История открытия редких химических элементов

| Категория реферата: Рефераты по химии
| Теги реферата: 5 баллов рефераты, шпоры по экономике
| Добавил(а) на сайт: Emel'janov.

Открытый в 1940 г. нептуний был первым искусственно полученным трансурановым элементом. В 30-х годах велись интенсивные исследования искусственных радиоактивных веществ, в частности, продуктов бомбардировки нейтронами урана. Химический анализ этих продуктов приводил к выводу о существовании элементов тяжелее урана. В 1939 г. Мак-Миллан в продуктах облучения урана нейтронами открыл радиоактивный изотоп с периодом полураспада 2,3 суток. Затем изотоп исследовал Сегрэ, который установил, что его свойства подобны свойствам редкоземельных элементов. В мае 1940 г.
Мак-Миллан и Абельсон изучили реакцию образования изотопа: уран - 238 путем захвата нейтрона превращается в уран - 239 (период полураспада 23 мин.), который в свою очередь превращается в нептуний-239. Название "нептуний" дано новому элементу потому, что он следует за ураном в соответствии с расположением планет в солнечной системе. В 1942 г. был открыт другой изотоп - нептуний-237 (Сиборг и Валь), распадающийся с аlfa-излучением
(период полураспада 2,25 млн. лет). Символ Np предложен в 1948 г.

Плутоний, Plutonium, Pu (94)

Плутоний был открыт в конце 1940 г. в 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 полураспада 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 распаде нептуния-239; он испускает alfa-лучи и имеет период полураспада 24 000 лет. Чистое соединение плутония впервые получено в 1942 г. Затем стало известно, что существует природный плутоний, обнаруженный в урановых рудах, в частности в рудах, залегающих в Конго.

Название элемента было предложено в 1948 г.: Мак-Миллан назвал первый трансурановый элемент нептунием в связи с тем, что планета Нептун - первая за Ураном. По аналогии элемент 94 решили назвать плутонием, так как планета
Плутон является второй за Ураном. Плутон, открытый в 1930 г., получил свое название от имени бога Плутона - властителя подземного царства по греческой мифологии. В начале XIX в. Кларк предлагал наименовать плутонием элемент барий, производя это название непосредственно от имени бога Плутона, но его предложение не было принято.

Америций, Аmericium, Аm (95)

Этот элемент получен искусственно путем облучения плутония нейтронами в конце 1944 г. в Металлургической лаборатории Чикагского университета
Сиборгом, Джеймсом и Морганом. С открытием америция стало очевидно, что тяжелые трансурановые элементы образуют семейство, подобное семейству редкоземельных элементов - лантаноидов. При этом от элемента к элементу постепенно заполняется электронная 5f-оболочка, точно так же, как у лантаноидов заполняется 4f-оболочка. Америций содержит шесть 5f-электронов, и в этом отношении он подобен европию, тоже содержащему шесть 4f- электронов. На этом основании и было предложено название америций в честь
Америки, так же как европий был назван в честь Европы.

Кюрий, Curium, Сm (96)

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

Беркелий, Berkelium, Bk (97)

Открыт в декабре 1949 г. Томпсоном, Гиорсо и Сиборгом в Калифорнийском университете в Беркли. При облучении 241Am alfa-частицами они получили изотоп беркелия 243Вk. Поскольку Bk 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 берклий.

Калифорний, Californium, Cf (98)

Этот трансурановый элемент впервые был получен в феврале 1950 г. бомбардировкой микрограммовых количеств кюрия alfa-частицами. Честь его открытия принадлежит Томпсону, Стриту, Гиорсо и Сиборгу. Элемент, идентифицированный на ничтожном количестве исследуемого материала (около
5000 атомов), назван по имени штата Калифорния, в университете которого он был открыт. Кроме того, во внимание принято соответствие между свойствами калифорния и редкоземельного элемента диспрозия. Авторы открытия сообщили, что "диспрозий назван на основе греческого слова, означающего труднодоступный; открытие другого (соответствующего) элемента столетие спустя оказалось также труднодоступным в Калифорнии".

