Până acum câteva secole, oamenii credeau că lumea este făcută numai din pământ, aer, apă şi foc. În epoca laboratoarelor spaţiale europene, cercetătorii se străduiesc să descopere noi elemente chimice. Grecii antici s-au înşelat privind faptul că sunt doar patru elemente - pământ, aer, foc şi apă - dar au avut dreptate cu ceva: elementele sunt ingredientele a tot ceea ce ne înconjoară, legate între ele în compuşi şi amestecate împreună în diferite proporţii. În timp ce compuşii există într-o imensă varietate caleidoscopică, elementele sunt destul de simple, iar deocamdată există doar 118 elemente cunoscute ştiinţei.
Atomii, cărămizile materiei, sunt compuşi cu toţii din aceleaşi componente simple: particule minuscule numite protoni şi neutroni, plus o serie de electroni şi mai mici orbitând în jurul lor. Numărul de protoni din atom - adică numărul său atomic - defineşte distinct elementul. Chimistul rus Dmitri Mendeleev nu cunoştea acest lucru atunci când, în 1869, a aranjat elementele într-un tabel ordonându-le după masa lor atomică. El a observat rapid anumite modele evolutive aplicate repetitiv: în particular, coloanele grupau împreună elemente cu surprinzătoare proprietăţi similare. La început, tabelul lui Mendeleev avea o problemă: era plin de goluri. Între zinc şi arseniu, de exemplu, se părea că lipsesc două elemente. Dar savantul a prezis cu îndrăzneală că acele goluri vor fi umplute cu elemente noi, şi a folosit tabelul pentru a prognoza care vor fi proprietăţile acelor viitoare elemente.
În deceniile următoare, chimiştii au concurat în a umple golurile rămase în tabel. Ultimul gol din tabel a fost completat în 1945. Descoperise ştiinţa toate elementele? Paradoxal, răspunsul era şi da şi nu. Toate elementele care existau în mod natural pe Pământ erau cunoscute. Astfel, prin dezvoltarea cercetărilor atomice din ani 1940, odată cu completarea ultimelor goluri din tabel, o pleiadă de noi elemente create în laboratoare s-au alăturat capătului de tabel periodic, aducându-ne astăzi la 118 elemente cunoscute. Ceea ce, totuşi, se cunoaşte, este că sintetizarea de noi elemente va fi tot mai dificilă.
Echipa, coordonată de Centrul GSI Helmholtz pentru Cercetarea Ionilor Grei, din Germania, şi implicând aproape 20 de centre de cercetare din întreaga lume, intenţionează să creeze elementul 119. Metoda lor sună amăgitor de simplu: un fascicul de atomi de titaniu (număr atomic 22) este trimis să ciocnească nişte atomi de berkeliu (97). Se unge cei doi şi - evrika!
Însă berkeliul, înalt radioactiv, nu există în natură: trebuie mai întâi creat într-un reactor nuclear. „Crearea fasciculului intens de titaniu este extrem de dificilă. Pentru aceasta am folosit proceduri pe care dorim să le păstrăm confidenţiale,” explică profesorul Jon Petter Omtvedt, unul din membrii echipei. „Vom bombarda platoul cu o rază de un trilion de atomi de titaniu pe secundă. Probabilitatea de ciocnire directă între atomi este extrem de redusă. Când se întâmplă totuşi ca atomii să se ciocnească, de obicei ei sunt sfărâmaţi sau parţial distruşi prin coliziune.”
Toate elementele grele sunt radioactive şi instabile: în timp atomii lor se divid în atomi mai uşori, emiţând radiaţie. Iar cele mai grele elemente descoperite se vădesc incredibil de instabile. Nu, nu sunt periculoşi - cantităţile de radiaţii sunt aşa de mici încât doza nu-i dăunătoare. Este o soluţie inteligentă, dar lasă nest satisfăcută una dintre ambiţiile echipei: cercetătorii ar dori să poată studia modul în care atomii acestor elemente exotice reacţiunează între ei.
W1 - Uniunea Internaţională de Chimie Pură şi Aplicată (IUPAC) decide dacă un element nou a fost într-adevăr descoperit. Tabelul periodic al IUPAC include toate elementele de la 1 la 112, precum şi 114 şi 116. Universitatea din Nottingham a creat un web-site cu imagini video referitoare la fiecare dintre elementele tabelului periodic. Autor (s) Oli Usher este scriitor de ştiinţă. El a obţinut un titlu postuniversitar în istoria şi filosofia ştiinţei, a fost jurnalist şi comunicator de ştiinţă, iar în prezent lucrează ca ofiţer de Relaţii Publice la NASA / ESA Hubble Space Telescope.
Conţinutul esenţial despre nucleoni şi configurarea atomică
Istoria ştiinţei ne arată cum conceptele despre atomi au evoluat. Descrieţi metoda folosită de echipa de cercetători pentru a descoperii noi elemente. Pot fi auzite concepte despre cum lucrurile pot fi construite din atomi de hidrogen, iar ideea modernă despre atomi a apărut odată cu dezvoltarea chimiei. Atomii se diferentiaza la scară atomică; aurul are proprietăţi diferite de magneziu deoarece cei doi atomi corespunzători au structura uşor diferită. Aceste diferenţe pot determina proprietăţi fizice sau modul în care interacţionează cu alte substanţe; aurul este puţin reactiv, în timp ce magneziul reacţionează cu apa.
