Teki transuranski elementi Prof Dr Dragan M orevi

Teški transuranski elementi Prof. Dr Dragan M. Đorđević

Transaktinidima se nazivaju elementi sa atomskim brojem 104 i više (Z ≥ 104). Svi transaktinidi su dobijeni veštačkim putem i to u jako malim, mikro količinama. Kod nekih elemenata dobijeno je tek nekoliko atoma. Svi elementi sa vec im atomskim brojevima prvo su otkriveni u laboratoriji, dok su kasnije u prirodi otkriveni neptunium i plutonijum. Svi su radioaktivni, sa poluživotom mnogo krac im od vremena života Zemlje kao planete, tako da su se svi atomi ovih elemenata, ako su ikada bili prisutni u formaciji Zemlje, odavno raspadali. Male količine odnosno tragovi nekih neptunijumskih i plutonijumskih oblika u nekim stenama bogatim uranijumom su nastale tokom atmosferskih ispitivanja nuklearnog oružja. Ova dva elementa nastaju u rudnicima urana uzimanjem neutrona sa naknadnim beta raspadima npr. : 238 U + n → 239 U → 239 Np → 239 Pu

Transuranski elementi mogu biti sintetički proizvedeni elementi, u nuklearnim reaktorima ili akceleratorima čestica. Poluživot ovih elemenata pokazuje opšti trend smanjenja kako se atomski brojevi povec avaju. Postoje nekoliko izuzetaka, uključujuc i nekoliko izotopa kuriuma i dubnijuma. Još nekoliko anomalnih elemenata odnosno izuzetaka u ovoj seriji predviđeni su od strane Seaborga (G. T. Seaborg) i kategorisani su kao „ostrva stabilnosti“. Teški transuranski elementi su teški i skupi za proizvodnju, a njihove cene brzo rastu sa atomskim brojem. Od 2008 godine troškovi plutonijuma za oružje iznosili su oko 4. 000 dolara/gram, a kalifornijum je premašio 60. 000 dolara/gram. Anštajnijum je najteži transuranski element koji je ikada bio proizveden u makro količinama.

Transuranski elementi koji nisu otkriveni ili su otkriveni, ali još nisu zvanično imenovani, koriste IUPAC-ova sistemska imena elementa. Do sada su u suštini svi transuraniumski elementi otkriveni u četiri laboratorije: Nacionalnoj Lawrence Berkeley laboratoriji (Lawrence Berkeley National Laboratory) u Sjedinjenim Državama (elementi 93 -101, 106 i zajednički kredit za 103 -105), Zajednički institut za nuklearna istraživanja u Rusiji (Joint Institute for Nuclear Research - JINR) (elementi 102 i 114 -118, i zajednički 103 -105), GSI Helmholtz centar za teškojonska istraživanja u Nemačkoj (GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research) (elementi 107 -112) i RIKEN (RIKEN, Tokyo, Japan) u Japanu (element 113).

Laboratorija za radijaciju (sada Nacionalna laboratorija Lawrence Berkeley) na Univerzitetu u Kaliforniji, uglavnom su vodili Edvin Mc. Millan, Glenn Seaborg i Albert Ghiorso, tokom 1945 -1974: 93. neptunijum, Np, nazvan po planeti Neptun, kako sledi uranijum i Neptun prati Uran u planetarnoj sekvenci (1940). 94. plutonijum, Pu, nazvan po planeti Pluton, pratec i isto pravilo imenovanja pošto sledi neptunijum, a Pluton prati Neptun u planetarnoj sekvenci pre 2006. godine (1940). 95. americijum, Am, nazvan jer je to analogno europijumu, i tako je nazvan po kontinentu gde je bio prvi put proizveden (1944). 96. kirijum, Cm, nazvan po Pierre i Marie Curie, poznatim naučnicima koji su izdvojili prve radioaktivne elemente (1944). 97. berkelijum, Bk, nazvan po gradu Berkelei, gde se nalazi Univerzitet u Kaliforniji, Berkelei (1949). 98. kalifornijum, Cf, nazvan po državi Kaliforniji, gde se nalazi univerzitet (1950). 99. ajnštajnijum, Es, nazvan po teoretičkom fizičaru/hemičaru Albert Einstein (1952). 100. fermijum, Fm, po fizičaru Enrico Fermi (E. Fermi) koji je proizvodio prvu kontrolisanu lančanu reakciju (1952).

101. mendeljevijum, Md, nazvan po ruskom hemičaru Dmitriju Mendeljejevu, koji je poznat je kao glavni stvaralac periodinog sistema hemijskih elemenata (1955). 102. nobelijum, No, nazvan po Alfredu Nobelu (A. B. Nobel) (1958). Ovo otkric e je potvrdio i Zajednički institut za nuklearna istraživanja u Dubni, koji ga je nazvao joliotium (Jl) po Kiriju (J. F. Joliot-Curie). 103. lorencijum, Lr, nazvan po Lorenceu (E. O. Lawrence), fizičaru poznatom po razvoju ciklotrona i osobi po kojoj su Nacionalna laboratorija Lawrence Livermore (Lawrence Livermore National Laboratory) i Nacionalna laboratorija Lawrence Berkeley koja je bila domac in stvaranja ovih transuranskih elemenata) su nazvani (1961). Ovo otkric e je potvrdio i JINR, koji je predložio ime raderfordijum (Rf) po Ernestu Rutherfordu. IUPAC je zaključio da bi trebalo podeliti udeo u pronalasku, zadržavajuc i zakonski naziv zastupljen u literaturi. 104. raderfordijum, Rf, nazvan po Ernestu Rutherfordu, koji je bio odgovoran za koncept atomskog jezgra (1968). Ovo otkric e je zahtevao i Zajednički institut za nuklearna istraživanja (JINR) u Dubni, Rusija (tada Sovjetski Savez), koju je uglavnom vodio Georgi Fliorov: nazivali su element kurcatovijum (Ku), po Igor Kurchatov-u. IUPAC je zaključio da se zasluge oko otkrića treba deliti.

