11.14 Трансактиноиды
Трансактиноидные элементы характеризуются заполнением 6d и 7s – уровней атома. К ним относятся элементы, начиная со 104 и кончивая 118. В соответствии с актиноидной гипотезой последним из 5 f элементов должен быть элемент №103 лоуренсий (5f14 6d1 7s2 ).
Основным методом получения важнейших изотопов 104-106-го элементов является облучение актиноидов Pu, Am 96Cm, 97Bк, 98Cf ускоренными тяжелыми ионами углерода, кислорода и неона. Принципиально важным, с этой точки зрения, должно было оказаться открытие элемента №104 и изучение его свойств. Это позволило бы подтвердить или опровергнуть актиноидную гипотезу. Элемент № 104 был синтезирован в 1964 году в Дубне группой Флерова, облучением 242Pu ядрами 22Ne
Pu+
Ne
Db+
4 10n
Первоначально элемент был назван курчатовием, а в последствие дубнием. В настоящее время получены изотопы дубния с массовыми числами 257-261. Их периоды полураспада от 11 мин у курчатовия 258 до 70 с у курчатовия 261. Элемент был идентифицирован чешским ученым Зварой с помощью специальных экспрессных методов анализа. Было показано, что дубний резко отличается по своим свойствам от предыдущих элементов. Как было обнаружено в химическом отношении дубний ведет себя подобно гафнию и элементам 1У В группы; его электронная конфигурация 5f14 6d2 7s2 . С открытием дубния стало ясно, что он, не являясь актиноидом ведет себя подобно лантаноидам.
Дубний и более тяжелые элементы можно назвать трансактиноидами.
Чуть позже были синтезированы элементы с атомными номерами 105-107.
Эти элементы являются аналогами тантала (дубний, вольфрама (сиборгий) и рения( борий).
Br( О, 5n) Db .
Сечения активации этх реакций очень малы и резко уменьшаются с возрастанием атомного номера образующегося составного ядра. Более благоприятным с этой точки зрения является использование в качестве материала мишени ядер свинца и висмута, а качестве бомбардирующих частиц- ионов хрома и более тяжелых элементов. Использование такой комбинации позволило получить элементы с порядковыми номерами 106 и 107: Период полураспада 7.10-3 с.
Отправным моментом при получении еще более тяжелых элементов является гипотеза о существовании островов стабильности, предложенная еще в 1925 году немецким ученым Р. Свинне. Сущность этой гипотезы заключается в том, что элементы, ядра которых содержат магическое число нейтронов и протонов, соответствующее заполненным нейтронным или протонным оболочкам, должны обладать повышенной устойчивостью к альфа распаду и спонтанному делению. Эта гипотеза инициировала многочисленные теоретические и экспериментальные исследования.
В основе методов химической идентификации при синтезе и поиске в природе сверхтяжелых элементов должно лежать прогнозирование химических свойств на основании ожидаемого их положения в периодической системе Менделеева.Например предполагается, что элементы с порядковыми номерами 112-118 должны быть относительно более летучими, чем элементы с пор. Номерами 80-86 от ртути до радона. Поэтомку для отделения элементов 112-118 от актиноидов и поиска их среди продуктов ядерных реакций целесообразно использовать метод возгонки.
Экспериментальные исследования включают попытки искуственного получения короткоживущих изотопов сверхтяжелых элементов особенно в области 110-114
При этом в качестве мишени используются 94Pu, 95Am, 96Cm, 97Bк, 98Cf, а в качестве бомбардирующих частиц кальций-20, хром-26 и цинк-30.
Успехи в синтезе трансурановых элементов и синтез трансактиноидов поставили вопрос впрямую о верхней границе периодической системы.
Синтез нептуния и плутония позволил выделить в проблеме конца системы два аспекта: о естественной границе и о возможном пределе синтеза искусственных элементов. Можно предполагать, что на Земле последним природным элементом является плутоний.
Если рассматривать периодический закон в космическом масштабе то проблема конца системы становится неоднозначной и непосредственно смыкается со вторым аспектом- пределом устойчивости атомных ядер.
Достижения современной ядерной физики и химии позволяют более определенно судить и о возможности синтеза новых искусственных сверхтяжелых элементов. Эта проблема также неоднозначна.