FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2020
176 городов
September – November 2020
312 cities
09-11 октября 2020
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

В клетке. Есть ли предел числу элементов?

ЕСТЬ ЛИ ПРЕДЕЛ ЧИСЛУ ЭЛЕМЕНТОВ?

Вопрос, вынесенный в заголовок, тревожит не только химиков и даже не столько их. Очень интересуются этой проблемой и астрономы и геологи. И представители других отраслей естествознания. И, конечно, писатели-фантасты.

 

 

Этот раздел я собирался начать совсем по-другому. Более того, я уже написал его. Называйте это совпадением или как хотите, но буквально через три дня после того, как была написана эта глава, мне пришлось в течение нескольких часов подробно дискутировать на тему: есть ли предел числу элементов?

Я был приглашён на обсуждение новой научно-фантастической повести. Обсуждение состоялось в районной детской библиотеке, где собралось много ребят.

Повесть была как повесть. Был профессор (с бородкой), который говорил: «Ну, батенька». Был молодой учёный, кандидат наук (с прядью, упрямо ниспадающей на лоб) — ученик профессора. Была молодая ассистентка профессора. Ну и, конечно, была любовь. Но это между прочим. В центре действия был мальчик Лёня — довольно развязный всезнайка, который, вопреки желаниям родителей, увязался за профессором и его учениками в геологическую экспедицию.

Автор провёл экспедицию через лесной пожар, основательно выкупал в холодном болоте, столкнул с неведомым ящером и, наконец, более или менее благополучно привёл героев к загадочному озеру в каких-то горах. Озеро было как озеро, только вместо воды оно было «до краёв» заполнено неизвестным жидким металлом. И тут-то все началось. Этот металл был раз в двадцать тяжелее ртути (то есть плотность его должна была составлять что-то около 260!); он не соединялся ни с одним из известных веществ; при нагревании он совсем не проводил электрический ток, но зато на холоде был идеальным проводником.

Мальчик Лёня, вздумавший искупаться в чудном озере, схватил тяжёлую болезнь, чем ещё раз доказал читателю, как плохо не слушаться старших. (Очень интересно узнать, как он сумел окунуться в жидкость с такой плотностью. Ну да ладно, повесть ведь фантастическая...)

Дотошный профессор, который, как и полагается книжным профессорам, знал все, сразу определил без помощи каких-либо приборов, что неизвестный металл— это элемент с порядковым номером 150, который неведомо как сохранился на Земле.

В заключении книги был триумфальный полет домой, свадьба, и все такое.

Я уже не помню, что говорили выступающие о художественных достоинствах книги, потому что очень скоро разгорелся спор о том, вправе ли был автор предположить существование на Земле 150-го элемента или нет. Когда такой вопрос был задан мне, я уклончиво ответил, что авторы повестей, особенно научно-фантастических, могут предполагать все, что угодно, но тем не менее необходимо различать фантазию и фантастику. Потребовали объяснить подробнее и сказать точно, сколько ещё элементов может быть открыто. На это я ответил приблизительно так.

На примере уже полученных заурановых элементов очень хорошо заметно, что с увеличением порядкового номера быстро уменьшается период полураспада. Напомним, что если плутоний имеет период полураспада порядка нескольких десятков миллионов лет, то для 104-го элемента эта величина равна десятым долям секунды.

Кроме того, помимо радиоактивного распада — выделения альфа- или бета-частицы, — в случае заурановых элементов большое значение приобретает эффект самопроизвольного деления ядер. Эффект этот проявляется в том, что ядро элемента, вместо того чтобы испустить альфа- или бета-частицу, распадается на две части. Для естественных радиоактивных элементов период полураспада по типу самопроизвольного деления очень велик. Так, для тория он равен 1021 лет.

У заурановых же элементов период полураспада по самопроизвольному типу значительно меньше. У фермия эта величина составляет всего двенадцать часов. Расчёты показывают, что ещё у нескольких элементов после элемента 104-го период полураспада по типу деления будет исчисляться «разумным» временем: секундами или хотя бы их долями. Поэтому возможность получения элементов 105-го и 106-го дело хотя и очень трудное, но реальное.

Хотя, говоря о реальности, надо, по-видимому, условиться: какие же периоды полураспада следует признать «нереальными»? Ведь скажи любому химику лет десять назад, что будут исследованы химические свойства элемента, обладающего периодом полураспада в 0,3 секунды, и каждый из этих химиков сердито сказал бы, что это фантастика (именно фантастика, а не фантазия!). Думаю, что мало кто из специалистов рискнёт дать прогноз относительно того, что, дескать, химикам не удастся изучить и описать свойства элементов, периоды полураспада которых составят сотые, а может быть, и тысячные, а может быть, и десятитысячные доли секунды.

