Výroba transuranů

5. únor 2009 | 06.00 |

actinides

V urychlovači zvaném cyklotron jsou atomy jednoho prvku použity jako terč, který se bombarduje paprskem atomů druhého prvku. Rychlost paprsku musí být tak vysoká, aby při nárazu na terč byly překonány odpudivé síly jader atomů a došlo tak ke spojení letících a dopadajících částic. Výsledkem pak může být vytvoření zcela nového prvku.

Jeden z prvních cyklotronů postavil fyzik E. G. Segré na univerzitě v kalifornském Berkeley. V něm se v polovině 30. let pokusil ozařovat molybden (protonové číslo 42) deuteriem (těžší vodík). Výsledkem pokusu byl nový, uměle vytvořený prvek, který dokonale zapadal do mezery pro protonové číslo 43. Dostal název technecium. 

V roce 1940 vznikl na stejném cyklotronu prvek neptunium (93). Později byl objeven i v přírodě, a je tedy nejtěžším přirozeným prvkem. V průběhu 40. let 20. století skupina amerických vědců vedená G. T. Seaborgem, která pracovala na výrobě atomové bomby, současně prováděla i výzkum na cyklotronu. Vyrobila hned několik umělých prvků: plutonium (94), americium (95), curium (96), berkelium (97), californium (98), einsteinium (99) a fermium (100). Tyto uměle vytvořené supertěžké prvky byly nazvány transurany. Pokusy o výrobu těžších prvků už byly neúspěšné a bylo nutné vypracovat nový postup. Stavěly se mohutnější cyklotrony a byl konstruován i první lineární urychlovač.  

V roce 1955 vyrobila americká skupina bombardováním einsteinia heliem prvek mendelevium (101). V letech 1958 až 1974 obě vědecká centra, americké i sovětské, připravila prvky s protonovými. čísly 102 až 106. Vznikl však problém, komu bude určitý prvek přiřčen a kdo bude mít právo jej pojmenovat. Dlouhé spory se vedly především o prvky s protonovými čísly 104 a 105. Až v roce 1997 ustanovila mezinárodní komise jejich závazné pojmenování. Prvkem s protonovým číslem 106, seaborgiem, skončila možnost přípravy těžkých prvků ozařováním proudem neutronů. V německém Darmstadtu byl zbudován nový Ústav pro výzkum těžkých ionů pod vedením P. Armbrustera. V roce 1975 tam začal pracovat urychlovač těžkých částic UNILAC, který umožňoval urychlovat i jádra uranu. Hlavním záměrem bylo připravit prvky s protonovými čísly 107 až 114. Počítalo se s tím, že prvek s protonovým číslem 114 bude posledním stálým prvkem, se zaplněnou elektronovou slupkou a vyrovnaným stabilním počtem protonů a neutronů v jádře. Transurany se totiž vlivem své velké hmotnosti rychle rozpadají na prvky s nižšími atomovými čísly.    

V Darmstadtu se podařilo připravit bohrium (107), hassium (108) a meitnerium (109). Současně se ale ukazovalo, že k pokračování bude třeba zdokonalit urychlovač, protože pro vyrobení jednoho atomu meitneria musel dosavadní urychlovač pracovat dva týdny. 
  

V roce 1994 se na vylepšeném urychlovači UNILAC, který produkoval paprsek ionů o rychlosti až 32 000 km/s, podařilo bombardováním olova (82) niklem (28) objevit prvek se 110 protony a poločasem rozpadu 170 mikrosekund. Byl identifikován podle toho, jak se samovolně rozpadal až na konečný prvek s protonovým číslem 104. Tentýž rok byl ozařováním bizmutu (83) niklem (28) vyroben prvek s protonovým číslem 111. 
     

V únoru 1998 při bombardování olova zinkem (30) následoval prvek s protonovým číslem 112. Příprava dvou atomů tohoto prvku trvala 24 dní a jeho určení opět vyšlo z analýzy jeho rozpadové řady, protože také není stabilní. Ununquadium (114) bylo vyrobeno v roce 1998 v ruském Dubně. Teoreticky mělo být posledním. V roce 1999 se však americkým vědcům podařilo ozařováním olova (82) kryptonem (36) vyrobit prvky s pořadovými čísly 116 a 118. Byly vyrobeny tři atomy prvku s protonovým číslem 118, ty se však samovolným rozpadem postupně změnily na prvek s protonovým číslem 116, pak 112 a nakonec na 106. Prvky s protonovými čísly 113, 115 a 117 nebyly nikdy vytvořeny, předpokládá se však, že je možné je vyrobit.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 3.5 (2x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře