibió el nombre de actinio, en honor al Instituto Nobel, pero este experimento no fue confirmado. Posteriormente, alguien obtuvo este elemento mediante métodos distintos al introducido por primera vez por el Instituto Nobel. Por lo tanto, hubo un retraso antes de que el actinio fuera reconocido oficialmente como nombre de este elemento.
En 1961, un equipo de investigación de la Universidad de California detectó algunos átomos del elemento 103 y llamó al elemento tecnecio en memoria de Lawrence, fallecido no hacía mucho. Más tarde, un equipo de investigación dirigido por Fryyorov en la Unión Soviética informó que habían obtenido los elementos 104 y 105 en 1964 y 1967 respectivamente, pero los métodos que utilizaron para producir estos dos elementos no fueron confirmados. Posteriormente, un equipo de investigación dirigido por Giosso en Estados Unidos utilizó otros métodos para producir estos dos elementos.
Se inició así un intenso debate sobre quién descubrió primero los dos elementos, reivindicando ambos grupos de investigación el derecho a nombrarlos. Desde antes de 1971, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada ha celebrado muchas reuniones para resolver la disputa sobre el nombre, pero no se ha resuelto. Por lo tanto, en agosto de 1977, el Union Inorganic Chemistry Group anunció oficialmente su propuesta de nombrar más de 100 elementos con prefijos numéricos mixtos latinos y griegos. En consecuencia, el nombre en inglés del elemento 104 es unnilquadium y el símbolo es Unq; el nombre en inglés del elemento 105 es símbolo de unnilpentium Unp.
Sin embargo, el juego aún no ha terminado. En 1974, el equipo de investigación de Frylov bombardeó un objetivo de plomo con iones de cromo acelerados por un acelerador y sintetizó un isótopo del elemento 106 con un número de masa de 259. Casi al mismo tiempo, Jiaosuo en los Estados Unidos bombardeó 259 microgramos de objetivo de osmio con iones de oxígeno acelerados por un acelerador, sintetizó el isótopo de 106 elementos con un número de masa de 263 y lo identificó midiendo la cadena de desintegración de 263.
En 1976, el equipo de investigación de Frylov bombardeó un objetivo de bismuto con iones de cromo acelerados por un acelerador, sintetizó un isótopo del elemento 107 con un número de masa de 261 y lo identificó midiendo la cadena de desintegración de 261. Esta vez la Unión Soviética iba por delante. Más tarde, en 1981, Muensenberg y otros del Instituto Tate de Investigación de Iones Pesados en Damas, Alemania, bombardearon un objetivo de bismuto con iones de cromo acelerados y sintetizaron un isótopo del elemento 107 con un número de masa de 262. Durante el experimento, pudieron obtener 2 partículas alfa de 262 desintegraciones por día, para un total de 6 conteos observados.
En 1982, el equipo científico de Munzenberg bombardeó un objetivo de bismuto con iones de hierro acelerados por un acelerador y sintetizó un isótopo del elemento 109 con un número de masa de 266. En el experimento de síntesis de bombardeo que duró una semana, solo se obtuvo un nuevo átomo elemental: una partícula alfa con una energía de 11,10 MeV, que se emitió cinco milésimas de segundo después de 266 síntesis. Fue este evento único el que lograron identificar utilizando cuatro métodos diferentes, específicamente midiendo la cadena de desintegración de 266 para confirmar la síntesis del elemento 109.
El elemento 108 fue descubierto más tarde que el elemento 109. En 1984, Muenzenberg et al. bombardearon una vez más un objetivo de plomo con iones de hierro acelerados por un acelerador y sintetizaron un isótopo del elemento 108 con un número de masa de 265 (o 266). Se registraron un total de tres átomos de 265 (o 266), con valores de vida útil de 24, 22 y 34 milisegundos respectivamente. Al medir la cadena de desintegración del 265, se confirmó que la síntesis del elemento 108 fue exitosa. Desde entonces, no se han descubierto ni sintetizado nuevos elementos.
Al subir la escalera de los elementos transuránicos, es difícil subir un nivel a la vez. Cuanto mayor sea el número atómico, más difícil e inestable será recolectar el elemento. Cuando alcanzó el nivel del holmio, su identificación había comenzado con sólo diecisiete átomos. Afortunadamente, la tecnología de detección de radiación ha estado muy avanzada desde 1955. Los científicos de Berkeley instalaron una alarma en su instrumento. Cada vez que se produce un átomo de holmio, la radiación identificadora que emite a medida que se desintegra hace sonar las alarmas con fuerza, anunciando que algo así ha sucedido.
Desde la propuesta formal de Mendeleev de la ley periódica de los elementos hasta la síntesis del elemento 108 en 1984, se descubrieron o sintetizaron 46 elementos. El descubrimiento de cada elemento demostró la exactitud de la teoría de Mendeleev.