Периодическая таблица через 150 лет

Ю. Ц. Оганесян

По материалам доклада на Научной сессии Общего собрания членов РАН, посвященной закрытию Международного года Периодической таблицы 14 ноября 2019 г. В варианте статьи журнала «Вестник Российской академии наук» № 4 2020 г.

К началу 2019 г., провозглашенного ООН и ЮНЕСКО Международным годом Периодической таблицы химических элементов, 7-й период таблицы был уже заполнен новыми, самыми тяжелыми элементами. Согласно предсказаниям теории, изотопы сверхтяжелых элементов, обладающие повышенной стабильностью, образуют на карте нуклидов большую зону в виде острова с вершиной, расположенной вблизи «магических» чисел протонов Z=114 и нейтронов N=184. Новые элементы с атомными номерами от 114 до 118 были синтезированы в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флёрова Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне в 2000–2012 гг. в реакциях слияния ядер мишени – тяжёлых изотопов актиноидов (Z = 94–98) – с бомбардирующими ионами кальция-48.

Из полученных экспериментальных результатов следует, что могут существовать ядра/элементы с атомными номерами более 118 и массами более 300 а.е.м. Для исследования ядерной и электронной структур новых элементов, а также их химических свойств, равно как и синтеза элементов начала 8-го периода Периодической таблицы, в Дубне создан новый экспериментальный комплекс Фабрика сверхтяжелых элементов (Фабрика СТЭ), где уже состоялся пуск нового ускорителя DC-280 и в ближайшее время начнутся эксперименты. Вводная и заключительная части моего выступления на Научной сессии Общего собрания членов РАН относились к открытию периодического закона, опубликованного Д.И. Менделеевым 150 лет назад. Действие этого закона в свойствах тяжелейших элементов представляет и сегодня одну из актуальных и интересных задач естествознания.

Ключевые слова: Периодическая таблица Д.И. Менделеева, сверхтяжёлые элементы, “остров” стабильности, Фабрика сверхтяжёлых элементов, спонтанное деление.

ПРОЛОГ

Предание гласит, что всё началось с письма, которое сэр Мартин Поляков, профессор Ноттингемского университета (Великобритания) и иностранный член РАН, направил 28 июля 2016 г. президенту Международного союза чистой и прикладной химии (ИЮПАК) члену-корреспонденту РАН Наталии Павловне Тарасовой:

«Уважаемая Наталия,
надеюсь, что Вы в порядке.
Как я понимаю, 2019 год станет 150-й годовщиной публикации Менделеевым Периодической таблицы. Было бы интересно знать, можно ли поднять вопрос о том, чтобы объявить 2019 год Международным годом Периодической таблицы. Чувствую, что это предложение может получить большую поддержку. Как Вы думаете?
С наилучшими пожеланиями,
Мартин Поляков»

Н.П. Тарасова поставила этот вопрос на заседании Исполнительного комитета ИЮПАК, который, как ей показалось, со здоровым скептицизмом поддержал идею Международного года Периодической таблицы и предложил России воплотить её в жизнь через ЮНЕСКО.

Начиная с этого момента, вся деятельность по данному вопросу, проводимая Международным союзом чистой и прикладной химии в течение 18 месяцев, легла на плечи президента ИЮПАК и её коллег.

Российская академия наук и российские химики с большим воодушевлением взялись за дело: написали обращение Менделеевского съезда (2016) и Российского химического общества к мировой научной общественности, президент РАН академик В.Е. Фортов направил письмо министру иностранных дел России С.В. Лаврову, РАН обратилась в ИЮПАК, Н.П. Тарасова написала письмо Генеральному директору ЮНЕСКО и пр. К этому времени подошло другое событие, непосредственно связанное с Периодической таблицей химических элементов. После включения в 2012 г. в таблицу 114-го и 116-го элементов ИЮПАК принял название и утвердил символы ещё четырех химических элементов, в их числе двух самых тяжёлых. Это случилось 28 ноября 2016 г. Все четыре элемента со своими названиями и символами заполнили и замкнули 7-й период Периодической таблицы Д.

И. Менделеева. На инаугурации новых химических элементов, состоявшейся 2 марта 2017 г. в Доме учёных РАН, три директора сотрудничающих лабораторий – академик РАН Виктор Матвеев (ОИЯИ, Дубна, Россия), профессор Томас Мейсон (Ок-Риджская национальная Лаборатория, Oк-Ридж, США) и профессор Вильям Гольдштейн (Ливерморская национальная лаборатория, Ливермор, США) – направили совместное письмо в ЮНЕСКО в поддержку юбилейного года Периодической таблицы. И это далеко не полный перечень шагов, предпринятых научным сообществом в преддверии 2018 г.

А 20 декабря 2017 г. с интересной и необычной формулировкой – “признавая важность глобального расширения знаний о том, как химия способствует устойчивому развитию в области энергетики, образования, сельского хозяйства и здоровья

,” – Генеральная Ассамблея ООН, затем и ЮНЕСКО провозгласили 2019-й Международным годом Периодической таблицы химических элементов – IYPT-2019.

НОВЫЕ ОБИТАТЕЛИ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ

В 1928 г. Георгий Антонович Гамов, наш соотечественник, выпускник Ленинградского государственного университета, уже известный к тому времени советский физик, предложил первую теоретическую модель атомного ядра в виде капли заряженной жидкости с плотностью, на 15 порядков превышающей плотность воды [1]. В новой науке, ядерной физике, этой работе суждено было сыграть большую роль. На основе капельной модели ядра Гамов создал теорию альфа-распада (1928) [2], Карл Фридрих фон Вайцзеккер предложил свою знаменитую формулу для расчёта энергии связи ядер (1935) [3], а Нильс Бор и Джон А. Уилер создали теорию ядерного деления (1939) [4]

*.

Согласно Бору и Уилеру, тяжёлое ядро предохраняет от разделения на две части потенциальный барьер. Высота барьера деления ядра урана составляет 6 МэВ. Поэтому если в ядро внести энергию более чем 6 МэВ (например, энергию захвата ядром нейтрона), оно моментально разделится на две части. В этом процессе выделяется энергия около 200 МэВ, что используется в атомных электростанциях.

Однако ядро урана может разделиться самопроизвольно (спонтанно) без вноса в ядро дополнительной энергии. Для этого, как было впервые измерено Г.Н. Флёровым и К.А. Петржаком (1940) [6], потребуется огромное время: 10¹⁶ лет! По мере удаления от урана в область более тяжелых ядер, высота барьера деления быстро уменьшается, что приводит к резкому увеличению вероятности спонтанного деления. При исчезновении барьера деления ядро будет испытывать спонтанное деление за время около 10^-19 с. В теории Бора и Уилера подобная критическая ситуация наступает при подходе к элементам с атомным номером 100. По сути, это и есть предел существования ядер.

Ещё 60 лет назад такое макроскопическое, и в этом смысле классическое, описание процесса деления не вызывало сомнений. Особенно после синтеза первых искусственных элементов тяжелее урана, прекрасно подтверждающих капельную теорию деления: от урана (Z = 92) до калифорния (Z = 98) период полураспада относительно спонтанного деления уменьшился в 10¹⁴ раз [7]! Сомнения в прогнозах капельной модели деления возникли позже, после открытия в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флёрова ОИЯИ спонтанно-делящихся изомеров (1962) [8]. Оказалось, что внутренняя структура ядра, наблюдаемая в основных состояниях, сохраняется и в сильно деформированных конфигурациях на пути к делению, продолжая играть важную роль в вероятности спонтанного деления тяжёлых ядер. Теперь уже более сложное описание коллективного движения в новой микроскопической теории давало одновременно также и новые предсказания границы масс ядер. Результаты оказались весьма неожиданными. Согласно прогнозам, резкое падение стабильности трансурановых нуклидов относительно спонтанного деления должно смениться резким подъёмом в области сверхтяжёлых элементов при подходе к “магическим” ядрам с числом протонов Z = 114 и нейтронов N = 184. Эти нуклиды, обладающие большим избытком нейтронов, более связаны. Они отделены от известной области ядер. Их достаточно много. На карте ядер они представляют собой подобие некого “острова” весьма тяжёлых (сверхтяжёлых) элементов, у которых могут быть очень долгоживущие изотопы.

В научных статьях и докладах начала 1970-х годов можно найти различные иллюстрации, подобные той, что представлена на рис. 1.

Рис. 1. Периоды полураспада ядер с Z ≥ 96 относительно спонтанного деления. Черные кружки – экспериментальные значения для актиноидов и изотопов 104 элемента. Открытые кружки – один из вариантов предсказаний для ядер c Z ≥ 106 и N ≥ 150. С правой стороны: периоды спонтанного деления изотопов 114-го элемента, рассчитанные в макро – микроскопической модели ядра.

Многие лаборатории мира буквально ринулись на поиски этих долгоживущих тяжеловесов. Но, к сожалению, все экстенсивные попытки найти их в природе, космических лучах и даже путём искусственного синтеза сверхтяжёлых элементов, предпринятые в течение 15 лет (1970–1985), не дали результатов. Оставляя пока вопрос о вероятности образования ядер с массой около 300 в процессах природного ядерного синтеза, отметим, что время жизни сверхтяжёлых долгожителей заметно меньше возраста Солнечной системы (4. 5∙10⁹ лет) и они не дожили до наших дней. Что же касается искусственного синтеза, то все методы синтеза двадцати известных к тому времени искусственных элементов тяжелее урана, к сожалению, не пригодны для этих целей. Они “не дотягивают” до “острова” стабильности прежде всего из-за дефицита нейтронов в системе сливающихся ядер.

После 1985 г. мы кардинально изменили подход к синтезу сверхтяжёлых элементов. Для того чтобы добраться до “острова” и увидеть резкий подъём стабильности, предсказанный теорией, пришлось существенно усложнить эксперимент. Теперь вместо использования стабильных ядер в качестве материала мишени были выбраны тяжёлые изотопы трансурановых элементов (такие как плутоний-244 или кюрий-248), полученные в высокопоточном ядерном реакторе. Мишени из этих материалов подвергались бомбардировке ускоренными ионами кальция-48, исключительно редкого и дорогого изотопа природного кальция. Содержание кальция-48 в естественной смеси по отношению к основному изотопу кальцию-40 составляет всего 0. 2%. Преимущества этой реакции прямо следуют из сравнения результатов экспериментов по синтезу 113-го элемента Nh, проведённого в RIKEN (Япония) и 114-го элемента Fl – в ОИЯИ (Дубна). Элемент Nh был синтезирован при слиянии ядер висмута-209 и цинка-70 [9]. Составная система после слияния двух атомных ядер содержит 113 протонов и 165 нейтронов. В этой реакции в течение девяти лет были получены три атома 113-го элемента. Элемент Fl (Z = 114), полученный в Дубне в реакции плутоний-244 + кальций-48, имел в составном ядре 114 протонов и 178 нейтронов [10] – на 13 нейтронов больше, чем в предыдущем случае. Эти 13 нейтронов, как следует из дальнейшего, и сыграли решающую роль.

Высадка на берег “острова” в северо-западной его части была действительно впечатляющей. Вероятность образования тяжёлого изотопа 114-го элемента оказалась примерно в 500 раз выше, чем 113-го элемента, полученного в RIKEN. Еще более сильное отличие наблюдалось в свойствах ядер, в частности, во временах жизни, измеряемых обычно периодами полураспада. Повышение числа нейтронов на 8 единиц в ядрах, синтезированных с ионами кальция-48, увеличило их период полураспада примерно в 100 тысяч раз! Оба фактора: рост вероятности образования и стабильности ядер демонстрируют сильный эффект “магической” структуры N = 184, даже несмотря на то, что синтезированный изотоп 114-го элемента содержит всего 175 нейтронов. После первых результатов по исследованию изотопов 114-го и 116-го элементов в реакциях с ионами кальция-48 (2000–2002) последующие эксперименты по синтезу других элементов с атомными номерами 115, 117 и 118 были проведены по той же методике с мишенями из америция-243, берклия-249 и калифорния-249 соответственно [11-13]. За 15 лет работы (около 100 тыс. часов облучения мишеней пучком ионов кальция-48) были синтезированы 52 новых изотопа [14] от 104-го до 118-го элементов (рис. 2, а). На карте нуклидов они простираются до ядер массой 294 а.е.м. (рис. 2, б). Это предельно тяжёлое ядро было получено в виде двух изобар: как чётно-чётный изотоп 118-го элемента с периодом полураспада около 0. 5 миллисекунд и как нечётно-нечётный изотоп 117-го элемента с периодом полураспада около 50 миллисекунд. Оба периода полураспада в ядерном масштабе – огромные времена! Учитывая, что после образования нового ядра за время 10^-14–10^-13 секунды вокруг него выстраивается вся электронная система атома, то подобный вывод можно сделать и о существовании элементов. Из данных экспериментов следует, что мы не дошли до предела масс ядер. Определённо, ядра могут иметь массу более 300 а.е.м., а количество элементов может быть свыше 118.

Рис. 2, а. Таблица Менделеева (площадь 150 м2). на фасаде химического факультета Университета в городе Мурсия (Испания, 2017). В красной рамке показаны элементы, полученные с пучком кальция-48.

Рис. 2, б. Область конца карты нуклидов: показаны изотопы от свинца до элемента 118. Красными квадратами обозначены самые тяжелые ядра: с массой 252 а.е.м. (No, 1962) и 294 а.е.м. (Og, 2004), полученные впервые в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. Желтым цветом показана область ядер, полученных в реакциях с использованием мишеней из свинца и висмута. Розовое поле – область ядер синтезированных в реакциях с пучком ионов кальция-48. Фон – карта потенциальной энергии ядер в зависимости от содержания протонов и нейтронов, полученная в расчетах макро-микроскопической модели. Цифры и цвет указывают амплитуду структурной поправки (в МэВ) к жидко-капельной энергии ядра.

Заключая краткий экскурс в мир сверхтяжёлых, можно отметить, что уйдя от висмута, последнего стабильного элемента, в область больших масс и зарядов, мы наблюдаем удивительную живучесть атомных ядер. В области предельных кулоновских сил дополнительные связи протонов и нейтронов структурного свойства создают в тяжёлом ядре барьер деления и делают тем самым возможным существование сверхтяжёлых элементов.

Эксперименты проводились в Дубне на ускорителе У400 Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова (ОИЯИ) в сотрудничестве с ВНИИЭФ (Саров, Россия), НИИАР (Димитровград, Россия), а также с Ливерморской и Ок-Риджской национальными лабораториями (США), взявшими на себя труд по наработке мишенного материала и участвовавшими в ряде экспериментов.

ТЯЖЕЛЕЙШИЕ АТОМЫ И ХИМИЯ СВЕРХТЯЖЁЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

На фотографии (см. рис. 2, а) изображена самая большая (150 м²) Периодическая таблица химических элементов, встроенная в фасад химического факультета Университета г. Мурсия (Испания).^** На ней красной рамкой выделены сверхтяжёлые элементы от 112-го до 118-го, полученные в реакциях с кальцием-48, когда в качестве материала мишени использовались тяжёлые изотопы от урана (Z = 92) до калифорния (Z = 98), соответственно^***.

