Таблица Менделеева. Элементы уже близко

Первый атом мейтнерия – ²⁶⁶Mt – был впервые получен в 1982 году в группе Петера Амбрустера и Готтфрида Мюнценберга в результате процесса слияния висмута ²⁰⁹Bi с железом ⁵⁸Fe. Мейтнерий – первый элемент в Периодической системе, химические свойства которого не изучены экспериментально – пока еще не удалось получить достаточно устойчивых изотопов, чтобы провести такое исследование. Теоретические предсказания позволяют полагать, что нуклид ²⁷¹Mt (он будет содержать «магическое число» нейтронов – 162), который можно получить слиянием урана с хлором или берклия с магнием, будет жить достаточно долго, чтобы изучить химические свойства мейтнерия, однако, несмотря на то что эксперименты по синтезу такого нуклида проводятся, он пока ещё не получен. Что же касается теоретических предсказаний свойств элемента №109 в соответствии с Периодическим законом (и квантово-химическими расчётами), ожидается, что мейтнерий должен быть благородным металлом, проявляющим степени окисления +6, +3 и +1, причём в водном растворе наиболее стабильными будут ионы, содержащие мейтнерий в степени окисления +3.

110. Дармштадтий

От рождения до разрушения первого синтезированного нуклида дармштадтия – ²⁶⁹Ds – прошло 270 микросекунд. Такая кратковечность, естественно, стала причиной споров о том, кто же на самом деле получил этот элемент первым. В 1987-м заявку на его открытие подавал Объединённый институт ядерных исследований в Дубне, в 1991 году – Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли, но в обеих заявках было недостаточно твёрдой аргументации. В итоге дармштадтий стал четвёртым элементом, полученным в дармштадтском Центре по изучению тяжёлых ионов им. Гельмгольца (GSI). До этого там были получены и выделены борий, хассий и мейтнерий.

Дармштадтий получил свое название в честь города Дармштадта, в котором расположен Центр по изучению тяжёлых ионов. В качестве варианта названия рассматривалось еще и такое, как «виксхаусий» – по северному муниципальному району Дармштадта Виксхаузену, в котором расположен Центр, но здравый смысл восторжествовал, и элемент был назван в честь всего города (представьте названия «воробьёвогорий» или «китайгородий» вместо «московия», о котором пойдёт речь далее).

В ноябре 1994 года в GSI международная исследовательская группа, руководителями которой были Сигурд Хофманн, Петер Амбрустер и Готтфрид Мюнценберг, бомбардировала мишень из свинца ²⁰⁸Pb ионами никеля ⁶²Ni. Несмотря на то что в свинцовую мишень попадало несколько триллионов ионов никеля ежесекундно, образовалось только три атома дармштадтия ²⁶⁹Ds, который распадался, последовательно образуя ядра хассия, сиборгия и резерфордия. Для того чтобы получить такие элементы, как дармштадтий, необходимо разгонять частиц, бомбардирующие мишень (в данном случае – ионы никеля) до скорости, составляющей около 10% скорости света, придавая им достаточно энергии для преодоления электростатического отталкивания ядер, позволяющих им осуществить слияние.

Для разгона ионов никеля до нужной скорости исследователи из Дармштадта ускоряли их на «универсальном линейном ускорителе» UNILAC – 120-метровой камере, снабжённой электромагнитами, придававшими частицам всё большую и большую скорость. Большая часть столкновений не привела к желаемому результату, но несколько случайных слияний (обычно сопровождаемых утратой нейтронов) произошли, и получились ядра дармштадтия, который самопроизвольно распадался с испусканием α-частиц (ядер атома гелия) с образованием более стабильных продуктов.

Поскольку через ускоритель ежесекундно проносятся триллионы частиц, сложности возникают не только в слиянии атомных ядер, но и в отделении продуктов слияния от общего потока частиц. Для этого применяется технология, известная как «сепаратор тяжёлых ионов – продуктов реакции» (Separator for Heavy Ion reactor Products, SHIP). Устройство SHIP работает как фильтр, в котором электрические и магнитные поля позволяют отделять продукты со строго определённым зарядом ядра (для получения дармштадтия это был заряд 110), в то время как «ненужные» атомы и ионы меняют направление движения так, что пролетают мимо детектора.

О химических свойствах дармштадтия на настоящий момент не известно ничего. Несмотря на то что самый стабильный нуклид этого элемента – ²⁸¹Ds – живёт в среднем 11 секунд, что достаточно для проведения химических исследований, препятствием является слишком медленная скорость синтеза этого нуклида, в результате чего просто не удается получить достаточно материала для обоснования статистически значимых результатов эксперимента. Ожидается, что свойства дармштадтия будут похожи на свойства платины, но это ещё нужно доказать.