Một liên kết hóa học giữa một yếu tố siêu nặng và một nguyên tử cacbon đã được thành lập lần đầu tiên. Nghiên cứu này mở ra triển vọng mới cho việc nghiên cứu những ảnh hưởng của thuyết tương đối của Einstein về cấu trúc của bảng tuần hoàn.
Một sự hợp tác quốc tế do nhóm nghiên cứu từ Mainz và Darmstadt, Đức, đã đạt được sự tổng hợp của một lớp học mới của các hợp chất hóa học cho các yếu tố siêu nặng tại Trung tâm Nishina RIKEN cho Accelerator dựa trên nghiên cứu (RNC) tại Nhật Bản. Lần đầu tiên, một liên kết hóa học đã được thiết lập giữa một yếu tố siêu nặng - seaborgium (phần 106) trong nghiên cứu này - và một nguyên tử carbon. Mười tám nguyên tử seaborgium được chuyển đổi thành khu phức hợp hexacarbonyl seaborgium, trong đó bao gồm sáu phân tử carbon monoxide ràng buộc với seaborgium.
tính khí của nó và hấp phụ lên bề mặt silicon dioxide đã được nghiên cứu, và so sánh với các hợp chất tương tự như các nước láng giềng của seaborgium trong cùng một nhóm của bảng tuần hoàn. Nghiên cứu này mở ra triển vọng cho cuộc điều tra chi tiết hơn về các hành vi của các nguyên tố hóa học ở cuối bảng tuần hoàn, nơi mà ảnh hưởng của hiệu ứng của thuyết tương đối về tính chất hóa học được phát âm nhất.
thí nghiệm hóa học với các yếu tố siêu nặng - với số nguyên tử ngoài 104 - - là thách thức lớn nhất: Thứ nhất, yếu tố rất cần được nghiên cứu đã được tạo ra một cách giả tạo bằng cách sử dụng một máy gia tốc hạt. Mức sản xuất tối đa là vào thứ tự của một vài nguyên tử mỗi ngày nhiều nhất, và thậm chí còn ít hơn cho những người nặng hơn. Thứ hai, các nguyên tử phân rã nhanh chóng thông qua quá trình phóng xạ - trong trường hợp này trong vòng 10 giây, thêm vào độ phức tạp của thử nghiệm.
Một động lực mạnh mẽ cho các nghiên cứu đòi hỏi như vậy là rất nhiều điện tích dương proton trong hạt nhân nguyên tử tăng tốc electron trong nguyên tử bao để vận tốc rất cao - khoảng 80 phần trăm của tốc độ ánh sáng. Theo thuyết tương đối của Einstein, các electron trở thành nặng hơn so với ở phần còn lại. Do đó, quỹ đạo của chúng có thể khác với các điện tử tương ứng trong nguyên tố nhẹ hơn, trong đó các electron là chậm hơn nhiều. Hiệu ứng này dự kiến sẽ được nhìn thấy tốt nhất bằng cách so sánh tính chất của cái gọi là các yếu tố tương đồng, trong đó có một cấu trúc tương tự như vỏ điện tử của họ và đứng trong cùng một nhóm trong bảng tuần hoàn. Bằng cách này, nền tảng cơ bản của bảng tuần hoàn các nguyên tố - chương trình đặt hàng nguyên tố tiêu chuẩn cho các nhà hóa học trên toàn thế giới - có thể được thăm dò.
nghiên cứu hóa học với các yếu tố siêu nặng thường tập trung vào các hợp chất, trong đó có khí đã ở nhiệt độ tương đối thấp. Điều này cho phép vận chuyển nhanh chóng của họ trong giai đoạn khí, có lợi cho một quá trình nhanh chóng khi cần thiết trong ánh sáng của đời ngắn. Cho đến nay, các hợp chất chứa halogen và oxy thường được lựa chọn; là một ví dụ, seaborgium được nghiên cứu trước đó trong một hợp chất với hai clo và hai nguyên tử oxy - một hợp chất rất ổn định với biến động cao. Tuy nhiên, trong các hợp chất như vậy, tất cả các electron ngoài cùng được chiếm đóng trong liên kết hóa học kết cộng hóa trị, mà có thể che hiệu ứng tương đối. Việc tìm kiếm các hệ thống cao cấp hơn, liên quan đến các hợp chất có đặc tính liên kết khác nhau mà biểu hiện ảnh hưởng tương đối rõ ràng hơn, tiếp tục trong nhiều năm.
Trong việc chuẩn bị cho công việc hiện tại, các nhóm hóa học nguyên tố siêu nặng tại Viện Hóa học hạt nhân tại Đại học Johannes Gutenberg ở Mainz (JGU), Viện Helmholtz Mainz (HIM), và Trung tâm GSI Helmholtz Nghiên cứu Ion Nặng (GSI) ở Darmstadt cùng với các đồng nghiệp Thụy Sĩ tại Viện Paul Scherrer, Villigen, và Đại học Berne phát triển một cách tiếp cận mới, hứa hẹn cho phép nghiên cứu hóa học với duy nhất, nguyên tử ngắn ngủi còn cho các hợp chất ít ổn định. Kiểm tra ban đầu được thực hiện tại các lò phản ứng nghiên cứu TRIGA Mainz và được hiển thị để làm việc đặc biệt tốt với các nguyên tử ngắn ngủi của molypden. Phương pháp này đã được xây dựng tại Đại học Berne và trong các thí nghiệm gia tốc tại GSI.