В белой рамке находятся дочерние нуклиды – продукты альфа-распада ядер из красной рамки. Они заполняют практически все оставшиеся клетки 7-го периода, вплоть до резерфордия (Z = 104). Дочерние ядра, берущие начало от нейтронно-избыточных материнских изотопов сверхтяжёлых элементов, тоже обогащены нейтронами, что значительно повышает их период полураспада и открывает широкие возможности для исследования химических свойств транс-актиноидов. Подобные исследования элементов, особенно конца 7-го периода, представляют большой интерес. Их химическое поведение может отличаться от более лёгких гомологов из-за релятивистского возрастания массы электронов с ростом заряда ядра. В более лёгких элементах релятивистский эффект проявляется в свойствах благородных металлов: золото – мягкий металл жёлтого цвета – не окисляется, ртуть тоже металл, но жидкий при комнатной температуре. Благородные металлы способны взаимодействовать друг с другом и создавать соединения типа ртуть/золото (амальгама ртути и золота). С увеличением атомного номера элемента и приближением скорости электронов к скорости света эффект будет быстро возрастать, вследствие чего химическое поведение сверхтяжёлых элементов, например, 112-го элемента (Cn), может отличаться от своего лёгкого гомолога – ртути (Hg). В первом эксперименте, проведённом в Дубне (2007), исследовалась именно эта пара гомологов [15]. Измерялась адсорбция Cn и Hg на поверхности золота (Au) при различной температуре на предмет наблюдения различия в образовании соединений [Au-Hg] и [Au-Cn]. Наблюдаемое смещение пика адсорбции в область более низких температур было первым прямым экспериментальным наблюдением релятивистского эффекта в транс-актиноидах. В целом, 112-ый элемент продемонстрировал свою принадлежность 12-й группе Таблицы Менделеева. Но из результатов этого эксперимента и проведенных недавно расчетов [16] были выявлены также отличия физико-химических свойств Cn и Hg, в частности, в температурах их фазовых переходов. Как известно, температура плавления ртути составляет -38.8 °С, температура кипения 353.7 °С, в то время как расчетные значения для Сn заметно отличаются: 10 °С и 67 °С, соответственно. При комнатной температуре, с учетом погрешности измерений, 112-ый элемент будет либо сильно летучей жидкостью, либо газообразным.

Но это первый звонок. Дальнейшее увеличение заряда ядра будет более ощутимым. Поэтому, спустя 100 лет после открытия Вильямом Рамзаем радона (1904) [17], последнего до 2004 года представителя семейства благородных газов 18 группы таблицы, мы задаемся сегодня вопросом: а будет ли 118-ый элемент благородным газом? Релятивистский эффект сильнее проявляется на ближайших к ядру электронах, скорость которых максимальна [18-20], что приводит к сжатию внутренних орбит (рис. 3, а). Для внешних электронов “релятивистское сжатие” приводит к экранированию положительного заряда ядра. В этой ситуации необходимо учитывать (пока в виде малых поправок) взаимодействие внешних электронов друг с другом, которое мало в природных элементах и которым пренебрегают в нерелятивистских расчётах. Нетрудно предвидеть, что роль этих поправок будет быстро возрастать с увеличением атомного номера в сверхтяжёлых элементах. Сам расчёт поправок – по сути, задача многих тел – требует огромных вычислительных мощностей. Большие надежды здесь связаны с квантовым компьютером. А пока доступными средствами в различном приближении отрабатываются методы расчёта на известных атомах, которые затем используются для предельно тяжёлых систем. Релятивистский расчёт элементов 18-й группы показывает, что пространственное распределение внешних электронов 118-го элемента [21] существенно размыто по сравнению с радоном и тем более с ксеноном (рис. 3, б). Подобная картина воспроизводится в расчётах В.М. Шабаева и его коллег [22], но указывается одновременно, что 118-й элемент на 94% будет благородным газом. Возможно, и не газом, а твёрдым телом при комнатной температуре [16,23].

Рис. 3, а. Расчетная плотность электронов 118-го элемента (Og) в зависимости от радиуса (логарифмическая шкала) в двух вариантах расчета: в релятивистском (синяя кривая) и не релятивистском (красный пунктир) приближениях. Цифрами на графике указаны электронные оболочки (периоды). Видно сильное сжатие внутренних электронных оболочек, в то время как средний радиус внешних (валентных) электронов мало меняется

Рис. 3, б. Пространственные распределения (функции локализации) электронов 118-го элемента (Og), полученные в работе [20]. Хорошо видно размытие внешних электронов в сравнении с его гомологами — радоном и ксеноном

На примере 118-го элемента можно видеть, что в конце 7-го периода у элементов, именуемых сегодня сверхтяжёлыми, появляются отличные от лёгких гомологов признаки. Экспериментальные данные, к сожалению, весьма скудны прежде всего из-за малого количества сверхтяжёлых элементов и короткого времени их жизни. Одно из направлений будущих исследований нацелено на изучение атомной структуры и химических свойств уже синтезированных сверхтяжёлых элементов на новом оборудовании (см. далее).

Пока не видно принципиальных ограничений для синтеза 119-го и 120-го элементов – начала 8-го периода таблицы. Несмотря на то, что попытки их получения на старых установках в реакциях с ионами титана, хрома и даже железа, предпринятые в разных лабораториях, не увенчались успехом [24-26], это остаётся делом техники. Сложнее будет изучать их химические свойства из-за короткого периода полураспада, исчисляемого долями миллисекунды. Но здесь не ожидается сюрпризов. Большой скачок в химии будет иметь место при переходе от 118-го к 119-му элементу (от последней колонки таблицы к первой). По всей вероятности, 120-й элемент также в целом будет следовать своим лёгким гомологам второй колонки. Отклонения начнутся, скорее всего, после 121-го элемента с различными сценариями дальнейшего продолжения таблицы (рис. 4). Элемент 122 либо откроет новую серию так называемых супер-актиноидов [27], включающую ещё 33 элемента вплоть до 155-го, либо 122-й элемент и все последующие продолжат 8-й период. Но в этом случае групповое различие элементов начнёт быстро исчезать (размываться). Пока же остается только гадать, как будет выглядеть химия атомных гигантов за пределами периодического закона.

Рис. 4. Таблица Д.И. Менделеева с различными вариантами релятивистских расчетов. В синей рамке – сверхтяжёлые элементы, полученные в реакциях с пучком ионов кальция-48.

ФАБРИКА СВЕРХТЯЖЁЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

После открытия новых элементов, расположенных на “острове” стабильности, дальнейшее развитие исследований в этой области связано прежде всего с получением сверхтяжёлых нуклидов в значительно бóльших количествах. Спустя 10 лет после первых экспериментов по синтезу 114-го и 116-го элементов по результатам, полученным в опытах с пучком ионов кальция-48, а также в связи с общим прогрессом в смежных областях науки и техники стало ясно, что светимость экспериментов может быть существенно увеличена. Поэтому с 2012 г. мы сильно сократили экспериментальную программу на действующих установках и стали строить новую лабораторию – Фабрику cверхтяжёлых элементов, которая пока не имеет мировых аналогов. Она определяет и тем самым отражает технический уровень всех этапов работы по получению сверхтяжёлых элементов от создания мишеней из трансурановых элементов до доставки сверхтяжёлых нуклидов к экспериментальным физическим и химическим установкам. По достижению проектных параметров возможности Фабрики СТЭ будут превосходить современный уровень в 50–100 раз.

Новый комплекс с инфраструктурой для работы с высокорадиоактивными материалами расположен в отдельном строении (рис. 5, а). Там же находится новый сильноточный ускоритель тяжелых ионов – циклотрон DC-280 [28], пуск которого состоялся в марте 2019 года (рис. 5, б). Ускоритель доставляет пучки ионов в три экспериментальных зала, где размещаются сепарирующие каналы, химические и физические установки, а также другое экспериментальное оборудование. В настоящее время идет наладка нового сепаратора и подготовка первого эксперимента.

Рис. 5, а. Строение ускорительного комплекса «Фабрики СТЭ»

Рис. 5, б. Ускоритель тяжелых ионов — циклотрон DC-280

ЭПИЛОГ

За прошедшие 80 лет после открытия нептуния и плутония (1940) – первых искусственных элементов – Периодическая таблица пополнилась ещё 24 рукотворными элементами. Пять самых тяжёлых из них заняли своё место в таблице в последние семь лет. Искусственных элементов, как известно, в природе нет. А сверхтяжёлых элементов, скорее всего, не было и при зарождении Солнечной системы. Они получены в лабораториях в совершенно других условиях (реакциях), чем природные химические элементы. Однако все известные сегодня 118 элементов располагаются в единой таблице в строгом соответствии с периодическим законом, открытым Дмитрием Ивановичем Менделеевым 150 лет назад.

Между тем Международный год Периодической таблицы — IYPT2019, начавший своё шествие в ЮНЕСКО 29 января 2019 г., закончился в Токио (Япония) 5 декабря. Огромное количество статей в научных, научно-популярных и совсем не научных изданиях, удивительный всплеск очень интересных работ в области ядерной физики, химии, атомной физики, астрофизики, истории науки – все посвященные 150-летию открытия Периодической таблицы химических элементов. Год был встречен с невероятным энтузиазмом не только научным миром, но и широкой общественностью. Форумы, конференции, симпозиумы, лекции, собрания научных обществ, академий наук многих стран мира, везде по-разному, но всегда одухотворенно и очень интересно.

Что-то объединяет людей. Быть может, также великие открытия и любовь к науке.

---

^* В то же время в нашей стране теорию ядерного деления независимо развивал Я.И. Френкель [5].

^** С 2019 года самая большая периодическая Таблица элементов (660 м²) находится в Австралии в государственном университете Эдит Коуэн (ECU) в г. Перт.

^*** К сожалению, калифорний – самый тяжёлый элемент, который может быть получен в ядерном реакторе в количестве, необходимом для изготовления мишени. Для синтеза 119 элемента и более тяжелых придется увеличивать массу и заряд бомбардирующих ионов.

Литература

1. Gamov G. Discussion оn the structure of atomic nuclei// Proc. of the Royal Society A. 1929. № 123. P. 386–387.
2. Gamov G. Zur Quantentheorie des Atomkernes // Zeitschrift fur Physik. 1928. V. 51. № ¾. P. 204–212.
3. Von Weizsäcker C.F. Zur Theorie der Kernmassen// Zeitschrift fur Physik. 1935. V. 96. P. 431.
4. Bohr N., Weeler J.A. The Mechanism of Nuclear Fission // Phys. Rev. 1939. V. 56. P. 426–450.
5. Френкель Я.И. Электрокапиллярная теория расщепления тяжёлых ядер медленными нейтронами // ЖЭТФ. 1939. № 6. С. 641–653.
6. Flerov , Petrjak . Spontaneous Fission of Uranium // Phys. Rev. 1940. V. 58. Р. 89.
7. Seaborg G.T., Loveland W.D. Transuranium Nuclei // Treatise on Heavy-Ion Science / Edited by D.A. Bromley. V. 4. P. 289. N.Y.: Plenum Press, 1985.
8. Polikanov S.M., Druin A.V., Karnaukhov V.A. et al. Spontaneous fission with an anomalously short period // Soviet Physics JETP-USSR. 1962. № 15(6). P.1016–1021.
9. Morita K., Morimoto K., Kaji D. et al. Experiment on the Synthesis of Element 113 in the Reaction ²⁰⁹Bi (⁷⁰Zn,n)²⁷⁸113 // J. Phys. Soc. Jpn. 2004. V.73. P. 2593–2596.
10. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al., Synthesis of Superheavy Nuclei in the ⁴⁸Ca+²⁴⁴Pu Reaction // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. P. 3154–3157.
11. Oganessian Yu.Ts., Utyonkoy V.K., Lobanov Yu.V. et al. Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction ²⁴³Am(⁴⁸Ca,xn)^291−x115 // Phys. Rev. C. 2004. V. 69. № 021601(R).
12. Oganessian Yu.Ts., Abdullin F.Sh., Bailey P.D. et al. Synthesis of a New Element with Atomic Number Z=117 // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. № 142502.
13. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al. Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the ²⁴⁹Cf and ²⁴⁵Cm+⁴⁸Ca fusion reactions // Phys. Rev. C. 2006. V. 74. № 044602.
14. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K. Super-heavy element research // Rep. Prog. Phys. 2015. V. 78. № 036301.
15. Eichler R., Aksenov N.V., Belozerov A.V. et al. Chemical characterization of element 112 // Nature. 2007. V. 447. P. 72–75.
16. Mewes J.-M., Smits O. R., Kresse G. et al.  Copernicium: A Relativistic Noble Liquid // Angew. Chem. Int. Ed.2019. V.58, P.17964 – 17968
17. Ramsay W., Soddy F. Further Experiments on the Production of Helium from Radium // Proceedings of the Royal Society of London (1854–1905). 1904. V. 73. P. 346–358.
18. Pershina V. Relativity in the electronic structure of the heaviest elements and its influence on periodicities in properties // Radiochimica Acta. 2019. V. 107. Р. 833–864.
19. Eliav E., Borschevsky A., Kaldor U. Electronic Structure at the Edge of the Periodic Table // Nuclear Physics News. 2019. V. 29. Р. 16–20.
20. Lackenby B.G.C., Dzuba V.A, Flambaum V.V. Atomic structure calculations of superheavy noble element oganesson (Z=118) // Phys.Rev. A. 2018. V. 98. P. 042512.
21. Jerabek P., Schuetrumpf B., Schwerdtfeger P., Nazarewicz W. Electron and Nucleon Localization Functions of Oganesson: Approaching the Thomas-Fermi Limit// Phys. Rev. Lett. 2018. V. 120. Р. 053001.
22. Shabaev V.M., Tupitsyn I. I., Kaygorodov M.Y., Kozhedub Y.S. Localisation of electron states of Oganesson atoms // The 4^th International Symposium on Superheavy Elements (SHE2019). Hakone, Japan. Dec.1–5, 2019
23. Giuliani S. A., Matheson Z., Nazarewicz W. et al., Colloquium: Superheavy elements: Oganesson and beyond// Rev. Mod. Phys. 2019. V. 91. No. 1. P.01100.
24. Düllmann C.E. Superheavy Element Research at TASCA at GSI // Fission and Properties of Neutron-Rich Nuclei. 2013. V. 44. Р. 271–277.
25. Hofmann S., Heinz S., Mann R. et al. Review of even element super-heavy nuclei and search for element 120 // Eur. Phys. J. A. 2016. V. 52. Р. 180.
26. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al. Attempt to produce element 120 in the ²⁴⁴Pu+⁵⁸Fe reaction // Phys. Rev. C. 2009. V. 79. Р. 024603.
27. Borschevsky A., Pershina V., Eliav E., Kaldor U. Ab initio predictions of atomic properties of element 120 and its lighter group-2 homologues // Phys. Rev. A. 2013. V. 87. P. 022502.
28. Gulbekian G.G., Dmitriev S.N., Itkis M.G. et al. Start-Up of the DC-280 Cyclotron, the Basic Facility of the Factory of Superheavy Elements of the Laboratory of Nuclear Reactions at the Joint Institute for Nuclear Research // Physics of Particles and Nuclei Letters. 2019. V. 16(6). Р. 866–875.

