新元素はどのように発見されるのか?
新元素と周期表
新しい元素が見つかってギャップを埋め、周期表に追加される可能性があります。ヤープ・ハート、ゲッティイメージズ
ドミトリ・メンデレーエフ に似た最初の周期表を作成したとされています。 現代の周期表 .彼の表は、昇順で要素を並べ替えました 原子量 （を使用しております 今日の原子番号 ）。彼は見ることができた 繰り返される傾向 、または周期性、要素のプロパティで。彼の表は、発見されていない元素の存在と特性を予測するために使用できます。
あなたが見るとき 現代の周期表 、要素の順序にギャップやスペースが表示されません。新しい要素はもはや正確には発見されていません。ただし、粒子加速器と核反応を使用して作成できます。あ 新しい要素 作られています プロトンを追加することによって （または複数）または既存の要素への中性子。これは、陽子または中性子を原子または 原子の衝突によって お互いに。テーブルの最後のいくつかの要素には、使用するテーブルに応じて番号または名前が付けられます。すべての 新しい要素 放射能が強い。すぐに崩壊してしまうため、新しい元素を作ったことを証明するのは困難です。
重要ポイント: 新元素の発見方法
- 研究者は原子番号 1 から 118 までの元素を発見または合成しており、周期表はいっぱいに見えますが、追加の元素が作られる可能性があります。
- 超重元素は、既存の元素に陽子、中性子、またはその他の原子核を衝突させることによって作られます。変換と融合のプロセスが使用されます。
- より重い元素は星の中で作られている可能性が高いが、半減期が非常に短いため、今日地球上で発見されるまで生き残っていない.
- この時点で問題となるのは、新しい要素を検出することよりも、新しい要素を作成することです。生成された原子は、崩壊が速すぎて見つからないことがよくあります。場合によっては、崩壊した娘核を観察することで検証が行われることがありますが、目的の元素を親核として使用する以外に、他の反応から生じることはありませんでした。
新しい要素を作るプロセス
今日地球上で見つかった元素は、元素合成によって星の中で生まれたか、崩壊生成物として形成されました。元素 1 (水素) から 92 (ウラン) までの元素はすべて自然界に存在しますが、元素 43、61、85、および 87 はトリウムとウランの放射性崩壊から生じます。ネプツニウムとプルトニウムは、自然界のウランが豊富な岩石からも発見されました。これらの 2 つの要素は、ウランによる中性子捕獲から生じました。
238U + n →239で →239例えば →239できる
ここで重要なことは、中性子は中性子ベータ崩壊と呼ばれるプロセスを介して陽子に変わる可能性があるため、中性子を要素に衝突させると新しい要素が生成される可能性があるということです。中性子は陽子に崩壊し、電子と反ニュートリノを放出します。原子核に陽子を追加すると、その要素のアイデンティティが変わります。
原子炉と粒子加速器は、中性子、陽子、または原子核でターゲットを攻撃できます。原子番号が 118 より大きい元素を形成するには、既存の元素に陽子または中性子を追加するだけでは十分ではありません。その理由は、周期表のはるか先にある超重原子核は、どのような量でも入手できず、元素合成に使用できるほど長くは続かないからです。そのため、研究者は、陽子を追加して目的の原子番号になる軽い原子核を組み合わせたり、崩壊して新しい元素になる原子核を作成したりしようとしています。残念ながら、半減期が短く、原子数が少ないため、新しい元素を検出することは非常に難しく、ましてや結果を検証することはできません。新しい元素の候補として最も可能性が高いのは、原子番号 120 と 126 です。これらの元素には、検出されるのに十分な長さの同位体が含まれていると考えられているからです。
星の超重元素
科学者が核融合を使って超重元素を作る場合、星もそれらを作るのでしょうか?確実な答えは誰にもわかりませんが、星も超ウラン元素を作る可能性があります。ただし、同位体は非常に短命であるため、より軽い崩壊生成物のみが検出されるのに十分長く生き残ります。
ソース
- ファウラー、ウィリアム・アルフレッド。バービッジ、マーガレット。バービッジ、ジェフリー。ホイル、フレッド (1957)。 「星の元素の合成」。 現代物理学のレビュー .巻。 29、第 4 号、547 ～ 650 ページ。
- グリーンウッド、ノーマン N. (1997)。 「元素 100 ～ 111 の発見に関する最近の展開。」純粋で応用化学。 69 (1): 179–184. doi:10.1351/pac199769010179
- Heenen、Paul-Henri。 Nazarewicz、Witold (2002)。 「超重核の探求」 ユーロフィジックスニュース . 33 (1): 5–9. doi:10.1051/epn:2002102
- ローヒード、RW。ら。 （1985）。 '超重元素を検索48+として254Esg反応。 フィジカルレビューC . 32 (5): 1760–1763. doi:10.1103/PhysRevC.32.1760
- シルバ、ロバート J. (2006)。 「フェルミウム、メンデレビウム、ノーベリウム、ローレンシウム」 Morss では、レスター R.;エーデルスタイン、ノーマンM。 Fuger、ジャン（編）。 アクチニドおよびトランスアクチニド要素の化学 （第3版）。オランダ、ドルドレヒト: Springer Science+Business Media。 ISBN 978-1-4020-3555-5。