Tiến sĩ Alexander Yakushev từ nhóm GSI giải thích:. "Một thách thức lớn trong các thí nghiệm như vậy là chùm gia tốc mạnh mẽ, phá hủy các hợp chất hóa học ngay cả vừa phải ổn định Để khắc phục vấn đề này, đầu tiên chúng tôi gửi vonfram, người hàng xóm nặng molybdenum, thông qua một tách từ và tách nó ra khỏi chùm. thí nghiệm hóa học sau đó đã được thực hiện sau các dấu phân cách, nơi có điều kiện lý tưởng để học cũng lớp hợp chất mới. " Các tập trung vào việc hình thành các tổ hợp hexacarbonyl. Nghiên cứu lý luận bắt đầu vào những năm 1990 dự đoán những là khá ổn định. Seaborgium là ràng buộc với sáu phân tử carbon monoxide thông qua trái phiếu cacbon-kim loại, một cách điển hình của các hợp chất kim loại hữu cơ, trong đó có nhiều triển lãm tình hình trái phiếu điện tử mong muốn các nhà hóa học nguyên tố siêu nặng đã mơ ước từ lâu.
Các phần tử siêu nặng Nhóm tại RNC ở Wako , Nhật Bản, tối ưu hóa sản xuất seaborgium trong quá trình hợp nhất của một chùm đèn neon (phần 10) với mục tiêu curium (phần 96) và cô lập nó trong chứa đầy khí Recoil Ion Separator (GARIS). Tiến sĩ Hiromitsu Haba, lãnh đạo nhóm nghiên cứu RIKEN, giải thích: "Trong kỹ thuật thông thường để sản xuất các yếu tố siêu nặng, một lượng lớn các sản phẩm phụ thường làm phiền các phát hiện của các nguyên tử đơn lẻ của các nguyên tố siêu nặng như seaborgium Sử dụng dấu phân cách GARIS, chúng tôi có thể cuối cùng. để nắm bắt những tín hiệu của seaborgium và đánh giá tốc độ sản xuất và tính chất phân rã. Với GARIS, seaborgium trở nên sẵn sàng cho các nghiên cứu hóa học thế hệ tiếp theo. "
Trong năm 2013, hai nhóm hợp tác, cùng với các đồng nghiệp từ Thụy Sĩ, Nhật Bản, Hoa Kỳ, và Trung Quốc, để nghiên cứu xem họ có thể tổng hợp một hợp chất nguyên tố siêu nặng như seaborgium hexacarbonyl. Trong hai tuần các thí nghiệm vòng quanh đồng hồ, với các thiết lập hóa Đức cùng với các dấu phân cách GARIS Nhật Bản, 18 nguyên tử seaborgium đã được phát hiện. Các đặc tính khí cũng như sự hấp thụ trên bề mặt silicon dioxide đã được nghiên cứu và tìm thấy là tương tự như của hexacarbonyls tương ứng của molypden đồng đẳng và vonfram - hợp chất rất đặc trưng của nhóm 6 yếu tố trong bảng tuần hoàn - thêm bằng chứng cho danh tính của hexacarbonyl seaborgium. Các thuộc tính được đánh giá là phù hợp với tính toán lý thuyết, trong đó ảnh hưởng của thuyết tương đối được thu nhận.
Tiến sĩ Hideto En'yo, giám đốc của RNC nói: "Thí nghiệm đột phá này không thể thành công nếu không có sự hợp tác mạnh mẽ và chặt chẽ giữa mười bốn viện nghiên cứu trên toàn thế giới." Giáo sư Frank Maas, giám đốc của HIM, nói: "Các thí nghiệm đại diện cho một mốc quan trọng trong nghiên cứu hóa học của các nguyên tố siêu nặng, cho thấy nhiều hợp chất tiên tiến trong tầm với của điều tra thực nghiệm. Các quan điểm rằng điều này mở ra để đạt được cái nhìn sâu sắc hơn về bản chất các liên kết hóa học, không chỉ trong các yếu tố siêu nặng, là hấp dẫn. "
Sau bước này thành công đầu tiên trên con đường nghiên cứu chi tiết hơn về các yếu tố siêu nặng, nhóm nghiên cứu đã có kế hoạch nghiên cứu sâu hơn các hợp chất chưa khác, và thậm chí với các yếu tố nặng hơn seaborgium. Ngay sau đó, Einstein có thể có để hiển thị các boong trong tay mà ông xoắn các tính chất hóa học của các nguyên tố ở phần cuối của bảng tuần hoàn.
đang được dịch, vui lòng đợi..