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева)

https://ria.ru/20190129/1550014194.html

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева)

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева) — РИА Новости, 29.01.2019

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева)

Периодическая система химических элементов – упорядоченное множество химических элементов и их естественная классификация. РИА Новости, 29.01.2019

2019-01-29T04:51

2019-01-29T04:51

2019-01-29T04:51

справки

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21. img.ria.ru/images/99408/72/994087230_0:105:2000:1230_1920x0_80_0_0_b528d261d40438ab5524fc6ad7f580a3.jpg

Периодическая система химических элементов – упорядоченное множество химических элементов и их естественная классификация. Является табличным представлением периодического закона, открытого Дмитрием Менделеевым. Современная формулировка этого закона звучит так: свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер.Прообразом Периодической системы химических элементов служит таблица «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходств», составленная Менделеевым в 1869 году. По мере совершенствования этой таблицы он развил представления о периодах и группах элементов и о месте каждого элемента в системе. В 1871 году в книге «Основы химии» Менделеевым была включена «Естественная система элементов Д. Менделеева» – первая классическая короткая форма Периодической системы химических элементов. Современная Периодическая система химических элементов включает 118 элементов. За последние 50 лет таблица Менделеева пополнилась семнадцатью новыми элементами (102-118). Девять из них были впервые получены в российском Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Последнее добавление в таблицу Менделеева было сделано в 2016 году, она пополнилась четырьмя элементами с 113, 115, 117 и 118 атомными номерами, которые соответственно были названы нихоний (Nh), московий (Mc), теннессин (Ts) и оганесон (Og). Сейчас в крупнейших ядерно-физических центрах мира фактически начаты работы по синтезу 119-го, 120-го и 121-го элементов, которые назвали «большой гонкой».Опубликовано свыше 500 вариантов Периодической системы химических элементов, что связано с попытками поиска решения некоторых частных проблем ее структуры. Наиболее распространены две табличные формы: короткая и длинная (разрабатывалась Дмитрием Менделеевым, усовершенствована в 1905 году Альфредом Вернером). Современная форма Периодической системы химических элементов (в 1989 году Международным союзом теоретической и прикладной химии рекомендована длинная форма таблицы) состоит из семи периодов (горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера) и 18 групп (вертикальных последовательностей элементов в соответствии с количеством валентных электронов), а короткая форма таблицы – из восьми групп. Номер группы элементов короткого варианта таблицы Менделеева соответствует числу валентных электронов во внешней электронной оболочке атомов. В длинном варианте таблицы номер группы в большей мере формален. Группы короткого варианта включают главную (а) и побочную (б) подгруппы, в каждой из которых содержатся элементы, сходные по химическим свойствам. Элементы некоторых групп имеют собственные тривиальные названия: щелочные металлы (группа 1 длинной формы таблицы), щелочно­земельные металлы (группа 2), халькогены (группа 16), галогены (группа 17), благородные газы (группа 18). В Периодической системе химических элементов для каждого элемента указывается его символ, название, порядковый номер и значение относительной атомной массы.Первый период содержит два элемента – водород и гелий. Второй и третий периоды (литий – неон; натрий – аргон) содержат по восемь элементов. Четвертый (калий – криптон) и пятый (рубидий – ксенон) периоды содержат по 18 элементов. Шестой период (цезий – радон) содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – лантаноиды. Седьмой период (франций – оганесон), подобно шестому, содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – актиноиды. Лантаноиды и актиноиды помещены отдельно внизу таблицы.Периодическая система химических элементов сыграла и продолжает играть огромную роль в развитии многих естественнонаучных дисциплин. Она стала важным звеном в эволюции атомно-молекулярного учения, способствовала формулировке современного понятия «химический элемент» и уточнению представлений о простых веществах и соединениях, оказала значительное влияние на разработку теории строения атомов и возникновение понятия изотопии. С периодической системой связана строго научная постановка проблемы прогнозирования в химии, что проявилось как в предсказании существования неизвестных элементов и их свойств, так и новых особенностей химического поведения уже открытых элементов. Периодическая система – важнейшая основа неорганической химии; она служит, например, задачам синтеза веществ с заранее заданными свойствами, созданию новых материалов, подбору специфических катализаторов для различных химических процессов. Периодическая система – научная база преподавания общей и неорганической химии, а также некоторых разделов атомной физики.По решению ООН 2019 год провозглашен Международным годом Периодической таблицы химических элементов.Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/99408/72/994087230_112:0:1889:1333_1920x0_80_0_0_597a34ca28aa89475eedcbd63e1a68a3. jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

справки

Периодическая система химических элементов – упорядоченное множество химических элементов и их естественная классификация.

Является табличным представлением периодического закона, открытого Дмитрием Менделеевым. Современная формулировка этого закона звучит так: свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер.Прообразом Периодической системы химических элементов служит таблица «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходств», составленная Менделеевым в 1869 году. По мере совершенствования этой таблицы он развил представления о периодах и группах элементов и о месте каждого элемента в системе. В 1871 году в книге «Основы химии» Менделеевым была включена «Естественная система элементов Д. Менделеева» – первая классическая короткая форма Периодической системы химических элементов.
Современная Периодическая система химических элементов включает 118 элементов. За последние 50 лет таблица Менделеева пополнилась семнадцатью новыми элементами (102-118). Девять из них были впервые получены в российском Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Последнее добавление в таблицу Менделеева было сделано в 2016 году, она пополнилась четырьмя элементами с 113, 115, 117 и 118 атомными номерами, которые соответственно были названы нихоний (Nh), московий (Mc), теннессин (Ts) и оганесон (Og). Сейчас в крупнейших ядерно-физических центрах мира фактически начаты работы по синтезу 119-го, 120-го и 121-го элементов, которые назвали «большой гонкой».Опубликовано свыше 500 вариантов Периодической системы химических элементов, что связано с попытками поиска решения некоторых частных проблем ее структуры. Наиболее распространены две табличные формы: короткая и длинная (разрабатывалась Дмитрием Менделеевым, усовершенствована в 1905 году Альфредом Вернером).

Современная форма Периодической системы химических элементов (в 1989 году Международным союзом теоретической и прикладной химии рекомендована длинная форма таблицы) состоит из семи периодов (горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера) и 18 групп (вертикальных последовательностей элементов в соответствии с количеством валентных электронов), а короткая форма таблицы – из восьми групп.

Номер группы элементов короткого варианта таблицы Менделеева соответствует числу валентных электронов во внешней электронной оболочке атомов. В длинном варианте таблицы номер группы в большей мере формален. Группы короткого варианта включают главную (а) и побочную (б) подгруппы, в каждой из которых содержатся элементы, сходные по химическим свойствам. Элементы некоторых групп имеют собственные тривиальные названия: щелочные металлы (группа 1 длинной формы таблицы), щелочно­земельные металлы (группа 2), халькогены (группа 16), галогены (группа 17), благородные газы (группа 18).

В Периодической системе химических элементов для каждого элемента указывается его символ, название, порядковый номер и значение относительной атомной массы.

Первый период содержит два элемента – водород и гелий.

Второй и третий периоды (литий – неон; натрий – аргон) содержат по восемь элементов.

Четвертый (калий – криптон) и пятый (рубидий – ксенон) периоды содержат по 18 элементов.

Шестой период (цезий – радон) содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – лантаноиды.

Седьмой период (франций – оганесон), подобно шестому, содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – актиноиды.

Лантаноиды и актиноиды помещены отдельно внизу таблицы.

Периодическая система химических элементов сыграла и продолжает играть огромную роль в развитии многих естественнонаучных дисциплин. Она стала важным звеном в эволюции атомно-молекулярного учения, способствовала формулировке современного понятия «химический элемент» и уточнению представлений о простых веществах и соединениях, оказала значительное влияние на разработку теории строения атомов и возникновение понятия изотопии. С периодической системой связана строго научная постановка проблемы прогнозирования в химии, что проявилось как в предсказании существования неизвестных элементов и их свойств, так и новых особенностей химического поведения уже открытых элементов. Периодическая система – важнейшая основа неорганической химии; она служит, например, задачам синтеза веществ с заранее заданными свойствами, созданию новых материалов, подбору специфических катализаторов для различных химических процессов. Периодическая система – научная база преподавания общей и неорганической химии, а также некоторых разделов атомной физики.По решению ООН 2019 год провозглашен Международным годом Периодической таблицы химических элементов.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

Таблицу Менделеева хотят расширить до 173 элементов

Последний химический элемент таблицы Менделеева сегодня имеет номер 118. Речь об элементе под названием оганесон. Но расчёты физиков и химиков указывают на то, что мы вполне можем получить 173 элемента. Как это реализовать, ученые обсуждают в Дубне на международном совещании «Сверхтяжелые элементы». В дискуссии участвуют президент РАН Александр Сергеев и члены Совета РАН по физике тяжелых ионов.

Совещание проходит в Дубне, так как именно здесь, в Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований, впервые в мире был синтезирован тот самый «конечный» 118-й элемент, а также пятерка других – со 113-го по 117-й.

Кстати, элемент под номером 118 назван оганесоном в честь академика Юрия Оганесяна, научного руководителя Лаборатории ядерных реакций. Его команда создала все шесть сверхтяжелых химических элементов от номера 113 до номера 118.

Известный на весь мир советский и российский учёный Юрий Цолакович Оганесян. Сейчас академику 88 лет.

Как дополнить Природу своими руками

Человечество в лице великих ученых еще в начале ХХ века пришло к выводу, что химические элементы можно не только находить в природе, но и создавать искусственно.

Первым «искусственным» элементом стал технеций, стоящий в таблице Менделеева под номером 43. Его синтезировали в 1937 году, а впоследствии обнаружили в ничтожных количествах в природе.

Сверхтяжелых элементов с номерами от 95-го до 118-го в природе не существует. Да и в стенах лаборатории сверхтяжелые элементы живут доли секунды.

Жизнь таких элементов столь коротка из-за их супертяжелых ядер, в которых в невероятной тесноте обитают почти три сотни протонов и нейтронов.

Напомним, что из протонов и нейтронов состоят ядра всех химических элементов. Но, чем больше в ядре протонов и нейтронов, тем сильнее взаимодействия между ними – как в толпе вагона метро.

Подобно выскакивающим из набитого вагона пассажирам, из переполненного ядра всякого сверхтяжелого элемента с облегчением вылетает на волю компания из двух протонов и двух нейтронов – альфа-частица. Так сверхтяжелый элемент превращается в более легкий и «жизнеспособный». Этот процесс физики называют альфа-распадом.

Таким образом, все сверхтяжелые элементы радиоактивны. И это объясняет, почему сверхтяжелых элементов нет в природе. Даже если они и образуются где-то в естественных условиях, человечество их попросту не может «поймать».

Так что синтез сверхтяжелых элементов сравним с актом творения Природы. Это сверхзадача, которая удивительным образом оказалась под силу человеку – его мысли и его технологиям.

Временная шкала показывает, когда открывались те или иные элементы. Перевод Вести.Ru.

Есть ли пределы у Природы?

Создатели сверхтяжелых элементов, конечно, думали над вопросом, какое максимальное число протонов и нейтронов можно объединить в ядро и окружить облаком из электронов, чтобы такую конструкцию можно было назвать химическим элементом.

Четыре года назад группа новозеландских и американских физиков заявила: на оганесоне таблица Менделеева закончилась, и химическим элементам с номерами 119 и 120 уже не бывать.

Однако более поздние расчеты французских, шведских, польских, финских специалистов показали, что на оганесоне таблица Менделеева не закончится. Номер последнего элемента таблицы Менделеева – 173!

До него, конечно, еще нужно добраться, но дубненским физикам технология их создания уже понятна.

Для синтеза элементов выше 118-го в Объединенном институте ядерных исследований недавно построили «Фабрику сверхтяжелых элементов». Там собираются начать синтез химических элементов под номерами 119 и 120 осенью 2021 года.

Куда применить сверхтяжелые элементы?

Сверхтяжелые элементы могут стать волшебным инструментом получения частиц из пустоты, то есть из вакуума. Осуществить эту известную идею в Дубне на коллайдере NICA предложил 30 июня академик Юрий Оганесян. Коллайдер сейчас строится в Дубне и должен войти в строй через два года.

Согласно физической теории, сильное электрическое поле может рождать в вакууме пару двух частиц – электрон и позитрон. Позитрон – это античастица для электрона. Он всем похож на электрон, только заряжен положительно.

Еще никому в мире не удалось получить электрон-позитронную пару из вакуума с помощью электрического поля.

Но коллайдер NICA будет способен ускорять тяжелые ядра урана. В ядре урана 92 протона. При сближении двух тяжелых ядер урана возникает очень сильное электрическое поле. Его создают заряды обоих ядер. Это сильное поле должно рождать в вакууме пару двух элементарных частиц – электрон и позитрон.

Что при этом будет происходить? Один протон из ядра урана будет забирать рожденный из вакуума электрон и превращаться вместе с ним в нейтрон. После этого в ядре урана останется 91 протон, а нейтронов станет на один больше.

Позитрон же улетит восвояси. Его «увидит» детектор, после чего физики сообщат миру о фундаментальном событии – рождении электрон-позитронной пары из вакуума с помощью электрического поля. Такое вот волшебство.

Второй вариант вынашивания и рождения электрон-позитронной пары из вакуума: создание сильного электрического поля с помощью мощного лазера.

Период полураспада сверхтяжелых элементов исчисляется долями секунд. Перевод Вести.Ru.

Президент РАН Александр Сергеев в ходе своего доклада перед участниками совещания дополнил перечень новых физических явлений, которые можно будет получить на российских установках с помощью такого лазера. Также академик озвучил необходимые параметры такого инструмента.

К примеру, для рождения электрон-позитронной пары понадобится петаваттный лазер, то есть лазер мощностью 10-100 петаватт. Один петаватт равен 10¹⁵ Вт.

Лазерный центр такой выдающейся мощности для ядерно-физических исследований академик Сергеев предложил построить в Дубне. Его созданием инженеры займутся после завершения строительства коллайдера NICA.

