Ostrov stability – objavovanie nových superťažkých prvkov
Pochopenie ostrova stability v chémii
Ostrov stability prvkov (zakrúžkovaný) sa predpovedá na základe polčasov rozpadov izotopov. Namerané polčasy sú v rámčekoch, zatiaľ čo predpokladané polčasy sú zatienené.
Ostrov stability je to úžasné miesto, kde je ťažké izotopy z prvkov držať dostatočne dlho na to, aby ste ich mohli študovať a používať. „Ostrov“ sa nachádza v mori rádioizotopov, ktoré sa rozpadajú na dcérske jadrá tak rýchlo, že pre vedcov je ťažké dokázať existenciu prvku, tým menej použiť izotop na praktickú aplikáciu.
Kľúčové poznatky: Ostrov stability
- The ostrov stability Výraz 'super-ťažké rádioaktívne prvky' označuje oblasť periodickej tabuľky pozostávajúcu zo superťažkých rádioaktívnych prvkov, ktoré majú aspoň jeden izotop s relatívne dlhým polčasom rozpadu.
- The model jadrového plášťa sa používa na predpovedanie polohy „ostrovov“ na základe maximalizácie väzbovej energie medzi protónmi a neutrónmi.
- Predpokladá sa, že izotopy na „ostrove“ majú 'magické čísla' protónov a neutrónov, ktoré im umožňujú udržiavať určitú stabilitu.
História ostrova
Glenn T. Seaborgrazil frázu „ostrov stability“ koncom 60. rokov 20. storočia. Pomocou modelu jadrového obalu navrhol naplnenie energetických hladín daného obalu optimálnym počtom protóny a neutróny by maximalizoval väzbovú energiu na nukleón, čo umožňuje, aby mal konkrétny izotop dlhší polovičný život ako iné izotopy, ktoré nemali vyplnené škrupiny. Izotopy, ktoré plnia jadrové obaly, majú takzvané „magické čísla“ protónov a neutrónov.
Nájdenie ostrova stability
Poloha ostrova stability sa predpovedá na základe známych polčasov izotopov a predpovedaných polčasov pre prvky, ktoré neboli pozorované, na základe výpočtov založených na prvkoch, ktoré sa správajú ako tie nad nimi v periodickej tabuľke ( kongenéry ) a dodržiavaním rovníc, ktoré zodpovedajú za relativistické efekty.
Dôkaz, že koncept „ostrova stability“ je zdravý, prišiel, keď fyzici syntetizovali prvok 117. Hoci sa izotop 117 rozpadal veľmi rýchlo, jedným z produktov jeho rozpadového reťazca bol izotop lawrencia, ktorý nikdy predtým nebol pozorovaný. Tento izotop, lawrencium-266, vykazoval polčas rozpadu 11 hodín, čo je na atóm takého ťažkého prvku mimoriadne dlho. Predtým známe izotopy lawrencia mali menej neutrónov a boli oveľa menej stabilné. Lawrencium-266 má 103 protónov a 163 neutrónov, čo naznačuje zatiaľ neobjavené magické čísla, ktoré možno použiť na vytvorenie nových prvkov.
Ktoré konfigurácie môžu mať magické čísla? Odpoveď závisí od toho, koho sa spýtate, pretože je to otázka výpočtu a neexistuje štandardná sada rovníc. Niektorí vedci naznačujú, že by mohol existovať ostrov stability okolo 108, 110 alebo 114 protónov a 184 neutrónov. Iní navrhujú sférické jadro so 184 neutrónmi, ale najlepšie by mohlo fungovať 114, 120 alebo 126 protónov. Unbihexium-310 (prvok 126) je „dvojitá mágia“, pretože jeho protónové číslo (126) aj neutrónové číslo (184) sú magické číslo. Akokoľvek hodíte magickou kockou, údaje získané syntézou prvkov 116, 117 a 118 poukazujú na rastúci polčas rozpadu, keď sa číslo neutrónov blíži k 184.
Niektorí vedci sa domnievajú, že najlepší ostrov stability môže existovať pri oveľa väčších atómových číslach, napríklad okolo prvku číslo 164 (164 protónov). Teoretici skúmajú oblasť, kde Z = 106 až 108 a N je okolo 160-164, ktorá sa zdá byť dostatočne stabilná vzhľadom na beta rozpad a štiepenie.
Vytváranie nových prvkov z Ostrova stability
Hoci vedci môžu byť schopní vytvoriť nové stabilné izotopy známych prvkov, nemáme technológiu, ktorá by prekročila hranicu 120 (práce, ktorá v súčasnosti prebieha). Je pravdepodobné, že bude potrebné skonštruovať nový urýchľovač častíc, ktorý by bol schopný zamerať sa na cieľ s väčšou energiou. Budeme sa tiež musieť naučiť robiť väčšie množstvá známeho ťažkého nuklidy slúžiť ako ciele na vytváranie týchto nových prvkov.
Nové tvary atómového jadra
Obvyklý atómové jadro pripomína pevnú guľu protónov a neutrónov, ale atómy prvkov na ostrove stability môžu nadobudnúť nové tvary. Jednou z možností by bolo jadro v tvare bubliny alebo duté jadro, pričom protóny a neutróny tvoria akýsi obal. Je ťažké si dokonca predstaviť, ako by takáto konfigurácia mohla ovplyvniť vlastnosti izotopu. Jedna vec je však istá... stále existujú nové prvky, ktoré treba objaviť, takže periodická tabuľka budúcnosti bude vyzerať veľmi odlišne od tej, ktorú používame dnes.