Eiland van stabiliteit - nieuwe superheavy-elementen ontdekken

Het eiland van stabiliteit is die wonderlijke plek waar zware isotopen van elementen lang genoeg blijven hangen om te worden bestudeerd en gebruikt. Het 'eiland' bevindt zich in een zee van radio-isotopen die zo snel in dochterkernen vervallen dat het voor wetenschappers moeilijk is om te bewijzen dat het element bestond, laat staan ​​de isotoop te gebruiken voor een praktische toepassing.

Belangrijkste afhaalrestaurants: eiland van stabiliteit

• De eiland van stabiliteit verwijst naar een gebied van het periodiek systeem dat bestaat uit superzware radioactieve elementen met ten minste één isotoop met een relatief lange halfwaardetijd.
• De nucleair schaalmodel wordt gebruikt om de locatie van de "eilanden" te voorspellen, gebaseerd op het maximaliseren van de bindingsenergie tussen protonen en neutronen.
• Men denkt dat isotopen op het "eiland" hebben "magische getallen" van protonen en neutronen waarmee ze enige stabiliteit kunnen behouden.
• Element 126, als het ooit wordt geproduceerd, wordt aangenomen dat het een isotoop heeft met een voldoende lange halfwaardetijd dat het kan worden bestudeerd en mogelijk kan worden gebruikt.

Geschiedenis van het eiland

Glenn T. Seaborg bedacht de uitdrukking "eiland van stabiliteit" eind jaren zestig. Met behulp van het nucleaire schaalmodel stelde hij voor om de energieniveaus van een bepaalde schaal te vullen met het optimale aantal protonen en neutronen om de bindingsenergie per nucleon te maximaliseren, waardoor die specifieke isotoop een langere halfwaardetijd zou hebben dan andere isotopen, die geen gevulde schelpen. Isotopen die nucleaire omhulsels vullen, bezitten zogenaamde "magische getallen" van protonen en neutronen.

Het eiland van stabiliteit vinden

De locatie van het eiland van stabiliteit wordt voorspeld op basis van bekende isotoop halfwaardetijden en voorspelde halfwaardetijden voor elementen die niet zijn waargenomen, op basis van berekeningen op basis van de elementen die zich gedragen zoals die boven hen op het periodiek systeem (congeneren) en gehoorzamen vergelijkingen die relativistische effecten verklaren.

Het bewijs dat het concept 'eiland van stabiliteit' gezond is, kwam toen fysici element 117 synthetiseerden. Hoewel de isotoop van 117 zeer snel verviel, was een van de producten van zijn vervalketen een isotoop van lawrencium die nog nooit eerder was waargenomen. Deze isotoop, lawrencium-266, vertoonde een halfwaardetijd van 11 uur, wat buitengewoon lang is voor een atoom van zo'n zwaar element. Eerder bekende isotopen van lawrencium hadden minder neutronen en waren veel minder stabiel. Lawrencium-266 heeft 103 protonen en 163 neutronen, die wijzen op nog niet ontdekte magische getallen die kunnen worden gebruikt om nieuwe elementen te vormen.

Welke configuraties kunnen magische nummers hebben? Het antwoord hangt af van wie je het vraagt, want het is een kwestie van berekening en er is geen standaard set vergelijkingen. Sommige wetenschappers suggereren dat er misschien een eiland van stabiliteit is rond 108, 110 of 114 protonen en 184 neutronen. Anderen suggereren een sferische kern met 184 neutronen, maar 114, 120 of 126 protonen werken misschien het beste. Unbihexium-310 (element 126) is "dubbel magisch" omdat het protonenummer (126) en neutronennummer (184) beide een magisch getal zijn. Hoe je de magische dobbelstenen ook gooit, gegevens verkregen uit de synthese van elementen 116, 117 en 118 wijzen in de richting van een verhoging van de halfwaardetijd naarmate het neutrongetal naderde 184.

Sommige onderzoekers geloven dat het beste eiland van stabiliteit zou kunnen bestaan ​​bij veel grotere atoomgetallen, zoals rond element nummer 164 (164 protonen). Theoretici onderzoeken het gebied waar Z = 106 tot 108 en N ongeveer 160-164 is, wat voldoende stabiel lijkt met betrekking tot bèta-verval en splijting.

Nieuwe elementen maken van het eiland van stabiliteit

Hoewel wetenschappers misschien nieuwe stabiele isotopen van bekende elementen kunnen vormen, hebben we niet de technologie om veel verder te gaan dan 120 (werk dat momenteel aan de gang is). Het is waarschijnlijk dat er een nieuwe deeltjesversneller moet worden gebouwd die zich met meer energie op een doelwit zou kunnen concentreren. We moeten ook leren grotere hoeveelheden bekende zware nucliden te maken om als doelen te dienen voor het maken van deze nieuwe elementen.

Nieuwe atoomkernvormen

De gebruikelijke atoomkern lijkt op een solide bal van protonen en neutronen, maar atomen van elementen op het eiland van stabiliteit kunnen nieuwe vormen aannemen. Een mogelijkheid is een belvormige of holle kern, waarbij de protonen en neutronen een soort schaal vormen. Het is moeilijk voor te stellen hoe een dergelijke configuratie de eigenschappen van de isotoop kan beïnvloeden. Eén ding is zeker, hoewel ... er zijn nog nieuwe elementen te ontdekken, dus het periodiek systeem van de toekomst zal er heel anders uitzien dan we vandaag gebruiken..