Ранее мы сообщали о создании физиками новой периодической системы химических элементов, отражающей законы ядерной физики, а не химии.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

В этом году исполнилось 150 лет с даты открытия таблицы Менделеева — Российская газета

В 1869 году профессор Санкт-Петербургского университета Николай Меншуткин на заседании Русского химического общества прочел доклад профессора того же университета Д.И. Менделеева «Соотношение свойств с атомным весом элементов», который затем был опубликован в «Журнале Русского физико-химического общества». Так человечество узнало об одном из фундаментальных законов природы — Периодическом законе химических элементов.

На портрете, висящем во всех школьных кабинетах химии, мы видим пожилого ученого с неровно подстриженной бородой, благородным лбом и волосами до плеч — это наш российский гений Дмитрий Иванович Менделеев. Строгого определения гениальности не существует, но в данном случае сомнений нет — он не просто решил проблему, над которой бились лучшие умы лучших научных школ Европы. Это тем удивительнее, что открыть Периодический закон на основании имевшихся тогда экспериментальных данных было совершенно невозможно, а он это непостижимым образом сделал.

Про Дмитрия Ивановича рассказывают две легенды: что он придумал водку, и что Периодическая таблица привиделась ему во сне. Первая — обычная городская легенда с подсознательной попыткой опростить великого человека, сблизить его с выпивающим населением. А ссылка многочисленных авторов на докторскую диссертацию Менделеева «О соединении спирта с водой», в которой он якобы описал рецепт «правильной» водки, говорит лишь о том, что ни один из них не удосужился в эту работу заглянуть. В ней приведено множество данных о различных показателях таких растворов, но для самых разных концентраций спирта. Вторая история — из того же ряда. Если Таблица приснилась, то и это сближает Менделеева с нами, простыми людьми. Может быть, ему что-то подобное и снилось.

Может быть, ему что-то и снилось, вот только над решением этой загадки природы, по его собственному признанию, он «лет двадцать думал». Это некоторое преувеличение, потому что на момент открытия Менделееву только-только исполнилось 35 лет. И его портрет именно в таком возрасте — молодого в сущности человека — и следовало бы помещать в кабинетах химии.

Посмотрим на нарисованную им рукописную Таблицу. К тому времени было известно всего чуть более 60 элементов с их атомными весами (сейчас почти вдвое больше). Идея расположить элементы по возрастанию их атомных весов совершенно естественна. Сложнее было заметить периодические закономерности в этом ряду, но и здесь было немало сделано до Менделеева. Уже существовало «правило октетов» (химические свойства каждого восьмого элемента очень близки), «правило триад» (в каждой тройке близких по свойствам элементов средний элемент обладает и средним атомным весом). Однако никому не удавалось построить систему для всех известных элементов. Тогда и свойства многих из них были неизвестны, и атомные веса некоторых были измерены неправильно.

За основу своей системы Менделеев взял химические свойства элементов и расположил химически похожие друг под другом, при этом соблюдая принцип возрастания атомных весов. Но ничего не выходило! Бериллий нарушил всю картину уже в первой строчке будущей Таблицы — получалось, что углерод является аналогом алюминия, а немного дальше таким аналогом оказывался и титан. С точки зрения их химических свойств это было нонсенсом.

Этот год провозглашен Международным годом Периодической таблицы — IYPT 2019

Вот тут он мог бы и прекратить поиски системы — все крупнейшие ученые того времени так и поступили. Но не Менделеев. Он взял и изменил атомный вес бериллия, а между кальцием и титаном оставил пустую клеточку и тем самым предсказал элемент скандий. Самое поразительное, что так же он поступил чуть ли не с третью всех тогда известных элементов! Например, присвоил урану атомный вес 240 вместо принятого 60 (увеличил в четыре раза!), переставил местами кобальт и никель, теллур и йод. Опубликовав в 1869 году первый вариант своей Таблицы, он предсказал сразу три элемента, изменил атомные веса у десятка, и при этом открыл закон, что «свойства элементов стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

И только через 44 года, в 1913 году английский физик Мозли выяснил, что менделеевский номер в Таблице — это количество протонов в ядре каждого элемента (заряд ядра), подтвердив тем самым правоту гениальной интуиции ее автора.

Уже через 6 лет после публикации статьи о Таблице была заполнена в ней первая пустая клетка — был открыт галлий, который прекрасно встал после цинка и под алюминием.

Он прожил 73 года, написал почти 500 статей по химии, физической химии, технике, физике, экономике, геодезии. Организовал и стал первым директором Палаты мер и весов, был профессором университета и действительным статским советником (т.е. генералом), ушел из университета в знак протеста против сокращения университетской автономии, был избран в 90 иностранных академий наук и забаллотирован при выборах в российскую. Наши академики сочли его труды недостаточно фундаментальными…

Американские физики синтезировали 101-й элемент Таблицы и назвали его менделевием, на Земле есть минерал менделеевит, вулкан и подводный горный хребет имени Менделеева, а на обратной стороне Луны — кратер Менделеева. 2019 год провозглашен ООН Международным годом Периодической таблицы — IYPT 2019.

В погоне за призраками Российские ученые получили 117-й элемент таблицы Менделеева: Наука и техника: Lenta.ru

Российские физики вместе с коллегами из США синтезировали 117-й элемент таблицы Менделеева. Такие заголовки появились в среду, 7 апреля, в самых различных изданиях, а сюжеты об этом событии прошли по основным телеканалам. Насколько важно получение новых элементов и есть ли в них какой-то практический смысл?

Все мы со школы помним таблицу Менделеева. В ней собраны элементы, из которых состоит окружающий нас мир. Учителя химии обычно заставляют запоминать, какие элементы представлены в самом начале таблицы, — редко они спрашивают, что находится дальше второй строки (напомним, ее завершает аргон — элемент с номером 18). Всего на сегодняшний день таблица Менделеева официально включает 112 элементов, и последний из них — коперниций.

У непосвященного человека возникает вопрос, откуда берутся новые элементы, которые ученые добавляют в таблицу, и сколько всего этих элементов. Для начала разберемся со вторым вопросом.

Почти не существуют

Правильного ответа на него никто не знает. Исследователи могут утверждать, что тот или иной элемент существует, только после того, как обнаружат его. Однако далеко не все элементы в принципе возможно обнаружить. Дело в том, что многие из них являются нестабильными — то есть спустя некоторое время после образования они распадаются на части. О скорости этого процесса судят по длительности периода полураспада — времени, за которое половина ядер того или иного элемента распадется на части. В очень грубом приближении период полураспада элемента приблизительно на 30 процентов короче его среднего времени жизни.

Живущие на Земле ученые могут найти только те элементы, время жизни которых больше возраста Земли (около 4,5 миллиарда лет). Все остальные элементы к моменту появления на планете исследователей уже распались на части — на изотопы более легких элементов. Некоторые из известных специалистам элементов с относительно небольшим периодом полураспада в наши дни «доживают» свой век — их еще можно обнаружить, но в очень небольшом количестве.

Ученые довольно быстро смогли заполнить первые несколько десятков ячеек таблицы Менделеева, но чем больше становился атомный номер (а значит, и вес) элемента, тем труднее было его обнаружить. Это наблюдение наводило на мысль о том, что чем тяжелее элемент, тем меньше у него период полураспада. По мере развития наук, названия которых начинаются со слов «ядерная» или «атомная», стало ясно, что это предположение правомерно. Нашлась и причина, по которой тяжелые элементы стремятся развалиться на части.

Изотопами называют разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента, отличающиеся количеством нейтронов в ядре.

Ядра всех элементов, за исключением водорода, состоят из протонов и нейтронов. Массы этих элементарных частиц приблизительно равны, но протон обладает положительным зарядом, а нейтрон электрически нейтрален. По мере увеличения атомного номера элемента в его ядре растет число протонов и нейтронов, причем количество протонов возрастает только на одну единицу, а вот число нейтронов может изменяться. Физики (а исследование свойств ядра является их прерогативой) выяснили, что ядра могут расти только до определенных пределов — если поместить в них слишком много протонов и нейтронов, возникающие внутри ядер силы в буквальном смысле разрывают их изнутри.

Максимально возможное для одного ядра число нейтронов и протонов содержится в ядре урана (атомный номер 92) — хотя и этот элемент уже не очень устойчив. Все элементы, в ядрах которых протонов больше, чем в ядре урана, нестабильны. Такие элементы объединяют в общую группу трансурановых элементов, и ученые находят их не в природе, а в своих лабораториях. На этом месте мы подошли к ответу на второй вопрос, поставленный в начале статьи.

Как их получают

В середине XX века физики научились получать элементы, которые не встречаются в природе, искусственно. Основная идея всех подобных экспериментов проста: надо взять какой-нибудь из стабильных элементов и добавить в него лишних протонов и нейтронов. В итоге ядро элемента-мишени превратится в ядро более тяжелого элемента (точнее, в ядро одного из многочисленных изотопов этого более тяжелого элемента). Сложности начинаются на этапе экспериментального воплощения данной идеи.

Для того чтобы протоны и нейтроны проникли внутрь ядра элемента-мишени, необходимо втолкнуть их туда с огромной силой. Чтобы обеспечить достаточно мощный толчок, ученые сначала разгоняют частицы-снаряды до огромной скорости и затем «впечатывают» их в мишень. «Беговой дорожкой» для снарядов служат особые приборы — ускорители.

Многочисленные эксперименты показали, что даже в ускорителях новые элементы рождаются далеко не всегда — очень важно правильно подобрать мишень и снаряды. При «неправильных» комбинациях утяжеленное ядро элемента-мишени моментально распадается на уже известные физикам элементы, а появления нового элемента не происходит.

Период полураспада изотопа берклия-249 составляет всего 320 дней, поэтому ученые жестко ограничены во времени при проведении своих экспериментов. Этот изотоп российским физикам передали их коллеги из Окриджской национальной лаборатории. Он был получен на самом мощном из существующих в мире атомном реакторе HIFR.

Создатели 117-го элемента, работающие в Лаборатории ядерных реакций имени Флерова Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, занимаются подбором условий для синтеза новых элементов с 60-х годов прошлого века. В свое время в этой лаборатории были получены новые элементы с атомными номерами со 104 по 108. Кроме того, сотрудники ОИЯИ получили различные изотопы коперниция — 112-го элемента, впервые синтезированного в Институте тяжелых ионов в немецком городе Дармштадт.

Также ученые ОИЯИ опубликовали статьи, в которых декларировалось получение элементов с атомными номерами со 113 по 116, а также 118-го элемента. Для того чтобы эти результаты были приняты научной общественностью, их должны повторить в других лабораториях. Пока независимо был подтвержден лишь синтез 114-го элемента.

Получение 117-го элемента заняло у сотрудников Лаборатории ядерных реакций имени Флерова около года — эксперимент был начат 27 июля 2009 года. Физики обстреливали мишень из берклия-249 ионами кальция-48 на ускорителе У-400. В общей сложности было зафиксировано шесть событий рождения ядер 117-го элемента. Время его полураспада, как и положено трансурановому элементу, очень мало. Однако время полураспада некоторых продуктов разрушения 117-го элемента указывает, что более тяжелые элементы могут оказаться значительно более стабильными.

Существование где-то за 118-м элементом «островка стабильности» постулируется одной из гипотез, объясняющих фундаментальные принципы устройства атомных ядер. Физики собираются начать поиски этого островка уже в начале 2012 года. Два года потребуется ученым для модернизации ускорителя — без этого синтезировать 119-й и 120-й элементы не получится.

Остается только один вопрос: зачем физики получают все новые и новые трансурановые элементы? Практического применения для большинства сверхтяжелых элементов не существует — их синтез чрезвычайно затратен, а время полураспада в лучшем случае (как для 111, 113 и 115 элементов) измеряется секундами. Ответ донельзя прост: они необходимы ученым исключительно для того, чтобы лучше понять, как устроена природа. Что не так уж и мало.

Новый элемент таблицы Менделеева предложили назвать в честь Подмосковья — РБК

Два новых элемента периодической таблицы Менделеева назовут в честь Подмосковья и российского ученого-физика Юрия Оганесяна. Об этом говорится в сообщении на сайте Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC). До официального утверждения этих названий советом IUPAC в течение пяти месяцев будет проходить публичное обсуждение.

Элемент с атомным числом 115 получит название «московий» (обозначение — Mc). Его предложили открывшие элемент ученые Объединенного института ядерных исследований, который находится в подмосковной Дубне.

​В честь Оганесяна назовут элемент с атомным числом 118 — «оганессий» (обозначение Og). Оганесян был соавтором открытия тяжелых элементов таблицы Менделеева, таких как резерфордий, дубний и борий. Ученый впервые синтезировал атомы с Z равными, свойства распада которых доказывают существование «островов стабильности» в области сверхтяжелых элементов.

Также названия получат еще два новых элемента — с атомными числами 113 и 117. Их назовут «нихоний» — в честь Японии, где впервые было получено данное вещество, и «теннессин» — в честь штата Теннесси, где находится национальная лаборатория Министерства энергетики США Ок-Ридж.

О включении четырех новых химических элементов в периодическую таблицу стало известно 4 января. Честь открытия 115-го, 117-го и 118-го элементов в IUPAC присудили команде российских и американских исследователей из института в Дубне и Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии. Открывателями 113-го элемента признали японских ученых из Института физико-химических исследований Riken.

Расширение периодической таблицы произошло впервые с 2011 года, когда были добавлены 114-й и 116-й элементы.

С таблицей Менделеева по жизни / Хабр

2019 год провозглашен Генеральной ассамблеей ООН (A/RES/72/228) и одобрен Генеральной конференцией ЮНЕСКО (39 C/60) Международным годом Периодической таблицы химических элементов в честь 150-летия открытия Периодического закона химических элементов Д.И. Менделеевым. В 1869 году Д.И. Менделеев впервые опубликовал свою первую схему Периодической таблицы в статье «Соотношение свойств с атомным весом элементов» в журнале Русского химического общества.

Как ни прискорбно осознавать, но для абсолютного большинства людей, знакомство с периодической системой элементов Д.И.Менделеева (и одноименной таблицей) начинается, и как правило, заканчивается в средней школе (

часто вообще вспоминают только «водку придумал»

). В случае небольшой части населения — знакомство продолжается на первых курсах института, и только очень маленькая часть счастливчиков могут похвастать тем, что таблицей Менделеева они активно пользуются на протяжении всей жизни. Я отношусь к последней категории, поэтому попробую внести свою посильную хабра-лепту в празднование Международного года Периодической таблицы химических элементов и рассказать про свой опыт работы с одним из величайших достижений мировой химической науки. Так что, если интересно проследить за эволюцией таблиц Менделеева от древнего Palm-а и Casio Pocket Viewer до современного и вездесущего Android, и узнать какую таблицу не стыдно (=все лучшее-читателям Хабра) установить профессиональному химику на свой гаджет — идем под кат, читать очередную историю из жизни.

