Суперртуть Менделееву и не снилась

Международная группа ученых из России, Швейцарии и Польши сумела химическим способом подтвердить образование 112-го элемента таблицы Менделеева.

Как пояснили «Газете.Ru» представители Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ), первое сообщение о синтезе 112-го элемента с массой 283 в Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР) им. Г. Н. Флерова ОИЯИ группа авторов во главе с Юрием Оганесяном опубликовала еще в 1999 году. В 2000 и 2001 годах сообщили о синтезе 114-го и 116-го элементов.

Но рождение ядер этих элементов до сих пор подтверждалось лишь физическими методами. В новом эксперименте, продлившемся с 5 по 28 мая 2006 года, ученые трех стран – России, Польши и Швейцарии – попытались прикоснуться к химическим свойствам 112-го элемента, которые предсказывает периодический закон Д. И. Менделеева.

Свои усилия объединили химики из ЛЯР ОИЯИ (Дубна, Россия) и их коллеги из института Пауля Шеррера (Paul Scherrer Institut) и Бернского университета (Швейцария), а также Варшавского института электронных технологий (Польша).

Заместитель директора ЛЯР по научной работе профессор Сергей Дмитриев рассказал в интервью «Газете.Ru», что 112-й элемент согласно периодическому закону Менделеева – гомолог ртути и должен быть таким же легколетучим и образовывать амальгамы с золотом. Также он мог оказаться сходен по химическим свойствам с благородным газом радоном. Поэтому ученые параллельно изучали и поведение этих элементов в условиях эксперимента.

В ходе эксперимента в Дубнинском циклотроне У400 ученые бомбардировали мишень из плутония-242 ионами кальция-48. В итоге синтезировались ядра элемента 114. После альфа-распада они образовывали элемент 112 с атомной массой 283 и временем жизни около четырех секунд.

За эти четыре секунды изотоп 112 элемента газовой струей по 1,5-миллиметровому капилляру переносился на расстояние десять метров в криогенную камеру с 32 покрытыми золотом детекторами.

В течение опыта детекторами зарегистрирован распад двух ядер, полностью соответствующий по своим свойствам распаду изотопа элемента 112 с массовым числом 283, синтезированного в физическом эксперименте. Распад наблюдался 11 мая 2006 года в 02.40.50 и 25 мая 2006 года в 08.37.11 (время московское). Ядра элемента 112 после испускания альфа-частицы с энергией 9,5 млн электронвольт превращались в ядра изотопа элемента 110 с массовым числом 279, которые спустя примерно полсекунды спонтанно делились на два осколка. Зарегистрированные энергии осколков были существенно выше хорошо известных энергий осколков при делении урана с массой 235, которое происходит в ядерных реакторах.

Исследователям удалось достоверно установить, что атомы элемента 112 по свои химическим свойствам схожи с ртутью, а не с радоном.

Вывод основывается на следующем наблюдении: 32 пары детекторов, покрытых слоем золота, находились при различных температурах. На одних детекторах в контрольных экспериментах осаждалась ртуть, на других – радон. Распады ядер 112-го элемента наблюдались на тех детекторах, где осаждается именно ртуть, а не радон.

Результаты эксперимента не только впервые определяют химические свойства элемента 112, но и являются независимым подтверждением синтеза новых сверхтяжелых элементов периодической таблицы Д. И. Менделеева с атомными номерами 114 и 116, говорят ученые.

Впервые подобный эксперимент поставили ученые из ОИЯИ в 2004 году совместно с химиками из института Пауля Шеррера в Швейцарии и Ливерморской национальной лаборатории в США. Им удалось провести химическую идентификацию элементов 115 и 113 по конечному продукту их распада – элементу дубнию-105, время жизни которого составляло около 30 часов. В новом опыте время на проведение эксперимента оказалось на порядки меньше, однако и он оказался успешным.

В Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ за время ее существования удалось синтезировать 16 сверхтяжелых трансурановых элементов (102–118). В знак признания вклада лаборатории в изучение сверхтяжелых ядер Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) присвоил элементу 105 имя дубний. Открытые в Дубне элементы 112–118 еще ждут своих названий.