Există un instrument util, tabelul periodic, în care elementele sunt organizate în funcţie de structura atomică şi, în consecinţă, de proprietăţile lor. Elementele din stocuri naturale provin din natură, nu din sinteză. Toate elementele în stare stabilă şi pe care le putem vedea îşi au originea în spaţiu. Elementele mai uşoare decât fierul sunt produse prin nucleosinteză în interiorul stelelor, iar cele mai grele se formează în explozii uriase numite supernove. Ambele procese vor fi explicate în detaliu în secţiunile ulterioare.
Despre existenţa atomilor s-au elaborat teorii încă din Grecia Antică: Democritus a introdus ideea că materia poate fi fragmentată până la componente indivizibile numite atomos. Modernizarea acestei idei a venit prin chimie, iar John Dalton a formulat relaţii între PIME (proporţii între obiecte) pentru a explica legătura dintre elemente. Modelul budincii cu stafide a fost o reprezentare populară a structurii atomice în înţelegerea timpurie. Rutherford, în 1911, a analizat cum particule alfa bombardau o foaie de aur şi a arătat existenţa nucleului atomic, descrierea fiind ca o minge mică cu sarcină pozitivă în centru, înconjurată de electroni. Astfel, atomul este într-o mare măsură spaţiu gol, iar nucleul conţine sarcina pozitivă.
Electronii, descoperiţi de J. J. Thomson, au fost demonstraţi ca fiind încărcaţi negativ. În 1917 Rutherford a demonstrat că nucleul poate emite particule din azot, conducând la concluzia că nucleele conţin protoni şi, în cazul neutronilor, părţi complementare ale nucleonilor. Nucleonii sunt ţinuţi împreună de forţa tare, una dintre cele patru forţe fundamentale, şi distribuirea acestora defineşte masa şi structura atomică. Putem determina raza nucleului bombardând nucleele cu fascicule de electroni şi studiind distribuţia unghiurilor de imprastiere, folosind relaţia simplificată R ≈ r0·A^(1/3), unde r0 este o constantă şi A numără nucleonii.
Până în prezent, au fost descoperite 118 elemente în tabelul periodic, grupate în 18 grupe verticale şi 7 perioade orizontale. La intersecţia grupelor cu perioadele se formează casuţe ce codifică elementele chimice. Verificaţi locul aluminiului în Tabelul periodic!
Există o provocare în a obţine noi elemente: un atom ţintă este bombardat cu alt nucleu la viteze înalte, iar probabilitatea de ciocnire este foarte mică. Acesta este motivul pentru care cercetătorii adresează provocările tehnice, folosind reactoare şi acceleratoare avansate pentru a crea elemente supergrele, cum ar fi elementul 119 în viitor. Clasificarea şi confirmarea descoperirilor trec prin comitete precum IUPAC, iar publicaţiile de profil şi site-urile universitare oferă imagini şi videoclipuri explicative despre fiecare element.
Conexiuni esenţiale între nucleoni, sarcină nucleară şi proprietăţi periodice
- Proprietăţile chimice ale unui element depind de structura electronică, care este înrudită cu numărul său atomic.
- Numărul de masă reprezintă masa atomului, în timp ce numărul atomic reprezintă numărul de protoni (şi echivalent cu numărul de electroni într-o stare neutră).
- Nucleonii, adică protonii şi neutronii, sunt ţinuţi împreună de forţa tare, iar această forţă defineşte stabilitatea masei într-un nucleu.
- Energia de legătură şi instabilitatea elementelor grele se manifestă prin emiterea radiaţiei în timp, ceea ce face ca multe elemente să fie radioactive.
Astfel, trei elemente fundamentale din discuţia despre sarcina nucleară şi despre tabelul periodic sunt: structura atomică şi distribuţia sarcinilor (protoni în nucleu, electroni în nori în jurul nucleului), procesele de nucleosinteză în stele şi în supernove pentru formarea elementelor, precum şi confirmarea descoperirilor prin organisme internaţionale precum IUPAC. Aceste elemente explică de ce tabelul periodic rămâne un instrument atât de valoros pentru înţelegerea materiei, a reacţiilor chimice şi a evoluţiei universului.
Tabelul periodic: Curs intensiv de chimie #4
La final, este important să reţinem că descoperirea noilor elemente continuă să se bazeze pe colaborări internaţionale, tehnologii avansate şi interpretări riguroase ale datelor experimentale, cu scopul de a înţelege procesele fundamentale ale materiei şi de a extinde graniţele cunoaşterii științifice.
- Istoria tabelului periodic şi contribuţia lui Mendeleev.
- Descoperiri în nucleosinteză şi formarea elementelor în stele şi supernove.
- Metode moderne pentru sinteza elementelor supergrele şi provocările asociate.
tags: #trei #elemente #din #tabelul #periodic #au
Postări populare:
- Rolul psihiatriei pediatrică versus psihologice abordări în dependențe și singurătate
- Ghid cuprinzător pentru sarcina sănătoasă: recomandări pentru viitoarele mame
- servicii ginecologice Curtea de Argeș
- Transmiterea hepatitelor B și C în timpul sarcinii: ce trebuie să știți
- Descoperă confortul scutecelor Extra Care pentru bebeluși