Еще с далеких школьных лет как-то так повелось, что для меня по важности таблица Менделеева находилась на одном уровне с таблицей умножения. Связно это, я так подозреваю, с довольно успешным участием в химических олимпиадах. Припоминается, как часто во время совместных посиделок, друзья проверяли меня «на вшивость», спрашивая атомную массу первого пришедшего в голову элемента. А так как в голову среднестатистическому (т.е. далекому от химической науки) школьнику, в лучшем случае, приходило максимум 10-15 названий распространенных элементов, то выучить их атомные массы, при условии практически постоянного решения олимпиадных рассчетных задач, было под силу наверное абсолютно любому. Я же не считал способность запомнить атомные массы основных элементов (

макро-

) чем-то из ряда вон, еще и потому, что на т.н. hi-level олимпиадах (вроде республиканской) встречал людей которые помимо того, что знали атомные массы всех лантаноидов/актиноидов, так еще и могли эти массы назвать с точностью до третьего знака после запятой.

Лирическое отступление про аналоговые таблицы периодической системы Менделеева

В общем, ясно что еще со школы я питал к таблице Менделеева уважение, и как и любой практикующий химик-олимпиадник старался постоянно иметь под рукой таблицу, которая бы одновременно проходила под требования техрегламента олимпиад (=не имела подсказок), и при этом была бы максимально информативной. Не удивительно, что являясь швейцарским ножом для олимпиадника, таблица была везде где только можно — в дневнике, на календариках, даже на визитных карточках. Кстати, прошу читателя строго не оценивать то, что я использую в качестве синонима словосочетания «таблица Менделеева», «периодическая система», «периодическая таблица». Во всех этих случаях однозначно подразумевается

периодическая таблица химических элементов

. Так вот, продолжаем про визитки.

На визитках, ввиду их малого размера, крайне тяжело разместить максимальную информацию. Опытным путем установлено, что лучший вариант для печати (масштабируемый) — это оригинальная IUPAC таблица. Лаконичность и читаемость. IUPAC = Международный Союз по теоретической и прикладной химии, своеобразный «законодатель мод» в мировой химической науке.

Пример для подражания

Получаются примерно вот такие визитки, при необходимости кое-какие данные можно выбросить (например название, если химического образования достаточно, чтобы ориентироваться в символах, хотя признаться, я тоже иногда путаю названия актиноидов, особенно недавно открытых). Для тех, кто захочет повторить — я сделал прозрачную минималистичную

PNG

-шку.

Помимо визиток иногда нужна «ручная» аналоговая таблица, которую можно к примеру распечатать форматом А2 и уложить на стол/стену и т.п. Ниже представлены именно такие, максимально информативные варианты (сугубо ИМХО, принимаю дополнения).

Как часто говорила моя любимая учительница химии, Лилия Халиловна Полуян «химию выучить нельзя, химию надо чувствовать… понимать». Вот и предложенные ниже картинки, на мой взгляд, способствуют именно понимаю, что химия — это не абстрактные задачи, стакан с синей жидкостью и фокусы с жидким азотом в каком-нибудь очередном музее науки, а вполне себе вещь из реальной жизни, с которой каждый из нас сталкивается по несколько раз на день. Предложенные ниже варианты, помимо привязки к реальной жизни, еще и английский выучить помогут.

Отличный вариант для продвинутых школ и даже детских садов

Таблица Менделеева в картинках (для визуалов)

Таблица Менделеева в словах (для аудиалов)

Что касается «взрослых» вариантов таблиц, то они приведены ниже. Во время отсутствия достаточно мощных носимых устройств (PDA) или же необходимого софта, так сказать,

paper-ready

таблица была основным источником информации (даже на фотоаппарате в виде масштабируемой картинки доводилось носить с собой). Под спойлером — именно такой, «проверенный в полях», вариант.

Любимая бумажная таблица Менделеева

Лицевая сторона

Оборотная сторона с кристаллографией

Отдельного упоминания заслуживают изотопы. Как правило, в условиях «традиционной» таблицы периодической системы, места для размещения информации об изотопах катастрофически не хватает. Ну и вообще, ценится информация про изотопы (~ в 0.99$ — смотреть ниже). Поэтому изотопы чаще идут отдельным листом. В качестве отличного примера может выступать таблица изотопов от

IUPAC

(

IPTEI 2018 год

). Под спойлером приведена кликабельная картинка более ранней чем IPTEI версии, но разница будет заметна только узким специалистам 🙂

IPTEI для печати

Per aspera ad astra.

Тернистый путь от аналога к цифре

На Хабре периодически всплывают статьи, посвященные «персональной эволюции» пользовательских устройств на примере конктерного автора. Чаще всего обозревается железо, иногда особенности ПО. Я тоже хочу рассказать об эволюции своего зоопарка карманных компьютеров, но через профессиональную призму — призму химика и связанного с этим основного инструмента — таблицы периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Часто для проверки устройств на совместимость с конкретным человеком, человек этот пытается запустить на устройстве то windows 3.11, то Doom II. Ваш покорный слуга — пытается запускать таблицу Менделеева.

Не скажу, что здесь есть какая-то оригинальность. Логично, что при освоении новой для себя области, человек первым делом пытается перенести в нее привычные вещи. А что может быть привычнее для любого нормального химика, чем родненькая табличка :). Мне подтверждением служил тот факт, что в то время когда я занимался поиском очередного мобильного ассистента, мой дорогой друг Сережа (c Днем Рождения тебя, кстати, как прочитаешь!) aka navanax cо своим удаленным российским коллегой Johnny_B писал на ассемблере… конечно же таблицу Менделеева (period) для миниатюрной KolibriOS (на Хабре есть даже аутентичный блог от KolibriOS Project Team).

Итак, продолжим наш разговор, и вернемся к PDA. Как и у многих из поколения 80-90хх первым моим PDA/КПК cтал Palm — черно-белая модель m125 на двух АА-батарейках. Cчитай, дорогой читатель, что «синдром утенка», но вот как открою фотографии этой «ладошки» — такой теплотой заливает, как все равно у любимого деда остался на выходные ночевать…

Что за синдром такой ?

Синдром утёнка — принцип в поведении и психологии, когда человек, увидев что-то в первый раз, считает его самым лучшим, удобным и приятным. Чем меньше что-то похоже на первую любовь, тем хуже воспринимается. Синонимичен ему термин импринтинг (запечатление), который был зафиксирован и открыт ученым Конрадом Лоренцом.

Возможно мнение мое отдает субъективностью, но с тех пор я не встречал платформ, на которых был бы настолько эргономичный и удобный софт. В случае Palm это было приложение

ChemTable v2.32

, ставшее для меня на долгие годы образцом для подражания, применимым к периодическим таблицам элементов.

Особенно из плюсов хотелось бы отметить, помимо обширной, если не исчерпывающей справочной информации, еще и возможность поправлять данные/вносить свои позиции.

Здесь

даже имеется подробная инструкция, такое приложение не устареет никогда.

Отдельно мне, как воспитаннику кафедры радиохимии, нравилось то, что в ChemTable были указаны изотопы и их соотношение в земной коре. Как-то само собой я стал использовать эту характеристику как индикатор качества периодической таблицы Менделеева. Сравнительный анализ бесплатных/PRO версий многих сабжевых приложений показывает, что таким индикатором пользуюсь не только я. Кстати…

Неспокойно на душе и поэтому…

чистосердечно признаюсь, у меня есть эмулятор Palm. Это приложение

PHEM Palm Hardware Emulator

от компании Perpendox Software. По-сути, это порт линуксового

POSE

(

dlinyj

кстати на его примере

учил

хабра-людей программировать под Palm). Как и старший брат, андроид-эмулятор поддерживает сеть, карту памяти, граффити. Просто устанавливаем приложение на андроид-устройство, в

storage/emulated/0/phem/roms

закидываем образ ROM (образ прошивки) нужного нам Palm-а (вот

здесь

можно найти образ от легендарного Palm m100 (свой m125 я нашел

здесь

). Скины (они же Skins, они же «внешний вид оригинального КПК» можно взять из

POSE

. Ложим в

storage/emulated/0/phem/roms

Установка любых программ происходит через меню программы (читать «эмулирует HotSync»). Выбираем папку на смартфоне где лежат нужные *.prc и отдаемся во власть воспоминаний…

Следующим моим минималистичным PDA (а основное требование у меня как правило было далеко не наличие wifi и сочного цветного экрана, а энергосбережение — максимальное время работы + легко заменяемые аккумуляторы) стал легендарный

Casio PV-S450

(американский вариант PV-400plus без jog-dial колесика).

Для тех кто забыл, напоминаю, как выглядит…

Софта для карманных компьютеров Casio изначально было немного, но удивительно, как и в случае Palm m100 4 мб родной памяти хватало для большинства задач. Были заметки, неплохой калькулятор, таблица Менделеева, читалка книг и программа для работы с базами данных в формате CSV. Было хранение всех данных во флэш-памяти (т.е. данные НЕ пропадали вслед за разрядом аккумулятора — сегодня тяжело поверить, что такое вообще возможно), приятная голубая подсветка и работа от батареек ААА (какие-то дикие по сегодняшним меркам цифры работы от одного комплекта батарей на протяжении месяцев (!)). Ну и помимо всего прочего, Pocket Viewer-ы — серия бесклавиатурных PDA, которая работала на основе архитектуры x86. Знаю, есть спецы, которые мне могут припомнить шедевральную Nokia 9110, которая работала на встроенном AMD 486 процессоре частотой 33 Мгц. Но то, то была клавиатурная модель.

Исторический пруф

Ладно, немного я отклонился от темы своего повествования. Итак, в Casio PV была в наличии собственная периодическая таблица, с незамысловатым названием

Periodic

. Умела показать ряд/период, атомную массу, энергию ионизации, электронную конфигурацию. Простенько и ничего лишнего. Но учитывая обильность ПО для этой платформы — требовать чего-то иного было бы глупо. Необходимую дополнительную информацию я носил в виде CSV-файла (те самые изотопы, упомянутые в начале повествования). На картинке ниже — показан реальный внешний вид Periodic.

Благодарность: хотелось бы отдельную благодарность выразить жене за старательность и умение, позволившее сфотографировать белочку (прим. мое — картинку локализатора PVOS), которая появляется на экране на считанные доли секунды. Сам, сколько не пытался, так и не смог поймать, видимо в женщине с рождения заложено это чутье/сродство к маленьким животным.

Хотелось бы отметить, что так как в выборе устройств-компаньонов, я чаще всего исходил из соображений экономичности, не удивительно, что PocketPC/WinMobile системы как-то не тронули мое сердце (хотя был, был iPAQ h3210 с двумя типами карт, правда продал я его достаточно быстро — так что, если кто-то расскажет про лучшую для Windows Mobile таблицу Менделеева — с радостью дополню статью) и я плавненько с Palm перескочил на, с позволения сказать,

EPOC

смартфоны от Nokia — легендарные 9300/9500. Единственный недостаток этих телефонов — отсутствие подсветки клавиатуры. Клавиатура имхо — на 98% близка к идеалу, на 100% идеал — клавиатура старшего брата этих смартфончиков —

PSION Series 5MX

. Аппаратные отличия между 9300 и 9500 для меня оказались не критичны, носил 9300, потому что меньше и эргономичнее.

Так вот, в случае

Symbian Series 80

существовала одна единственная версия таблицы Менделеева. Это

Periodic Table 1.03

от финского программиста

Sami Vuori

. Плотно поработав с приложением я обнаружил в нем несколько недочетов и ошибок, рассудил, что программист-создатель уже наверное давно плюнул на это дело, взял и написал ему с просьбой поделиться исходниками. В итоге мы с фином начали тесно общаться, и под конец уже забыли про эту утилиту. Sami оказался отличным парнем. Дружим до сих пор. Но приложение его работало до тех пор, пока работал мой 9300i.

За безвременно «уставшим» 9300i пошли клавиатурные Nokia E53 и E90 с S60. 3 на борту. Здесь, к сожалению, выбор был невелик. Пусть комментаторы, если что поправят, но для Series 60 не было адекватной таблицы Менделеева (только достаточно слабые поделки в виде java-мидлетов). Поэтому, поэтому пришлось вернуться к аналоговым таблицам и носить с собой картинки. Благо мощности смартфонов Nokia без проблем позволяли легко масштабировать рисунок и находить нужную информацию.

После утраты своей рабочей Series 60 Nokia E53 я перешел сразу на финальный вариант — «последний из магикан»/«лучший смартфон Nokia» — Nokia 808 PureView (+Symbian Belle FP2), которым, кстати, с удовольствием пользуюсь и сейчас. Подозреваю, перейду я с него на что-то другое только либо в случае серьезного повреждения, либо в случае отказа сотовых операторов от диапазона частот доступных для данного телефона. Как камера и звонилка — идеальный вариант. Никаких там обновлений, длительное время работы, и в принципе, весь джентельменский набор программ (а в нем, помимо таблицы Менделеева, есть даже весьма функциональный OBD-сканер для авто). 5 является программа

Periodic Table v 1.3

от компании Naveen CS. Запас данных стандартный, из бонусов — графическое отображение электронной конфигурации, список всех элементов, возможность сравнить два элемента, ссылка на страницу Википедии, посвященную элементу. Работает шустро, правда списка изотопов — нет.

Как я установил для себя еще с университетской скамьи, телефон должен звонить, а карманный комьютер — помогать (ибо

КПК

, англ. Personal Digital Assistant, PDA — «личный цифровой помощник»). Поэтому любой современный Android-смартфон, без SIM-карты выступает в роли отличного PDA (даже с точки зрения времени работы от батареи). Пусть подход и достаточно ортодоксальный, но в моем случае он еще и максимально комфортный (из-за разделения объектов в пространстве можно не бояться, что пропустишь важный звонок из-за разрядившейся благодаря wifi батареи).

Так вот, было бы удивительно, если бы при невероятной популярности Android-устройств для них не было качественных таблиц Менделеева. Такие таблицы конечно же есть, правда одновременно с ними сосуществует огромное количество приложений, где собственно таблица выступает лишь в качестве приятного дополнения. Достаточно написать в плэймаркете волшебные ключевые слова («таблица менделеева») и вот уже вам предлагают скачать 100500 различных приложений. Очень много приложений уровня «для детей», такое впечатление, что разработчики подразумевают, что «взрослый информацию и так найдет… в книгах». Поэтому поиск адекватной, «взрослой» периодической системы это целый НИОКР. Ну и помимо уже упомянутой инфантилизации, такое впечатление, что люди часто забывают зачем таблица нужна. Там может быть внутри что угодно, от видео, на котором показано, как горит какой-то элемент в среде фтора, до решений школьных задач за 6-7-9 классы и т.п. Все что можно, за исключением того, что нужно. Поэтому я, раз уж появился повод, обращаюсь к программистам, которые берутся за естественно-научные проекты, не имея должного профессионального фундамента. Ребята, не экономьте на научных консультантах! (стучите в facebook если что ;))

На «народном» 4PDA почему-то в каталоге программ Android нет ссылок на нормальный софт, зато опять есть эти вездесущие «детские приложения». Elements, Periodic Table , Таблица Менделеева — имхо никакой критики не выдерживают и серьезно отстают от описанных ниже приложений. Единственное, что по духу и наполнению они все близки к Periodic от моего Casio PV-S400+ 🙂

В общем, учитывая все выше изложенное, рискну озвучить своих фаворитов среди сонма таблиц Менделеева для Android и, если вдруг я что-то (какое-то невероятное приложение) упустил, то с удовольствием выслушаю в комментариях дополнения и подправлю статью. От лирики переходим к тройке лидеров.