Вот почему утверждать, что, мол, на таком-то элементе Периодическая система закончится, было бы, по меньшей мере, безответственно. Безответственность эта была бы тем большей, чем сегодня нет уверенности в абсолютной справедливости правила об обязательном уменьшении времени существования химического элемента с увеличением его порядкового номера.

В самом деле, вслед за 83-м элементом — висмутом — обладающим очень слабой радиоактивностью, следует четыре элемента — полоний, астатин, радон и франций, — которые в сравнении с висмутом живут очень мало. Да и у 88-го элемента, радия, период полураспада относительно невелик: всего-навсего около полутора тысяч лет. Слова «всего-навсего» употребить я имел полное право, потому что у более тяжёлых элементов, например тория и урана, периоды полураспада составляют миллиарды лет.

Вот почему имеются веские основания предполагать, что у ещё не полученных заурановых элементов периоды полураспада окажутся не такими уж удручающе малыми. Так, физики с надеждой глядят в пустые пока что клетки с номерами 114 и 126. У них имеются «подозрения», что ядра этих элементов будут сравнительно устойчивыми и что эти элементы будут жить часы, а может быть, и дни...

Но сегодня, пока алхимия стоит на рубеже 105-го элемента, разрабатывать оперативный план наступления на 114-ю и тем более 126-ю клетки, быть может, еще рано. Но мечтать-то о них можно! Тем более, что эти мечты более чем конкретны: «Эх, иметь бы такой ускоритель, в котором можно было бы разогнать до нужной скорости криптон (36 + ...), да направить бы этот криптон на ториевую мишень (... + 90), вот и получился бы нужный (...= 126) элемент. А для этого всего только и надо, что построить циклотрон диаметром метров в десять да весом в десятки тысяч тонн...»

Но кто сказал, что это невозможно? Во всяком случае в ближайшие десять лет. А может быть, и раньше.

А коль скоро зашла речь о мечтах, то почему бы не вообразить совершенно новую Периодическую систему.

То есть как это «новую»? — спросит читатель. Ведь коль скоро у железа, например, в ядре его атома 26 протонов, то вокруг ядра может вращаться также 26 — не больше и не меньше — электронов. Следовательно, железо может быть только железом, и ничем другим.

Но представим такой атом железа, у которого 26 положительно заряженных протонов заменены на 26 отрицательных антипротонов (то есть частиц с массой протона, но обладающих отрицательным зарядом) и по электронным орбитам которого вращаются положительные антиэлектроны.

Самое интересное, что такой элемент должен иметь абсолютно такие же свойства, как железо, за исключением того, что атомы этого антижелеза при встрече с атомами обычного железа, да и любого другого «нормального» элемента, у которого ядро положительно, а электроны отрицательны, будут взрываться.

А что, если в атомах «обычных» элементов один или несколько электронов заменить на отрицательные же частицы, но более тяжёлые, чем электрон. Какие свойства будут у такого в высшей степени необычного элемента?

А если протоны в ядре — полностью или частично — тоже заменить на более тяжёлые частицы? Как изменятся свойства такого потучневшего элемента?

Как видим, здесь одних вопросов с полстраницы. И ни один из них не досужий.

Многие из этих вопросов уже сегодня решаются теоретиками и экспериментаторами.

Многие в планах исследователей.

Ясно одно: наука, названная алхимией XX века, только начинает свою славную историю, историю, которая окажется более счастливой, чем у её средневековой предшественницы.

Источник: Юрий Фиалков

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Яков Перельман Головоломки по физике

 

 

 

 

 

 

Тепловые явления

Как в речи изменяются звуки?

Лингвист Александр Пиперски о том, почему изменяются слова в речи из-за схожести звуков и как на это влияют физиологические особенности говорящего

Забудьте, чему вас учили: что не так со школьными предметами

The Wall (1982) / MGM // giphy.com

Почему школьный учебник русского языка — это кошмар языковеда, каким должен быть хороший учитель истории и почему ботанику не должны изучать в шестом классе.

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Не сопротивляясь току

Андрей Кауль

О разработке новых электротехнических материалов на основе высокотемпературных сверхпроводников нам поведал профессор кафедры неорганической химии МГУ, доктор химических наук Андрей Кауль.

Множественная лекарственная устойчивость

В Азове нашли древнее захоронение со следами ритуального вскрытия

Это говорит о религиозных воззрениях древних жителей Приазовья.

Ученые создали прототип новых лекарств против аутоиммунных заболеваний

Международная группа ученых при ключевом участии исследователей из МГУ сделала существенный шаг вперед на пути создания принципиально новых лекарственных препаратов для лечения аутоиммунных заболевани

Школьники из 30 стран примут участие в Менделеевской олимпиаде по химии

Школьники из 30 стран примут участие в Менделеевской олимпиаде по химии