安定の島 - 新しい超重元素の発見
化学における安定の島を理解する
元素の安定島 (丸で囲んだ部分) は、同位体の半減期に基づいて予測されます。測定された半減期はボックス内にあり、予測された半減期は網掛けされています。
安定の島はあの不思議な場所 同位体 の 要素 研究して使用するのに十分なほど長く滞在します。 「島」は放射性同位体の海の中にあり、娘核に急速に崩壊するため、科学者がその元素が存在したことを証明することは困難であり、ましてや同位体を実際の用途に使用することはできません.
重要ポイント: 安定の島
- の 安定の島 比較的長い半減期を持つ少なくとも 1 つの同位体を持つ超重放射性元素で構成される周期表の領域を指します。
- の 核シェルモデル 陽子と中性子の間の結合エネルギーを最大化することに基づいて、「島」の位置を予測するために使用されます。
- 「島」の同位体は、 「マジックナンバー」 ある程度の安定性を維持できるようにする陽子と中性子の。
島の歴史
グレン・T・シーボーグ1960 年代後半に「安定の島」という言葉を作り出しました。彼は、核殻モデルを使用して、与えられた殻のエネルギー準位を最適な数で満たすことを提案しました。 陽子 と 中性子 最大化します 結合エネルギー 核子ごとに、その特定の同位体がより長く持つことを可能にします 人生の半分 満たされたシェルを持たない他の同位体よりも。核殻を満たす同位体は、陽子と中性子の「魔法数」と呼ばれるものを持っています。
安定の島を見つける
安定の島の位置は、既知の同位体の半減期と、周期表でそれらの上にある元素のように振る舞う元素に基づく計算に基づいて、観測されていない元素の予測された半減期に基づいて予測されます ( 同族体 ）および相対論的効果を説明する方程式に従います。
「安定の島」の概念が妥当であるという証拠は、物理学者が元素 117 を合成したときにもたらされました。117 の同位体は非常に急速に崩壊しましたが、その崩壊連鎖の生成物の 1 つは、これまで観測されたことのないローレンシウムの同位体でした。この同位体であるローレンシウム 266 の半減期は 11 時間で、このような重元素の原子としては非常に長いものです。以前に知られているローレンシウムの同位体は、中性子が少なく、安定性がはるかに低かった。ローレンシウム 266 には 103 個の陽子と 163 個の中性子があり、新しい元素を形成するために使用される可能性がある、まだ発見されていない魔法数を示唆しています。
マジック ナンバーを持つ可能性のある構成はどれですか?それは計算の問題であり、標準的な方程式のセットがないため、答えは誰に尋ねるかによって異なります。一部の科学者は、108 個、110 個、または 114 個の陽子と 184 個の中性子の周りに安定の島があるかもしれないと示唆しています。 184 個の中性子を持つ球状原子核を提案する人もいますが、114 個、120 個、または 126 個の陽子が最もうまく機能する可能性があります。 Unbihexium-310 (要素 126) は、その陽子数 (126) と中性子数 (184) が両方とも魔法数であるため、「二重魔法」です。どのように魔法のサイコロを振っても、元素 116、117、および 118 の合成から得られたデータは、中性子数が 184 に近づくにつれて半減期が増加することを示しています。
一部の研究者は、元素番号 164 (陽子 164 個) 付近のように、原子番号がはるかに大きい場所に最適な安定島が存在する可能性があると考えています。理論家は、Z = 106 から 108 で、N が 160 から 164 付近の領域を調査しています。これは、ベータ崩壊と核分裂に関して十分に安定しているように見えます。
安定の島から新しい要素を作る
科学者は既知の元素の新しい安定同位体を形成できるかもしれませんが、120 を大幅に超える技術はありません (現在進行中の作業)。より大きなエネルギーでターゲットに焦点を合わせることができる新しい粒子加速器を構築する必要がある可能性があります。また、既知の重金属を大量に製造する方法を学ぶ必要があります。 核種 これらの新しい要素を作成するためのターゲットとして機能します。
新しい原子核の形状
いつもの 原子核 陽子と中性子の固体球に似ていますが、安定の島にある元素の原子は新しい形をとることがあります。 1つの可能性は、陽子と中性子が一種の殻を形成する泡状または中空の原子核です。このような構成が同位体の特性にどのように影響するかを想像することさえ困難です.ただし、1 つ確かなことは、まだ発見されていない新しい元素があるため、将来の周期表は現在使用されているものとは大きく異なるものになるということです。