Приложение первое Periodic Table от Royal Society of Chemistry. Проходит «изотопный тест», на каждый изотоп имеется своя «карточка», где указаны даже типы распада.

Приложение второе

Merck PTE

от Merck KGaA. Проходит «изотопный тест», содержание изотопов указано в стиле Palm ChemTable ([изотоп]-[массовая доля]). Хотя в целом таблица более информативна (чего стоит сортировка и поиск нужного элемента по десятку параметров). Ну и покрасивее, Merck все-таки…

Упомянутые выше программы абсолютно бесплатны, единственное, что может кого-то (скорее всего школяров, а не профессиональных химиков) смутить — отсутствие русского языка. Если ж все-таки язык критичен — то вашему вниманию третье приложение —

Таблица Менделеева 2019 PRO — Химия

стоимостью «всего за 0.99$». Есть и бесплатная light версия —

Таблица Менделеева 2019 — Химия

.

Интересно, что основное отличие Pro от light именно в наличии информации об изотопах (т.е. бесплатная версия «изотопный тест» не проходит, но из-за небольшой стоимости программы я решил закрыть на это глаза). Вообще заметил интересную особенность русскоязычных программ — все пытаются изотопы продать за деньги 🙂

В общем, таблица сделана достаточно красиво, чего стоит анимированная электронная конфигурация. Плюс есть неоспоримые преимущества в виде, например, эмиссионного спектра излучения (такого я в других PDA-шных таблицах не встречал).

Честно говоря, некоторое время колебался, а не заплатить ли автору мизерные 0.99$. Но потом успокоился и решил, что анимация и русский язык в таблице менделеева конечно хорошо, но лучше уж я как-нибудь по-старинке, без эмисионного спектра излучения обойдусь. Как пела в годы моего студенчества певица Таня Терешина «

Не пытайся купить то, что я и так отдам тебе даром…

«.

Ну и… Честно говоря, закидайте меня помидорами, но я больше доверяю компании Merck (не говоря уж про Royal Society of Chemistry), которые известны не только своими научными достижениями, но и прекрасными базами данных (Merck Database у меня до сих пор где-то на cd-rom валяется). В этом плане некая «широко известная в узких кругах» компания August Software выглядит, конечно, послабее. Но отзывы на PlayMarket сугубо положительные (вопрос, от кого).

На сим закругляюсь, я постарался в статье честно расказать про свой опыт общения с бумажными и цифровыми периодическими таблицами Д.И. Менделеева. Вещи описанные в статье, в прямом смысле выстраданы и проверены в жестких полевых «во время халтур» условиях, а значит — я могу смело их рекомендовать 🙂 Выбирать вам, и надеюсь, мои замечания окажуться полезными. И еще раз…

Дополнение: ну и конечно же таблица Менделеева активно эксплуатируется на ПК. Лучшей, на мой взгляд, вариацией для нетбуков/ноутбуков/планшетов/ПК на Windows я считаю приложение PL Table от Константина Полякова. Правда автор, видимо, забросил свое детище, так как на оф.сайте можно найти все что угодно, кроме самой таблицы. Но как всегда — поможет Google.

Внешний вид PL Table 4.5

Интересный и достаточно подробный (боюсь без проверки употреблять слово «исчерпывающий»)

web-вариант

таблицы предложил пользовател

Bov87Динамическая таблица Менделеева — Ptable

И завершает мой импровизированный рейтинг «настольных» таблиц, вариант для unix-систем, который называется

Kalzium

(KDE). Отличное приложение, с массой справочной информации и красивой графической реализацией. Как говорится, ищите в репозиториях

Kalzium живьем

p.s. тут внезапно

@andrei.raiski

, которого я очень ценю и уважаю за его химические советы (и не только, именно этот человек привел меня к мысли «а мне нужен персональный компьютер») в очередной раз удивил. Очень милая миниатюрная таблица Менделеева с кусочками

фруктов

всех элементов, кроме радиоактивных.

Важно! Все обновления и промежуточные заметки из которых потом плавно формируются хабра-статьи теперь можно увидеть в моем телеграм-канале lab66. Подписывайтесь, чтобы не ожидать очередную статью, а сразу быть в курсе всех изысканий 🙂

Неодим — информация об элементе, свойства и использование

Стенограмма:

Химия в ее стихии: неодим

(Промо)

Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец акции)

Крис Смит

Привет, на этой неделе два по цене одного.Вот Андреа Селла.

Андреа Селла

Будучи аспирантом, я изолировал образцы ЯМР под вакуумом. Когда стекло нагревалось факелом, пламя вспыхивало яростным оранжевым свечением натрия, скрытого в пирексе. Это было все стеклодувное дело, которое я мог делать. Что-нибудь более серьезное требовало спуска на первый этаж, чтобы увидеть нашего волшебника-стеклодува Джеффри Уилкинсона, милого мошенника из Черной Страны с заразительным смехом и острым, как бритва, умом.

Однажды, когда он стоял у станка, а перед ним бушевал оранжевый ад, я спросил его про очки, которые он носил. «Дидимиум», — загадочно ответил он, а затем, заметив мой пустой взгляд, добавил: «Выключает свет. Попробуйте их». Он передал мне свои очки, линзы странного зелено-серого цвета. Я надел их, и внезапно пламя исчезло. Все, что я мог видеть, — это раскаленный кусок вращающегося стекла, не заслоненный ярким светом. Я таращился от изумления, пока Джефф не снял очки с моего лица, сказав: «Отдай их, дурак», и вернулся к своей работе.

Didymium — это имя, которое в наши дни нечасто встречается в учебниках. Это название пары элементов, которые лежат рядом друг с другом в ряду лантанидов или редкоземельных элементов — то, что раньше было Диким Западом периодической таблицы. Четырнадцать элементов, из которых состоит серия, примечательны своим сходством. Нигде больше не найти группы элементов, которые так похожи друг на друга по своим химическим свойствам. Следовательно, эти элементы оказалось невероятно трудно отделить друг от друга и очистить.И что еще хуже, в отличие от других металлов, цвета соединений редкоземельных металлов были бледными и мало менялись от одного соединения к другому, что еще больше усложняло определение чистоты вашего материала. Среди множества заявлений об открытии новых элементов был доклад шведского химика Карла Густава Мосандера в 1839 году о предполагаемом элементе, который он назвал «дидимий» — по греческому слову «близнец».

Изобретение Густовым Кирхгофом и Робертом Бунзеном (ага, горелкой Бунзена) спектроскопии вступило в свои права.Вскоре выяснилось, что спектр редкоземельных элементов очень характерен, с резкими линиями, подобными газовой фазе, как в твердом, так и в растворенном состоянии. Наконец появилось средство установления чистоты.

Бунзен, который к 1870-м годам был ведущим мировым авторитетом в области спектроскопии редкоземельных элементов, поставил этот элемент в качестве задачи для одного из своих учеников Карла Ауэра, который начал проводить сотни фракционных кристаллизаций, необходимых для его получения. чистый. К 1885 году стало ясно, что у Ауэра на руках не один, а два элемента: голубовато-сиреневый, который он назвал «неодим», новый близнец, и зеленый, который он назвал «празеодимом» — зеленый двойник, каждый со своим собственным спектром. которые в сумме были такими же, как и у материала Мосандера.Бунзен был в восторге и сразу же одобрил работу своего ученика.

Но только в 1940-х годах были разработаны быстрые и эффективные методы разделения лантаноидов. Вместо серии мучительно утомительных кристаллизаций американские химики во главе с Фрэнком Спеддингом описали методы ионного обмена, а затем в течение нескольких лет экстракция растворителем стала преобладающей и производила килограммовые количества этих элементов. Внезапно коммерческие приложения стали реальной перспективой.

Поскольку сами ионы имеют неспаренные электроны, их магнитные свойства оказались привлекательными для ученых и прибыльными для предпринимателей. Сплав неодима, железа и бора, обнаруженный в 1980-х годах, является ферромагнитным, что дает постоянные магниты в 1000 раз сильнее, чем когда-либо ранее. Борадные магниты с ионами неодима нашли свое применение не только в почти миллиардах электродвигателей и электронных устройств по всему миру, но и в замечательных игрушках для детей.

С другой стороны, острые спектральные линии, которые с тех пор так восхищали Бунзена и поколения спектроскопистов, подразумевают очень точные электронные состояния. Внедрение неодима в синтетические драгоценные камни, такие как гранат, привело к созданию лазера Neodymium:YAG, рабочей лошадки промышленных инструментов лазерной резки с его яркими инфракрасными линиями. Ваш персонализированный iPod, вероятно, был выгравирован с помощью YAG. В сочетании с кристаллом, удваивающим частоту, YAG дает нам ярко-зеленую лазерную указку, чем любят хвастаться некоторые лекторы.

Но нестандартное мышление в 1940-х годах химиков из Corning Glassworks в США привело к изобретению, которое навсегда изменило стеклодувное дело. Кто-то заметил, что и у празеодима, и у неодима линии поглощения почти точно совпадают с раздражающе яркой оранжевой линией натрия. Компания Corning начала производить «дидимиевое стекло», которое действует как оптический режекторный фильтр, отсекая блики, и эффект остается для меня таким же поразительным, как и в первый раз, когда я его увидел. Когда несколько лет назад один из наших стеклодувов здесь, в UCL, вышел на пенсию, он позвонил мне в свой последний день.— У меня есть кое-что для тебя, — загадочно сказал он. Я спустился в подвал и пожал ему руку, чтобы пожелать ему всего наилучшего. А затем, к моему удовольствию, он вручил мне свои очки. «Дидимиум, — сказал он, — тебе это понадобится».

Крис Смит

Андреа Селла с историей дидима, двух элементов в одном. И Андреа вернется на следующей неделе со вкусом металла, который тает во рту и, возможно, также в ваших руках.

Андреа Селла

Но я уверен, что вы действительно хотите знать, если это действительно элемент M & M, каков он на вкус? Я знал, что ты спросишь.Итак, пару дней назад я быстро лизнул, и ответ заключается в том, что, если честно, на самом деле это не очень вкусно. Слабо вяжущий и металлический привкус, который сохраняется на языке в течение нескольких часов. И когда он расплавится, извините, я оставлю этот эксперимент для кого-то более бесстрашного, чем я. Химия в своей стихии, это, конечно, при условии, что его выходки, поедающие стихию, не отравили его за это время.Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(Акция)

(Конец акции)

118 Элементы, их символы и атомные номера

Ученые, специалисты, преподаватели и студенты-химики широко используют периодическую таблицу элементов для поиска химических элементов. Дмитрий Менделеев называется отцом периодической таблицы, изложившей первую форму Периодической таблицы.Эта периодическая таблица была основана на атомной массе элементов. В его время была известна только половина известных нам сейчас элементов, и не все сведения об элементах были известны полностью или точны. Последняя периодическая таблица основана на современном периодическом законе Генри Мозли (Генри Мозли — английский физик). Согласно периодическому закону, свойства элементов являются периодическими функциями их атомных номеров. Периодическая таблица состоит из 118 элементов.

 

Основные характеристики Периодической таблицы:

• Элементы расположены в порядке возрастания атомного номера может носить длительный и сложный характер.

• Элементы расположены вертикально и горизонтально. Элементы, расположенные вертикально в столбцах, называются «Группами», а элементы, расположенные горизонтально в строках, называются «Периодами».

• Другие элементы сгруппированы в соответствии с периодическими тенденциями и свойствами. Пример: Элементы группы 1А — это мягкие металлы, которые бурно реагируют с водой.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Символ элемента

Символ, представляющий химический элемент, – это «знак» или «обозначение», которое обычно состоит из одной или двух букв.Некоторые символы состоят из трех букв, они обычно представляют собой новые синтезированные элементы, а некоторые временно называются так.

 

Символы и их происхождение?

Кто-то может спросить: «Как происходит символ элемента?» Из приведенной выше таблицы видно, что большинство символов происходит от названий элементов путем взятия первых или первых двух букв английского названия. элемента.

Некоторые символы некоторых элементов произошли от их латинских или греческих названий. Давайте рассмотрим несколько примеров:

• Латинское название золота — Aurum. Следовательно, золото обозначается символом «Au».

• Символ «Fe» используется для обозначения железа, поскольку латинское слово «железо» — «Ferrum».

 

Правила или соглашения, используемые для обозначения Элемента с помощью Символа

Первая буква символа заглавная, а вторая (или третья) буква строчная. Пример: «Ca» – кальций, «He – гелий» и т. д.Когда символ, представляющий элемент, обозначается только одной буквой, он пишется в верхнем регистре.

Пример: «N» представляет азот, «O» представляет кислород и т. д.

Новые элементы временно называются в соответствии с их атомными номерами. Например, элемент с атомным номером 110 назывался «un un nilium» с символом «Uun», теперь он называется Ds.

Что касается студентов, важно изучить все 118 элементов с их Символом и Валентностью.Химические формулы и уравнения также представляются с использованием этих символов. Без символов представить все эти 118 элементов и бесчисленное количество соединений, которые они образуют, было бы геркулесовой задачей.

 

Валентность элемента

Чтобы достичь наиболее стабильной конфигурации, т. е. благородного газа, атом элемента пытается получить или потерять электроны. Эта способность атома приобретать или терять электроны для достижения стабильной конфигурации или конфигурации инертного газа называется валентностью элемента.Число электронов на самой внешней оболочке называется валентными электронами, а самая внешняя оболочка называется валентной оболочкой. Валентность элемента определяется количеством электронов на валентной оболочке. Важно знать атомный номер и электронную конфигурацию элемента, чтобы определить его валентность.

 

Атомный номер

Понятие атомного номера и валентности можно понять только в том случае, если вы точно знаете, из чего состоят элементы. Элемент состоит из атомов одного типа.Атом – это наименьшая неделимая единица материи. Он состоит из электронов, протонов и нейтронов. Центр атома также называют ядром, которое заряжено положительно и состоит из протонов и нейтронов. Протоны заряжены положительно. Нейтроны нейтральны, поэтому на них нет заряда. Ядро окружено отрицательно заряженными электронами.

Сумма протонов и нейтронов дает атомную массу элемента. Атомный номер – это общее количество протонов, присутствующих в ядре атома.Обозначается буквой Z. Химические свойства элемента определяются количеством протонов в ядре. Вот почему знание атомных номеров важно для понимания химии элементов.

 

В следующей таблице приведен список из 118 элементов вместе с их символами и атомным номером.