Эйнштейний, Einsteinium, Еs (99)

Открытие эйнштейния почти одновременно с фермием является результатом исследований продуктов взрыва термоядерного устройства, произведенного американцами в Тихом океане в ноябре 1952 г. (операция "Майк"). Было установлено, что в продуктах взрыва содержатся особенно тяжелые 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 до 17!). Это давало основание предположить, что одновременно с тяжелыми изотопами урана и плутония могли образоваться ядра элементов с атомным номером больше 98. Действительно, при разделении продуктов взрыва обнаружилось присутствие нового тяжелого элемента, и после переработки большого количества коралловых отложений и грязи, привезенных с места взрыва, удалось выделить два изотопа (253 и 255) нового элемента. Ему было присвоено название "эйнштейний" в честь крупнейшего математика и физика XX в. Альберта Эйнштейна. Позже элемент 99 был получен искусственно другими методами, главным образом путем продолжительного облучения плутония нейтронами высоких энергий. Этим методом за 2-3 года можно получить несколько граммов эйнштейния; при термоядерной реакции он образуется за несколько тысячных долей секунды. Наиболее устойчивый изотоп эйнштейний-254 обладает периодом полураспада около 270 дней.

Фермий, Fermium, Fm (100)

Этот трансурановый элемент открыт в 1953 г. почти неожиданно. В ноябре
1952 г. на одном из островов Тихого океана ученые США произвели термоядерный взрыв большой силы (операция "Майк"). Часть продуктов зтого взрыва была уловлена бумажными фильтрами, установленными на пролетавших сквозь облако взрыва беспилотных самолетах, а другая часть выпала в осадок неподалеку от места взрыва. Те и другие продукты подвергли анализу в ряде лабораторий США. В осадке были обнаружены атомы урала весьма высокого молекулярного веса, так как уран во время взрыва мгновенно захватывает до
17 нейтронов. В продуктах термоядерного взрыва были найдены также тяжелые изотопы плутония 244Pu и 246Рu, которые образовались или при захвате ураном-
238 6-8 нейтронов или при распаде сверхтяжелых атомов урана. Сотрудники лаборатории в Беркли (Сиборг, Гиорсо, Томпсон, Хиггинс) предположили, что при взрыве могли образоваться и элементы с атомными номерами более 98, и действительно, при разделении продуктов взрыва в ионнообменнике обнаружились следы нового тяжелого элемента. Но чтобы подтвердить этот факт и иметь возможность идентифицировать новый элемент, материала оказалось недостаточно. Тогда на месте взрыва были собраны в больших количествах отложения кораллов и доставлены в лабораторию. Извлечения из этой "дорогой грязи" исследовали в лабораториях Беркли, Лос-Аламоса и Аргонны и нашли в них изотопы двух новых элементов - 99 (эйнштейний) и 100 (фермий). Удалось извлечь лишь 200 атомов элемента 100, и на столь ничтожном количестве материала его идентифицировали. Название "фермий" (Fermium) придумано группой ученых, принимавших участие в исследованиях; оно дано в честь Ферми
- знаменитого итальянского физика, лауреата Нобелевской премии, считающегося "отцом атомного века".

Менделевий, Mendelevium, Md (101)

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 Md равен 30 мин. Сиборг и его сотрудники предложили назвать новый элемент менделевием
"в знак признания пионерской роли великого русского химика Дмитрия
Менделеева, который первым использовал периодическую систему элементов для предсказания химических свойств еще не открытых элементов - принцип, который послужил ключом для открытия последних семи трансурановых элементов".

Нобелий, Nobelium, No (102)

В 1967 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 alfa-лучи, имеет период полураспада 10-12 мин.; массовое число 253. Было предложено назвать элемент нобелием в честь института, в котором велось исследование. Однако убедительно подтвердить свое открытие шведские ученые не смогли. Не удалось сделать это и американским ученым Гиорсо и Сиборгу, сообщив, что при бомбардировке ядер кюрия-246 ионами углерода (С-12 и С-13) они получили изотоп элемента 102 с массовым числом 254 и периодом полураспада около 3 сек., они не смогли его идентифицировать химическим путем. Наиболее убедительные исследования сделаны в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне под руководством Г.Н.Флерова. Здесь был избран другой путь синтеза элемента-102, временно обозначенного индексом "Х": бомбардировкой ядер урана-238 ионами неона.

92U238 + 10Ne22= 102X260 или 102X256 +40n1.

Установлено, что период полураспада изотопа 102X256 (спонтанного деления на два приблизительно одинаковых осколка) превышает 1000 сек. В настоящее время во многих лаборатория продолжаются исследования с целью изыскания методов получения и определения времени жизни изотопов элемента
102.

Лоуренсий, Lawrencium, Lr (103)

В 1961 г. сотрудники Калифорнийского университета (Гиорсо и др.), бомбардируя калифорний быстрыми ионами бора, установили, что при этом образуется новый трансурановый элемент, принадлежащий к семейству актиноидов. Элемент наименовали лоуренсием в честь американского физика
Лоуренса - одного из создателей первых ускорителей и циклотронов для получения частиц высокой энергии.

Также к редким элементам относятся элементы, принадлежащие к крупе драгоценных.