105. dubnijum, Db, element koji se naziva po gradu Dubna, gde se nalazi JINR. Originalno nazvan „hanijum“ (Ha) u čast Otto Hahna grupe Berkelei (1970), ali je preimenovana od strane Međunarodne unije za čistu i primenjenu hemiju. Ovo otkric e je potvrdio i JINR, koji ga je nazvao nilsborijum (Ns) po Boru (N. H. D. Bohr). IUPAC je zaključio da se njegovo otkriće zajedničko. 106. siborgijum, Sg, nazvan po Seaborgu (G. T. Seaborg). Ovo ime izazvalo je kontroverzu jer je Seaborg još uvek bio živ, ali je na kraju postao prihvac en od strane međunarodnih hemičara (1974). Ovo otkric e je takođe zahtevao i JINR. IUPAC je zaključio da je tim Berkli bio prvi koji je ubedljivo sintetizovao element. Društvo za istraživanje teških metalnih jona (Society for Heavy Ion Research) u Darmštadu u Nemačkoj, predvodili su uglavnom Peter Armbruster i Sigurd Hofmann, tokom 1980 -2000: 107. borijum, Bh, nazvan po danskom fizičaru Niels Bohr, važan u razjašnjavanju strukture atoma (1981). Ovo otkric e je takođe zahtevao i JINR. IUPAC je zaključio da je GSI prvi ubedljivo sintetizovao element. 108. hasijum, Hs, nazvan po latinskom obliku imena Hessen, nemačke pokrajine gde je ovaj rad obavljen (1984). Ovo otkric e je takođe zahtevao i JINR. IUPAC je zaključio da je GSI bio prvi koji je sintetizovao element. .

109. meitnerijum, Mt, po imenu Lise Meitner, austrijske fizičarke koja je bila jedan od najranijih naučnika koji su proučavali nuklearnu fisiju (1982). 110. darmštadtijum, Ds, nazvan po gradu Darmštadu u kojem je ovaj element sintetizovan (1994). 111. rentgenijum, Rg, nazvan po Vilhelm Conrad Rontgen-u, pronalazaču rendgenskih zraka (1994). 112. kopernicijum, Cn, nazvan po astronomu Nicolaus Copernicus-u (1996). Rikagaku Kenkiusho (RIKEN) u Vako, Saitama, Japan, predvođen uglavnom od strane Kosuke Morita otkrio je: 113. nihonijum, Nh, nazvan po Japanu (Nihon na japanskom) gde je element otkriven. (2004). Ovo otkric e je takođe prijavio i JINR. IUPAC je zaključio da je RIKEN bio prvi koji je sintetizovao element. Zajednički institut za nuklearna istraživanja (JINR) u Dubni, Rusija, predvodio je, uglavnom, Iuri Oganessian, u saradnji sa nekoliko drugih laboratorija uključujuc i Nacionalnu laboratoriju Lawrence Livermore (LLNL), od 2000. Godine. 114. flerovijum, Fl, nazvan po sovjetskom fizičaru Georgiju Fliorovu, osnivaču JINR-a (2004). 115. moskovijum, Mc, nazvan po Moskovskoj oblasti, Rusija, gde je element otkriven; 116. livermorijum, Lv, nazvan po Nacionalnoj laboratoriji Lawrence Livermore, saradnik sa JINR u otkric u, (2004). 117. tenesin, Ts, nazvan po državi Tennessee, gde je proizvedena metoda berkelijuma za sintezu elementa; 118. oganeson, Og, nazvan po Juri Oganessian-u, koji je vodio tim JINR-a u otkrivanju elemenata 114 do 118.

Teški transuranski elementi nastaju u nuklearnim reaktorima zahvatom neutrona. Neki od tih elemenata nastaju bombardovanjem izotopa 94 Pu, 95 Am ili 96 Cm teškim jonima B, C, N, O ili Ne (Tabela 7. 1). Složeni postupci razdvajanja i izdvajanja ponekad i mikrogramskih količina nestabilnih i radioaktivnih izotopa razvijeni su i realizuju se u okviru programa ispitivanja i primene nuklearne energije. Tabela 7. 1. Elementi sa atomskim brojem većim od 100 i reakcije u kojima su neki od njih dobijeni nobelijum lorencijum raderfordijum dubnijum siborgijum borijum hasijum majtnerijum

Super-teški elementi (poznati i kao super teški atomi, obično skrac eni SHE) obično se odnose na transaktinidne elemente koji počinju sa raderfordijumom (atomski broj 104). Oni su sintetizovani samo veštački i trenutno nemaju nikakvu praktičnu svrhu, jer njihovo kratko vreme poluraspada dovodi do propadanja nakon veoma kratkog vremena, u rasponu od nekoliko minuta do samo nekoliko milisekundi (osim dubnijuma, koji ima poluvreme više od jednog dana), što ih čini izuzetno teškim za proučavanje. Super teški atomi su svi stvoreni još u drugoj polovini 20. veka i stalno se stvaraju u 21. veku kako se tehnologija razvija. Oni se stvaraju kroz bombardovanje elemenata u akceleratoru čestica. Na primer, nuklearna fuzija kaliforniuma-249 i ugljenika-12 stvara raderfordijum-261. Ovi elementi nastaju u količinama na atomskoj nivou i nije pronađen nikakav metod masovnog stvaranja.