Таблица 118 элементов — их символы и атомный номер

90 169 9 0170

90

9 0170

99

118

5

атомный номер	символ
Гидроген	1	H
Гелий	2	Он
Lithium	3	Li
Бериллий	4	Be
Бор	5	В
углерода	6	С
Азот	7	Н
Кислород	8	О
Фтор	9	F
Неон	10	Н
натрия	11	Na
магния	12	Мг
Алюминиевый	13	Аль
кремния	14	Си
Фосфор	15	Р
Сера	16	S
Ч lorine	17	Cl
Аргон	18	Ар
Калий	19	К
Кальций	20	Са
скандия	21	Sc
титана	22	Ti
Ванадий	23	V
Хром	24	Кр
Марганец	25	Mn
Железо 9017 3	26	Fe
Кобальт	27	Ко
Никель	28	Ni
Медь	29	Си
Цинк	30	Zn
Галлий	31	Ga
Германий	32	Ge
Мышьяк	33	В
Селен	34	Se
Бром	35 900 03	Br
Криптон	36	Кр
рубидий	37	руб
Стронций	38	Sr
иттрий	39	Да
Цирконий	40	Zr
Ниобий	41	Nb
Молибден	42	Мо
Технеций	43	Тс
рутений	44 901 73	Ru
родий	45	резус
Палладий	46	Pd
Серебро	47	Ag
Кадмий	48	Cd
индий	49	В
Олово	50	Sn
Сурьма	51	Sb
Теллур	52	Te
Йод	53	I 90 003
Ксенон	54	Хе
Цезий	55	Cs
Барий	56	Ба
Лантан	57	Ла
церий	58	Се
Празеодим	59	Пр
неодима	60	Nd
Прометий	61	Рт
самарий	62	См
европия	63	Eu
Гадолиний	64	Б
Тербий	65	Тб
диспрозия	66	Dy
Гольмиевый	67	Хо
Эрбиевый	68	Er
Тулия	69	Тт
Иттербий	70	Yb
Лютеций	71	Лу
гафния	72	гафний
Тантал	73	Та
Вольфрам	74	Вт
рений	75	Re
осмий	76	Ос
Иридий	77	Ir
Платиновый	78	Pt
Золото	79	Au
Ртуть	80	рт. ст.
Та llium	81	Тл
Свинец	82	Pb
Висмут	83	Би
полоний	84	По
Астат	85	В
Радона	86	Rn
Франций	87	ПТ
Радий	88	Ра
актиний	89	Ас
Торий	ЧТЫ
протактиний	91	Па
Уран	92	U
нептуния	93	Np
Плутоний	94	Pu
Америций	95	Am
Кюрий	96	Cm
Берклий	97	Бк
Калифорний	98	Cf
Эйнштейний	Эс
Фермий	100	Fm
Менделевий	101	Md
Nobelium	102	Нет
Лоуренсий	103	Lr
резерфордия	104	Rf
Дубний	105	дб
сиборгия	106	Sg
борий	107	Bh
Хассиум 90 173	108	Hs
мейтнерий	109	Мт
Darmstadtium	110	Ds
рентгения	111	Rg
Коперниций	112	Cn
Nihonium	113	Nh
Флеровий	114	Fl
Moscovium	115	Mc
Ливерморий	116	Lv
Те Nnynessine	117 3		TS
		118	OG

Вывод

из всех 118 элементов, 98 элементов находятся в природе (те, у кого атомный номер 1- водород «H» до атомного номера 98 — калифорнийский «Cf»; в периодической таблице), а остальные синтезируются из встречающихся в природе элементов в лаборатории. Элементы, синтезированные в лаборатории, включают эйнштейний (99), фермий (99) и нобелий (102). Однако эта цифра может измениться со временем и лучше понять, поскольку некоторые элементы, обнаруженные после радиоактивного распада после экспериментов по ядерным испытаниям, поэтому изначально считавшиеся рукотворными, впоследствии были обнаружены в природе, хотя и в следовых количествах.

Кроме того, из многих элементов, встречающихся в природе, не все они встречаются в чистом или самородном виде. Благородные газы, такие как гелий, аргон, неон и т. д., несколько элементов, встречающихся в чистом виде. Такие металлы, как золото, серебро, медь, встречаются в естественной форме. Неметаллы, такие как углерод, азот и кислород, встречаются в естественной форме. Щелочные металлы и редкоземельные элементы встречаются в природе, хотя и не в естественной форме.

Периодическая таблица химических элементов и устойчивое развитие — Матлин — 2019 — Европейский журнал неорганической химии ), из которого можно получить все материалы, необходимые для жизни и для благополучия и комфортного проживания.

Нам необходимо обеспечить, чтобы их ограниченные запасы не истощались чрезмерно и не использовались вредными для окружающей среды способами. Объявление ООН 2019 года Международным годом Периодической таблицы химических элементов1 дает своевременную возможность задуматься над этим предупреждением и подумать, как лучше всего решить стоящую перед ним задачу.

Международный год отмечает 150-летие со дня публикации русским химиком Дмитрием Менделеевым (1834–1907) его Периодической таблицы2 и отмечает важность и влияние этой исключительно успешной схемы атомных строительных блоков материи.Это был новаторский прогресс в классификации, который помог понять химию и стимулировал прогресс в теоретическом понимании строения атома.3 Менделеев был не первым, кто опубликовал списки известных элементов в виде таблицы, в предыдущих попытках он строго применил имеющиеся знания о периодических тенденциях в отношениях между примерно 60 известными на тот момент элементами, чтобы создать диаграмму, на которой в некоторых точках были пробелы. Из своей периодической таблицы Менделеев предсказал свойства неизвестных тогда элементов, таких как галлий (элемент 31), германий (32), скандий (21) и технеций (43), представленные лакунами, которые были обнаружены позже4, а впоследствии и другие, подобные Генри Мозли5 продолжал расширять Периодическую таблицу, делая предсказания и заполняя пробелы.

Основополагающее обоснование структуры Периодической таблицы появилось только много лет спустя, когда стала понятной атомная структура и атомный номер (т.е. число ядерных протонов, эквивалентное числу элементов), а не атомный вес, стало признанным основанием для упорядочения его членов. Открытие новых элементов и развивающееся теоретическое понимание атомной структуры в конечном итоге привели к добавлению в таблицу новых блоков лантанидов и актинидов, что иллюстрирует гибкость системы классификации для адаптации.6

Неизменно выдающееся положение Периодической таблицы в отображении известных элементов (теперь 118) отражает степень, в которой основные принципы, на которых она построена, фактически представляют собой «стандартную модель» для химии. Фундаментальное понимание, представленное системой классификации Менделеева 1869 года, остается нетронутым, хотя появляются новые интерактивные онлайн7 и трехмерные8,9 презентации. Текущие исследования суператомов (групп атомов, обладающих свойствами одного атома другого элемента)10 привели к предложениям по созданию многомерных периодических таблиц для отображения взаимосвязей.11

Последние несколько десятков элементов, добавленных в периодическую таблицу, были созданы синтетическим путем с помощью очень высокоэнергетических процессов.Все они радиоактивны и распадаются при делении на более легкие элементы с периодом полураспада от долей секунды (например, элемент 118, оганесон ²⁹⁴ Og, период полураспада менее 1 миллисекунды) до миллионов лет (например, элемент 96, кюрий ²⁴⁷ см). Не ожидается, что на Земле будут обнаружены какие-либо новые стабильные элементы,12 хотя небольшие количества новых радиоактивных элементов будут продолжать синтезироваться, а «сверхтяжелые» элементы могут образовываться в астрономических событиях, таких как сверхновые и столкновения нейтронных звезд. Однако для повседневного использования не будет новых стабильных строительных блоков, из которых можно было бы формировать материалы нашего мира. Мы должны научиться наилучшим образом использовать те элементы, которые у нас есть, исходя из понимания того, что геологические ресурсы конечны и невозобновляемы.

Подавляющее большинство известных стабильных элементов имеют для нас центральное значение в биологическом, технологическом и/или экономическом отношении. По меньшей мере 60 элементов могут быть обнаружены в следовых количествах или более в организме человека, и считается, что около 28 из них — четверть таблицы Менделеева — играют активную положительную роль в жизни и здоровье человека.13, 14 В то время как углерод, водород, кислород, азот, фосфор и кальций составляют почти 99 % человеческого тела, молекулы и комплексы, содержащие небольшое количество оставшихся утилизируемых элементов, участвуют в широком спектре метаболических функций, в том числе в качестве ферментов, катализаторы и переносчики (например, железо в гемоглобине, которое переносит кислород и углекислый газ). Помимо использования одних и тех же основных строительных блоков, другие организмы могут использовать некоторые другие элементы в своих биохимических процессах (например,г. магния в хлорофилле, фиксирующем кислород в растениях).

Существуют большие вариации общего содержания элементов Периодической таблицы в земной коре (рис. 1) и, что очень важно, также большие вариации в распределении элементов. В то время как некоторые из наиболее распространенных из них очень широко распространены в атмосфере Земли, на суше и в океанах, другие сосредоточены в относительно небольшом количестве мест.

Содержание элементов в земной коре (на основе данных, доступных на веб-сайте Королевского химического общества: Периодическая таблица7).

Разработка технологии добычи минеральных руд была постоянной чертой человеческой истории, а расширение использования различных элементов стало основной движущей силой экономического роста со времен промышленной революции. растущий технологический потенциал для использования уникальных характеристик некоторых элементов, которые до сих пор были малодоступны. Достижения, использующие различные элементы, обеспечили такие преимущества, как более сильные магниты, которые используются во многих отраслях промышленности (например.г. использование редкоземельных металлов неодим и диспрозий), микропроцессоры меньшего размера (например, галлий и германий), более эффективные солнечные элементы (например, галлий, индий и теллур) и сенсорные экраны (индий, ниобий). Многие современные устройства используют очень широкий спектр элементов и производных от них соединений. General Electric, одна из крупнейших компаний мира, использует 72 из первых 82 элементов периодической таблицы в своих продуктовых линейках, и многие из этих элементов являются редкими или труднодоступными15. В другом примере, относящемся к одному типу продукта , в среднем смартфоне можно найти не менее 70 элементов в простой или сложной форме.16

Растущее осознание ограниченных запасов некоторых элементов, которые имеют специализированное и важное применение, отражается в увеличении количества терминов для их описания и руд, из которых они получены, включая «минералы ворот», «критические элементы» и «элементы, находящиеся под угрозой исчезновения». ».17, 18 Некоторые страны приняли политику, учитывающую высокую стратегическую важность некоторых из них для их физической и экономической безопасности.19, 20

В то время как повышенное внимание справедливо уделяется рискам нехватки материалов, параллельная проблема значительной срочности касается последствий массового расширения использования относительно распространенных элементов.Важным подходом к постановке этого вопроса стала разработка концепции планетарных границ, впервые выдвинутой Рокстрёмом, Штеффеном и их коллегами в 2009 г. и доработанной в 2015 г.21, 22 предложено, и в большинстве случаев в работе уже определено количественное «безопасное рабочее пространство для человечества», пороговая область в «зоне неопределенности», где существует возрастающий риск, а за ней — «зона повышенного риска» крупный и долговременный ущерб планетарной окружающей среде (табл. 1).

Таблица 1. Планетарные границы (данные из исх. )

Три границы касаются биогеохимических потоков ключевых элементов, относительно распространенных либо в земной коре (углерод: 0,18 %; фосфор: 0,1 %), либо в атмосфере (азот: 0,002 % в земной коре и 78 % в атмосфере). Ключевая проблема в каждом случае связана со степенью, в которой промышленное использование способствует серьезным изменениям окружающей среды.Например:

● Образование парниковых газов в результате сжигания богатых углеродом материалов для производства энергии способствует изменению климата. Атмосферная концентрация CO ₂ уже находится в пороговой области, где существует растущий риск глобального потепления. Уровень CO ₂ в атмосфере увеличился примерно на 40 % во всем мире после промышленной революции.24

● Процесс Габера-Боша для фиксации атмосферного азота в виде аммиака и производства аммиачной селитры и других N-содержащих удобрений сыграл чрезвычайно важную роль в повышении урожайности сельского хозяйства и обеспечении продовольствием растущего населения мира в 20 веке. 25 Однако, загрязнение атмосферы и воды Земли окислами и нитратами азота, по оценкам, превысило планетарную границу для активных форм азота примерно в два с половиной раза.

● Параллельно с увеличением использования азота наблюдается дополнительный рост использования фосфора, особенно в фосфатных удобрениях, с сопутствующим увеличением загрязнения воды сельскохозяйственными стоками. При нынешних масштабах использования прогнозируется нехватка фосфатов в ближайшие 50–150 лет, и подчеркивается необходимость «управления фосфором».26

Сообщение периодической таблицы о планетарных границах и науке об окружающей среде ясно.Необходимы изменения в подходе, которые должны включать в себя более эффективное использование критических элементов, сосредоточение внимания на сохранении и переработке имеющихся запасов редких элементов и поиске новых заменителей для конкретных применений, где это возможно.27 Изменения также должны включать поиск способов сокращения использования более распространенных элементов до минимума, в то время как гораздо больше внимания должно быть уделено всему циклу использования, ремонта, модернизации, перепрофилирования, побочных продуктов, отходов и утилизации, чтобы предотвратить ущерб планетарной окружающей среде. Производители могут подумать о том, чтобы повторить обещание Apple в 2017 году полностью изготавливать свои смартфоны из переработанных материалов. 2020 г. только из бытовой электроники, такой как бывшие в употреблении мобильные телефоны, после того как переработанные металлы использовались для производства медалей для Игр в Лондоне в 2012 г. и Игр в Рио-де-Жанейро в 2016 г.

Переработка и повторное использование имеющихся запасов элементов должно быть важным подходом к рассмотрению, но хотя человеческое творчество и изобретательность, несомненно, улучшат возможности для достижения этой цели, это не всегда будет технически или экономически осуществимо, а если и будет, то потребует серьезный пересмотр многих промышленных процессов и производственных моделей.Следовательно, ограниченный планетарный запас некоторых элементов может в конечном итоге стать широко рассредоточенным в неизвлекаемых формах. Жизненно важен «системный подход»30, в котором соображения науки, технологии, экономики и воздействия на окружающую среду интегрированы в целостный взгляд.

Обеспечение устойчивого развития планеты требует, чтобы мы в срочном порядке научились лучше распоряжаться ограниченным запасом элементарных строительных блоков Земли, перечисленных в Периодической таблице. внимание к сохранению запасов и припасов и повышение осведомленности о неблагоприятных последствиях того, как мы их используем.Поскольку наука об атомах и молекулах и наследница периодической таблицы Менделеева, химия занимает центральное место в обеспечении возможности более эффективного управления.

Благодарности

Эта статья была написана на семинаре в Намюре в 2018 году, организованном Международной организацией химических наук в процессе развития (IOCD) при поддержке Gesellschaft Deutscher Chemiker и Королевского химического общества. Мы благодарим Йохана Янса (Университет Намюра) за создание рисунка 1.

