В памяти каждого человека наверняка всплывают обрывки знаний, полученных в школе, о химических элементах. Специалисты в различных отраслях имеют с ними дело ежедневно. Что же такое химический элемент, каковы его особенности и сколько всего элементов открыто?
Химический элемент и таблица Менделеева
Химический элемент – это совокупность атомов, ядра которых имеют одинаковый заряд. Для каждого элемента предусмотрено свое наименование на латыни и уникальный символ. Различные правила относительно деятельности ученые в этой области регламентируются международной организацией МСТПХ (Международный союз теоретической и прикладной химии).
Систематизированы они в Периодической системе химических элементов – таблице Менделеева. Над ее разработкой Дмитрий Менделеев, выдающийся русский ученый, трудился в 1869-1871 годах.
Таблица Менделеева (1869-1905)
Открытие периодического закона – именно его заслуга. Суть данного закона заключается в том, что свойства элементов имеют периодическую зависимость от их атомного веса, так же, как и свойства тел, которые данные элементы образуют.
Таблица Менделеева представлена в трех формах – короткой, длинной и сверхдлинной. Основным вариантом считается длинная или длиннопериодная вариация. Именно она изображается в современной образовательной литературе. В целом таблица отображает все открытые химические элементы, их принадлежность к периодам, группам, а также дополнительные свойства.
Как открывают новые химические элементы?
В 2019 году таблице Менделеева исполнилось 150 лет. Первый ее вариант содержал лишь 63 элемента. По состоянию на начало 2020 года учеными официально открыто 118 химических элементов, которые имеют соответствующие порядковые номера с 1 по 118. При этом 94 элемента имеют природное происхождение, а еще 24 открыты искусственным путем – при помощи проведения ядерных реакций.
Интересный факт: последний 118 химический элемент, официально открытый и подтвержденный 28 ноября 2016, носит название оганесон в честь Юрия Оганесяна – знаменитого академика. Это второй элемент, названный в честь ныне живущего человека (первый – сиборгий).
Раньше ученые открывали элементы, обнаруживая их в природе. Для этого исследовали различные минералы, разделяли их на отдельные компоненты. Но они не могут быть в бесконечном количестве – после урана последующие открытия осуществляются лишь синтетическим путем.
Как именно происходит процесс открытия нового элемента? Говоря простым языком, производится реакция слияния двух ядер. Одно ядро выступает «мишенью», а второе – атакующей частицей. Визуально это можно представить в виде капли жидкости, которая вибрирует и, в итоге, разделяется на две капли – образуется новый элемент.
Сложность заключается в том, что одни элементы могут существовать долго, а другие распадаются буквально за считанные минуты. Это затрудняет изучение и открытие новых элементов. Также ученые пытаются создать тяжелые элементы, что на практике является еще более сложной задачей.
В современной версии таблицы элементы 104-118 являются сверхтяжелыми. Это значит, что они обладают существенной атомной массой. Элементов, тяжелее урана, не обнаружено – все последующие образуются только искусственно. В настоящее время ученые занимаются активными поисками элементов под номерами 119 и 120.
Современная Периодическая система
Основная цель – понять, насколько большой может оказаться таблица, и какие силы заставляют столь тяжелые атомы держаться вместе. Сверхтяжелые элементы открывают путем объединения двух легких. По такой схеме были обнаружены элементы 113, 115, 117 и 118.
Интересный факт: ученые предполагают наличие некоторых элементов, но официально они еще не обнаружены. Такие элементы получают временное название (с приставкой Un- или Ун- в русском языке) и порядковый номер в таблице в соответствии с ожидаемой атомной массой. Например, 119 – Унуненний, 120 – Унбинилий и др.
Подобные исследования происходят лишь в считанных лабораториях, расположенных в разных странах мира. Есть такой специализированный объект и в России. Главным российским научным центром в данной области является Объединенный институт ядерных исследований, расположенный в технополисе Дубна (Московская область).
Именно здесь за последние 20 лет было искусственно создано 5 элементов – со 114 по 118. Также в Дубне создается Фабрика сверхтяжелых элементов – установка, которая должна упростить синтез.
Фабрика сверхтяжелых элементов
По состоянию на начало 2020 года официально подтверждено и занесено в таблицу Менделеева 118 химических элементов. Последний 118-й элемент, оганесон, синтезирован и утвержден в 2016 году. Назван в честь академика Оганесяна, который внес существенный вклад в экспериментальную ядерную физику. В современной науке открытие новых элементов – сложный и длительный процесс. Новые элементы создаются искусственным путем. Ученые активно работают над поиском 119 и 120 элементов Периодической системы.
