Tennesinas (Ts, 117) — sintetinis, labai sunkus cheminis elementas

Tennesinas (Ts, 117) — sintetinis, labai sunkus cheminis elementas, atrastas 2010 m.; galimas metaloidas, priklauso 17 grupei. Sužinokite jo savybes ir atradimą.

Tennesinas (buvęs ununseptis) yra labai sunkus žmogaus sukurtas cheminis elementas. Jo simbolis Ts, atominis skaičius 117. Tai antras pagal sunkumą elementas iš visų ir yra priešpaskutinis elementas. Periodinėje lentelėje jis yra 17 grupėje, kurioje yra halogenai. Jo savybės dar nėra iki galo žinomos. Tikėtina, kad tai metaloidas. Apie tenezino atradimą 2010 m. paskelbė Rusijos ir Jungtinių Amerikos Valstijų mokslininkai. Jie bendradarbiavo. Nuo 2019 m. tai yra naujausias atrastas elementas.

Atraskimas ir pavadinimas

Elementas buvo sintetintas Dubnos (JINR) ir JAV laboratorijų bendradarbiavimo metu, bombarduojant berkelio izotopus sunkiųjų jonų srautu (pavyzdžiui, kalcio-48). Dėl to pagaminta vos kelių atomų — eksperimentai reikalavo itin sudėtingos įrangos, specialių tikslinių izotopų ir aukštos energijos greitintuvų. Po patikrinimo ir diskusijų Tarptautinė chemijos ir fizikų bendruomenė pritarė pavadinimui tennessine (angl. tennessine), kuris oficialiai patvirtintas IUPAC 2016 m. Pavadinimas skiriamas JAV valstijai Tennesee už reikšmingą indėlį į sunkiųjų elementų sintezę (pavyzdžiui, berkelio ir kitų tikslinių izotopų gamyba).

Gamyba ir izotopai

• Sintetinamas tik laboratorijose, susidaro tik keli atomai kiekviename eksperimente.
• Gamybos metodas — sunkųjų branduolių susiliejimas (pvz., 48Ca + 249Bk → elementas 117 + neutronai).
• Žinomi izotopai yra trumpalaikiai; eksperimente užregistruoti tik keli masės skaičiai (dažniausiai apie 293 ir 294), tačiau kiekvieno izotopo gyvavimo trukmė yra labai trumpa.

Fizikinės ir cheminės savybės

Tennesinas yra labai sunkus ir stipriai radioaktyvus — jo branduoliai suyra per labai trumpą laiką (dažniausiai milisekundžių ar kelių sekundžių intervalo tvarka). Dėl to tikrųjų fizinių ir cheminių savybių praktiniai matavimai yra labai riboti arba jų nėra. Dauguma žinių apie Tennesiną gaunamos iš teorinių skaičiavimų ir modelių.

Periodinėje lentelėje jis priklauso 17 grupei (halogenams), todėl pagal elektroninę struktūrą būtų numanomas p‑elektronų trūkumas (p5). Teorinė elektroninė konfigūracija dažnai pateikiama kaip [Rn]5f14 6d10 7s2 7p5, tačiau dėl vadinamųjų reliatyvistinių efektų (kai elektronai juda labai greitai aplink didelį branduolį) tenezino cheminės savybės gali skirtis nuo lengvesnių halogenų — jis gali elgtis labiau kaip metaloidas ar net turėti tam tikrų metalinių bruožų.

Mokslinis ir praktinis reikšmingumas

Praktinių taikymų nėra — trumpas izotopų gyvavimo laikas neleidžia naudoti tenezino technologijose. Jo svarba yra moksline prasme: sintezė suteikia žinių apie branduolių stabilumą ekstremaliuose atominio skaičiaus regionuose, apie branduoliojį apvalkalų (shell) poveikį ir reliatyvistinius cheminius efektus.

Saugumas

Dėl stiprios radioaktyvumo ir itin mažo pagaminamų kiekių, tenezinas valdomose sąlygose nagrinėjamas tik specializuotuose branduolinės fizikos ir sintezės centruose. Rankiniu ar kasdienišku požiūriu jis neturi reikšmės vartotojų saugumo kontekste, nes vieninteliai egzistuojantys kiekiai yra laboratoriniai ir trumpalaikiai.

Apibendrinimas

Tennesinas (Ts, Z = 117) yra vienas iš naujausių ir sunkiausių sintetinių elementų. Dėl trumpų gyvavimo trukmių ir nedidelio sintezės kiekio jo savybės daugiausia numatomos teoriniu būdu, ir tai išlieka aktyvios fundamentinių nukleonų bei reliatyvistinės chemijos tyrimų sritys.

Istorija

Prieš atrandant

2004 m. Jungtinio branduolinių tyrimų instituto (JINR) komanda Dubnoje, Maskvos srityje, Rusijoje, suplanavo eksperimentą, kurio tikslas buvo susintetinti (sukurti) 117 elementą. Jis vadinamas elementu 117, nes jo atome yra 117 protonų. Norint tai padaryti, reikėjo sujungti elementus berkelį (elementas 97) ir kalcį (elementas 20). Tačiau amerikiečių komanda Ouk Ridžo nacionalinėje laboratorijoje, vienintelėje pasaulyje berkelio gamintojoje, kuriam laikui buvo nutraukusi berkelio gamybą. Todėl jie pirmiausia susintetino elementą 118 naudodami kalifornį (elementas 98) ir kalcį.