Химические элементы, отсортированные по атомному номеру

Вы можете щелкнуть заголовок столбца, чтобы отсортировать таблицу по этому столбцу. Нажмите на символ элемента, чтобы получить подробную информацию об элементе.

9 0169
90 169
9 0182

Атомный номер	Символ элемента	Имя элемента
1	Н	Водород
2	Он	Гелий
3	Li	Литий
4	Be	Бериллий
5	B	Boron	9	6	C		C		N	N		N		9	O	Oxygen
9	F	Флорин
10	NE	Neon	Neon
11	Na	натрий	мг		MG		9	13	AL	Алюминий
14	Si	Кремний
15	P	Фосфор
16	S	Sulfur
17	CL		AR	AR		AR		9
19	K	Coatium
20	CA	Кальций
21	Sc	скандия
22	Ti	титана
23	V	Ванадий
24	Cr	Хром
25	MN	Manganse		Fe	Iron	CO		CO	Cobalt
28	Ni	Никель
	29	CU	Медь
30	Цинк	Цинк
31	GA	GA	GALEII 9
39 9	GE					AS	Arsenic
39	SE	Selenium
35	Br	Бром
36	Кр	Криптон
37	руб	рубидий
38	Sr	Стронций
39	Да	иттрий
40	Zr	Цирконий
41	Nb	Ниобий
42	Мо	Молибден
43	Тс	Технеций
44	Ру	Рутений
45	Rh	Род IUM
46	PD	Palladium
47	AG	CD	CD		CD
49	в	INDIUM
50	Sn	Олово
51	Sb	Сурьма
52	Те	Теллур
53	Я	Йод
54	Хе	ксенон
55	Cs	Цезий
56	Ба	бария
57	Л	лантана
58	С	церия
59	Pr	Празеодим
60	Nd	Неодима
61	Рт	Прометий
62	Sm	самарий
63	Eu	европия
64	Б	Гадолиний
65	Тб	Тербий
66	Dy	диспрозия
67	Хо	Гольмиевый
68	Er	Эрбиевый
69	Тт	Тулия
70	Yb	Иттербий
71	Лу	Лютеций
72	гафний	гафния
73	Та	Тантал
74	Вт	Вольфрам
75	Re	рений
76	Ос	осмий
77	Ir	Иридий
78	Pt	Платиновый
79	Au	Золото
80	Hg	Ртуть
81	Тл	таллия
82	Pb	Свинец
83	Би	Висмут
84	По	полоний
85	В	астатина
86	Rn	Радона
87	ПТ	Франций
88	Ра	Радий
89	Ас	Актиний
90	Th	Торий
91	Па	протактиния
92	U	Уран
93	Np	нептуний
94	Pu	Плутоний
95	Am	Америций
96	Cm	Кюрий
97	Бк	Берклий
98	Cf	Калифорний
99	Es	Эйнштейний
100	Fm	Фермий
101	Md	Менделевий
102	Нет	Nobelium
103	Lr	Лоуренсий
104	Rf	Рутерф ordium
105	Дб	Дубний
106	Sg	сиборгия
107	Bh	борий
108	Hs	гания
109	Мт	мейтнерий
110	Ds	Darmstadtium
111	Rg	рентгения
112	Сп	Коперниций
113	Nh	Nihonium
114	Fl	Флеровий
115	Mc	Moscovium
116	Lv	Ливерморий
117	Ц.	Tennessine
118	Ог	Оганесон

Библиография:

1. «Периодическая таблица элементов. IUPAC . 19 декабря 2016 г. .

Nd Информация об элементе неодима: факты, свойства, тенденции, использование и сравнение — Периодическая таблица элементов

История неодима

Элемент неодим был открыт Карлом Ауэром фон Вельсбахом в год 1885 г. в Австрии . неодим получил свое название от греческого neos didymos, означающего «новый близнец».

Присутствие неодима: изобилие в природе и вокруг нас

В таблице ниже показано содержание неодима во Вселенной, на Солнце, в метеоритах, Земная кора, океаны и тело человека.

Кристаллическая структура неодима

Твердотельная структура неодима Simple Hexagonal.

Кристаллическую структуру можно описать с точки зрения ее элементарной ячейки. Единичные клетки повторяются в три объемное пространство для формирования конструкции.

Параметры ячейки

Элементарная ячейка представлена ​​в терминах ее параметров решетки, которые являются длинами ячейки края Константы решетки ( a , b и c )

и	б	с
365.8	365,8	1179,9 вечера

и углы между ними Углы решетки (альфа, бета и гамма).

альфа	бета	гамма
π/2	№/2	2 π/3

Положения атомов внутри элементарной ячейки описываются набором положений атомов ( x _i , y _i , z _i ), измеренные от опорной точки решетки.

Свойства симметрии кристалла описываются понятием пространственных групп. Все возможное симметричное расположение частиц в трехмерном пространстве описывается 230 пространственными группами (219 различных типов или 230, если хиральные копии считаются различными.

Атомные и орбитальные свойства неодима

Атомы неодима имеют 60 электронов и структура электронной оболочки [2, 8, 18, 22, 8, 2] с атомным символом (квантовыми числами) ⁵ I ₄ .

Оболочечная структура неодима – количество электронов на единицу энергии уровень

нет		с	р	д	ж
1	К	2
2	л	2	6
3	М	2	6	10
4	Н	2	6	10	4
5	О	2	6
6	Р	2

Электронная конфигурация основного состояния неодима — нейтральная Атом неодима

Электронная конфигурация основного состояния нейтрального атома неодима [Хе] 4f4 6s2. Часть конфигурации неодима, эквивалентная благородному газу предшествующий период обозначается аббревиатурой [Xe]. Для атомов с большим количеством электронов это нотация может стать длинной, поэтому используется сокращенная нотация. Это важно, поскольку это валентные электроны 4f4 6s2, электроны в внешняя оболочка, определяющая химические свойства элемента.

Полная электронная схема нейтрального неодима

Полная электронная конфигурация основного состояния для атома неодима, Полная электронная конфигурация

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 4f4 6s2

Атомная структура неодима

Атомный радиус неодима

составляет 206 пм, а его ковалентный радиус равен N/A.

Атомный спектр неодима

Химические свойства неодима: Энергии ионизации неодима и сродство к электрону

Сродство к электрону неодима составляет 50 кДж/моль.

Энергия ионизации неодима

Энергии ионизации неодима

см. в таблице ниже.

Номер энергии ионизации	Энтальпия — кДж/моль
1	533.1
2	1040
3	2130
4	3,9×103

Физические свойства неодима

Физические свойства неодима

см. в таблице ниже.

Плотность	7.01 г/см3
Молярный объем	20,5763195435 см3

Упругие свойства

Твердость неодима — Испытания для измерения твердости элемента

Электрические свойства неодима

Неодим является проводником электричества. Ссылаться на Таблица ниже для электрических свойств неодима

Свойства теплопроводности и теплопроводности неодима

Магнитные свойства неодима

Оптические свойства неодима

Акустические свойства неодима

Тепловые свойства неодима – энтальпии и термодинамика

См. таблицу ниже для тепловых свойств неодима

.

Энтальпии неодима

Изотопы неодима — ядерные свойства неодима

Изотопы родия.Встречающийся в природе неодим имеет 5 стабильный изотоп — 142Nd, 143Nd, 145Nd, 146Nd, 148Nd.

Изотоп	Масса изотопа	% Изобилие	Т половина	Режим затухания
124Nd
125Nd
126Nd
127Nd
128Nd
129Nd
130Nd
131Nd
132Nd
133Nd
134Nd
135Nd
136Nd
137Nd
138Nd
139Nd
140Nd
141Nd
142Nd		27. 2%	Стабильный	Н/Д
143Nd		12. 2%	Стабильный	Н/Д
144Nd		23. 8%
145Nd		8. 3%	Стабильный	Н/Д
146Nd		17. 2%	Стабильный	Н/Д
147Nd
148Nd		5. 7%	Стабильный	Н/Д
149Nd
150Nd		5. 6%
151Nd
152Nd
153Nd
154Nd
155Nd
156Nd
157Nd
158Nd
159Nd
160Nd
161Nd

Нормативно-правовое регулирование и здоровье – Параметры и рекомендации по охране здоровья и безопасности

Поиск по базе данных

Список уникальных идентификаторов для поиска элемента в различных базах данных химических реестров

Изучите нашу интерактивную периодическую таблицу

Сравнение элементов периодической таблицы

Периодическая таблица — EnchantedLearning.

com Периодическая таблица — EnchantedLearning.com Реклама.

EnchantedLearning.com — это сайт, поддерживаемый пользователями.
В качестве бонуса участники сайта получают доступ к версии сайта без баннерной рекламы и страницам, удобным для печати.
Щелкните здесь, чтобы узнать больше.


(Уже зарегистрированы? Нажмите здесь.)

Периодическая таблица элементов
Атомный номер
Периодическая таблица элементов показывает типы элементов, из которых состоит Вселенная, и относительные свойства атомов.В нем элементы расположены по возрастанию атомного номера (количества протонов в ядре атома).

Каждый из элементов группы (столбца) имеет общие качества. Например, группа 18 (или 8а) — это инертные газы, которые практически не взаимодействуют химически с другими элементами, поскольку не имеют валентных электронов. Каждый из элементов периода (ряда) имеет одинаковое количество электронных оболочек; число электронов в этих оболочках (атомный номер элемента) увеличивается слева направо.

Периодическая таблица была изобретена Дмитрием И. Менделеевым и позже пересмотрена Генри Дж. Дж. Мозли.

Период

Группа

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1А

2А

3Б

4Б

5Б

6Б

7Б

8Б

1Б

2Б

3А

4А

5А

6А

7А

8А

1

Н 1

He 2

2

Ли 3

Бе 4

Б 5

С 6

Н 7

О 8

Ф 9

Не 10

3

На 11

мг 12

Ал 13

Си 14

Р 15

С 16

Класс 17

Ар 18

4

К 19

Ca 20

Sc 21

Ти 22

В 23

Кр 24

Мн 25

Fe 26

Ко 27

Ni 28

Медь 29

Цинк 30

Га 31

Ге 32

Как 33

Se 34

Бр 35

Кр 36

5

руб. 37

Старший 38

Д 39

Зр 40

№ 41

Пн 42

ТК 43

Ру ​​ 44

Правая 45

Pd 46

Аг 47

CD 48

В 49

Сн 50

Сб 51

Те 52

я 53

Хе 54

6

Cs 55

Ба 56

…

Хф 72

Та 73

Вт 74

Re 75

Ос 76

Ир 77

Пт 78

Золото 79

рт. ст. 80

Тл 81

Pb 82

Би 83

ПО 84

В 85

Р-н 86

7

Пт 87

Ра 88

…

Рф 104

Дб 105

Сг 106

Бх 107

Гс 108

Маунт 109

Уун 110

Ууу 111

Ууб 112

Лантаниды

Ла 57

Се 58

Пр 59

Нд 60

тел. 61

См 62

ЕС 63

гд 64

Тб 65

Дай 66

Хо 67

Эр 68

Тм 69

Ыб 70

Лу 71

Актиниды

Ас 89

Чт 90

Па 91

У 92

Нп 93

Пу 94

Ам 95

См 96

Бк 97

См. 98

Эс 99

FM 100

Мд 101

№ 102

Лр 103

Код цвета:

Серия	Имя	Недвижимость
группа 1 или 1а	Щелочные металлы	Один валентный электрон
2 или 2а	Щелочноземельные металлы	Два валентных электрона
3 или 3b	Переходные элементы
	Бедные металлы
	Неметаллы
	Металлоиды
17 или 7а	Галогены	Семь валентных электронов
18 или 8А	Благородные (инертные) газы	Нет валентных электронов
Серия лантанидов	Редкоземельные элементы
Серия актинидов	Радиоактивные редкоземельные элементы

---

Зачарованное обучение ^®
Более 35 000 веб-страниц
Примеры страниц для потенциальных подписчиков или нажмите ниже

Нажмите, чтобы прочитать нашу Политику конфиденциальности




---

Зачарованный обучающий поиск

Найдите на веб-сайте Enchanted Learning:

---

Реклама. Реклама. Реклама.

---

Copyright © 2001-2018 EnchantedLearning.com —— Как цитировать веб-страницу

Всемирный совет по инвестициям в платину — О нас

Созданная русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым в 1869 году периодическая таблица является одним из важнейших достижений в истории химии. Он описывает атомные свойства каждого известного химического элемента в сжатой форме, включая его атомный номер, атомную массу и связь с другими элементами.

Ко времени прорывного открытия Менделеева металлы платиновой группы (МПГ) — платина, палладий, родий, рутений, иридий и осмий — уже были идентифицированы как отдельные элементы, хотя и полученные из одной и той же руды. Все шесть PGM были включены в исходную версию Менделеева периодической таблицы.

В периодической таблице элементы со схожими химическими свойствами расположены в 18 столбцах, называемых группами. Семь рядов таблицы, называемых периодами, обычно имеют металлы слева и неметаллы справа.

До открытия Менделеева химики уже распознавали закономерности в свойствах элементов и искали способы расположения элементов, чтобы отразить это сходство.

Однако Менделеев был первым, кто установил метод классификации, в котором химические элементы упорядочивались путем «периодического» увеличения относительной атомной массы, то есть таким образом, который показывает закономерность в химических или физических свойствах. В современной периодической таблице элементы перечислены в порядке возрастания атомного номера (количества протонов в ядре атома).

Создание периодической таблицы позволило не только идентифицировать материю, уже открытую человечеством, но и классифицировать новую материю. Атомную структуру новой материи можно сравнить с существующими элементами в таблице, чтобы определить, к какому семейству она ближе всего и как она может себя вести.

В 1869 году Периодическая таблица содержала 63 элемента по сравнению со 118 сегодня, причем последние дополнения были сделаны в 2016 году с включением четырех новых элементов.

Платина и периодическая таблица
Химические элементы — это атомарные строительные блоки Вселенной, играющие жизненно важную роль в нашей повседневной жизни. Используя периодическую таблицу, элементы могут быть сгруппированы в определенные семейства, которые имеют схожие характеристики.

Платина и родственные ей металлы являются одним из таких семейств элементов в периодической таблице. Сгруппированные вместе, все эти элементы представляют собой «переходные» металлы групп восемь, девять и десять, а периоды пять и шесть рядом с другими драгоценными металлами, золотом и серебром.

Переходные металлы обычно твердые и плотные и менее реакционноспособны, чем щелочные металлы. Они также обладают каталитическими свойствами и являются хорошими проводниками тепла и электричества.

Как показывают данные периодической таблицы, МПГ обладают многими общими свойствами и используются по отдельности или в комбинации в виде сплавов во множестве приложений от автокатализаторов до производства удобрений, производства стекла, облачных вычислений и даже лечения рака.