Россия, Германия и Япония готовятся к синтезу элементов 119 и 120
Периодическая таблица химических элементов (на начало 2018 года)
В этом году Лаборатория ядерных реакций имени Г.Н. Флерова в Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне запустят новый ускорительный комплекс — Фабрику сверхтяжёлых элементов. Этот комплекс станет базой для синтеза новых химических элементов.
«Мы готовимся к синтезу первых двух элементов восьмого периода — 119-го и 120-го. Планируем начать соответствующие эксперименты в 2019 году», — сказал «Известиям» учёный секретарь Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ Александр Карпов.
Именно в Дубне на ускорительном комплексе У-400 были открыты 113-й элемент (нихоний, Nh, получился как побочный продукт при синтезе 115-го элемента), 115-й (московий, Mc), 117-й (теннесин, Ts) и 118-й (оганесон, Og).
Последний элемент назван в честь открывшего его академика Юрия Оганесяна. Предпоследний — в честь штата Теннесси, за вклад этого штата, в том числе Национальной лаборатории Ок-Ридж, Университета Вандербильта и Университета Теннесси в Ноксвилле, в изучение сверхтяжёлых элементов.
Сейчас периодическая таблица химических элементов заканчивается как раз 118-м элементом. На сегодня единственным известным нуклидом элемента является 294Og с периодом полураспада в 1 мс и атомной массой 294,214(5) а. е. м.
Разумеется, искусственно синтезированный радиоактивный элемент 118 не встречается в природе. Точно так же не встречаются и новые элементы 119 и 120, которые собираются синтезировать в Дубне. Вообще, в природе не встречаются элементы, атомные числа которых превышают 94. Трансурановые элементы производятся искусственно и обычно называются в честь учёных или по местонахождению лаборатории, получившей элемент.
Элемент 119 сейчас носит временное предварительное название унуннений (Uue), а элемент 120 — унбинилий (Ubn). Согласно правилам наименования новых элементов, принятым Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) в 2002 году, для обеспечения лингвистического однообразия всем новым элементам должны даваться названия, оканчивающиеся на »-ium». Название образуется из корней латинских числительных и буквально обозначает что-то наподобие «одно-одно-седьмой». В дальнейшем, после подтверждения открытия, название изменяют на постоянное.
Синтез унуннения (он же эка-франций) станет значительным событием для науки. Дело в том, что элемент с атомным номером 119 и прогнозированной атомной массой 316 а. е. м. после его синтеза станет первым элементом в восьмом периоде периодической таблицы химических элементов.
Попытка синтеза элемента 119 предпринималась в 1985 году при помощи бомбардировки мишени из эйнштейния-254 ядрами кальция-48 на ускорителе SuperHILAC в Беркли. К сожалению, не удалось идентифицировать ни одного атома.
Кроме российских физиков из ОИЯИ, опыты по синтезу элемента 119 сейчас готовятся в Центре по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца (Германия) и Институте физико-химических исследований (RIKEN, Япония). Так, для получения 119-го элемента японские учёные собираются соединить ядра 23-го элемента ванадия и 96-го элемента кюрия, а для получения 120-го элемента — ядра того же кюрия и 24-го элемента — хрома. Для синтеза используют ускоритель частиц и модернизированный специально для этого газоразрядный ионный сепаратор.
Предполагается, что унуненний будет химически активным щелочным металлом, следующим после франция в группе, и будет повторять большинство свойств более лёгких аналогов. Но ожидается, что при этом он будет проявлять некоторые специфические химические свойства, которые присущи только ему и не присущи более лёгким аналогам.
Согласно теоретическим выкладкам химиков, унуненний по химическим свойствам будет предположительно больше похож на рубидий или калий, чем на цезий или франций, игнорируя тенденцию к увеличению химической активности элемента по мере роста порядкового номера.
Новый ускорительный комплекс в Дубне позволит увеличить количество получаемых сверхтяжёлых ядер примерно в 20–50 раз по сравнению с сегодняшними возможностями: «Эти ядра нестабильны, и для их изучения очень важна статистика, то есть количество получаемых атомов. На существующей аппаратуре эксперименты, которые мы планируем делать на фабрике, проводить можно, но они займут годы, а, может быть, и десятилетия. Фабрика будет в 20–50 раз более эффективна, исследования будут укладываться в недели или месяцы», — сказал Александр Карпов.
Синтез элементов 119 и 120 поможет приблизиться к загадке «острова стабильности» — гипотетической области таблицы Менделеева, где находятся самые долгоживущие сверхтяжёлые ядра.