Rusijos komanda norėjo naudoti berkelio izotopą, nes eksperimente naudotas kalcio izotopas kalcis-48 turi 20 protonų ir 28 neutronus. Tai lengviausias stabilus arba beveik stabilus branduolys (vidurinė atomo dalis), kuriame neutronų yra daug daugiau nei protonų. Cinkas-68 yra antras pagal lengvumą šios rūšies branduolys, tačiau jis sunkesnis už kalcio-48. Kadangi tenykštis atomas turi 117 protonų, jiems sujungti su kalcio atomu reikia dar vieno atomo su 97 protonais, o berkelio atomas turi 97 protonus.

Eksperimento metu berkelijus paverčiamas taikiniu, o kalcis į berkelio taikinį paleidžiamas spindulio pavidalu. Kalcio spindulys sukurtas Rusijoje, cheminėmis priemonėmis iš gamtinio kalcio pašalinus nedidelį kalcio-48 kiekį. Po eksperimento sukurtas branduolys bus sunkesnis ir bus arčiau stabilumo salos. Tai idėja, kad kai kurie labai sunkūs atomai gali būti gana stabilūs.

Tenesino atradimas

2008 m. amerikiečių komanda vėl pradėjo kurti berkelijų ir apie tai papasakojo Rusijos komandai. Pagal programą buvo pagaminti 22 miligramai berkelio, ir to pakako eksperimentui. Netrukus po to berkelijus buvo atšaldytas per 90 dienų, o dar 90 dienų cheminėmis priemonėmis jis buvo padarytas grynesnis. Berkelio taikinį reikėjo greitai išgabenti į Rusiją, nes naudojamo berkelio izotopo - berkelio-249 - pusėjimo trukmė yra tik 330 dienų. Kitaip tariant, po 330 dienų pusė berkelio nebebus berkeliu. Tiesą sakant, jei eksperimentas nebūtų pradėtas praėjus šešiems mėnesiams po to, kai buvo pagamintas taikinys, jis būtų buvęs atšauktas, nes jie neturėjo pakankamai berkelio eksperimentui. 2009 m. vasarą taikinys buvo supakuotas į penkis švino konteinerius ir komerciniu reisu iš Niujorko išsiųstas į Maskvą.

Prieš išsiųsdamos berkelio taikinį abi komandos turėjo įveikti biurokratines kliūtis tarp Amerikos ir Rusijos, kad jis laiku pasiektų Rusiją. Tačiau problemų vis tiek kilo: Rusijos muitinė du kartus neįleido berkelio taikinio į šalį dėl trūkstamų arba nepilnai užpildytų dokumentų. Nors taikinys per Atlanto vandenyną skrido penkis kartus, visa kelionė truko tik kelias dienas. Kai taikinys pagaliau pateko į Maskvą, jis buvo išsiųstas į Dimitrovgradą, Uljanovsko obl. Čia taikinys buvo padėtas ant plonos titano plėvelės (sluoksnio). Tada ši plėvelė buvo išsiųsta į Dubną, kur buvo patalpinta į JINR dalelių greitintuvą. Šis dalelių greitintuvas yra galingiausias pasaulyje dalelių greitintuvas, skirtas supersunkiems elementams kurti.

Eksperimentas pradėtas 2009 m. birželio mėn. 2010 m. sausį Flerovo branduolinių reakcijų laboratorijos mokslininkai paskelbė, kad rado naujo elemento, kurio atominis numeris 117, skilimą per dvi skilimo grandines. Nelyginis izotopas prieš savaiminį (staigų) skilimą atlieka 6 alfa skilimus. Nelyginis-vienodas izotopas prieš skilimą atlieka 3 alfa skilimus. 2010 m. balandžio 9 d. žurnale "Physical Review Letters" buvo paskelbta oficiali ataskaita. Joje paaiškėjo, kad skilimo grandinėse minimi izotopai buvo²⁹⁴ Ts ir²⁹³ Ts. Izotopai buvo pagaminti taip:

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹⁴ Ts + 3 n (1 įvykis)

²⁴⁹Bk +⁴⁸ Ca →²⁹⁷ Ts* →²⁹³ Ts + 4 n (5 įvykiai)

Berkelio taikinys, naudojamas tenezino sintezei tirpalo pavidalu

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Koks yra Tenesino simbolis?

Klausimas: Koks yra tenezino atominis skaičius?

K: Kuriai periodinės elementų lentelės grupei priklauso tenezinas?

K: Kokios yra kai kurios jo savybės?

K: Kas atrado tennesiną ir kada apie tai buvo paskelbta?

K.: Ar šiuo metu jis naudojamas kokiems nors kitiems tikslams, išskyrus mokslinius tyrimus?

K: Kaip jis gavo savo pavadinimą?

Paieška pagal raidę