Где конец таблицы Менделеева?

Спрашивает

Марианна Воропаева

#РелятивисткаяФизика

#физика

#химия

15.01.2023

110 859

Средний вопрос

Алексей Тимошенко

эксперт

В настоящий момент она заканчивается на 118 элементе, оганесоне. Кстати, назван он в честь Юрия Оганесяна, руководителя группы физиков, получивших 4 элемента со 104 по 107 — и это практически уникальный случай, поскольку за всю историю лишь два элемента называли в честь кого-либо при жизни (оганесон и сиборгий).

Но никто не поручится, что со временем не синтезируют 119-ый и какие-либо еще элементы. К тому же уже были случаи, когда синтезировали элемент, который шел не сразу после последнего известного — а через один или даже несколько. Тот же оганесон открыли до открытия 117-го элемента, теннесина — клеточка 117 в таблице оставалась некоторое время пустой.

А вот есть ли некий самый-самый последний элемент, после которого уже ничего быть не может — мы не знаем. Дело в том, что стабильность элемента зависит от размера и массы атомного ядра далеко не напрямую (тогда все было бы очень просто: чем тяжелее, тем нестабильнее), а довольно нетривиальным и даже не до конца понятным образом. Не будем вдаваться в этом кратком ответе в дебри ядерной физики, а лишь обозначим корень проблемы: когда вы имеете дело с сотнями нуклонов (протоны и нейтроны называют общим словом «нуклоны», от nucleus — «ядро»), то нужно учитывать, что все эти частицы взаимодействуют между собой, влияют друг на друга, и просчитать «в лоб« их поведение становится невозможным.

Достаточно распространенная, но пока не твердо доказанная гипотеза гласит, что где-то за перечнем короткоживущих элементов могут быть относительно стабильные. Эту гипотезу называют «остров стабильности», о ней много пишут, но она и не доказана, и не опровергнута. Постоянный поиск, то есть упорные попытки синтезировать возможно более тяжелые атомные ядра, продолжается.

с моих школьных времён я ошибочно думал что элементы с острова стабильности будут на столько стабильны что не будут радиоактивными, НО ВИДИМО ЭТО НЕ ТАК, и типо из них мы построим супер быстрые космические корабли и покорим дальний космос, но нет, атомы с острова стабильности, видимо всёравно не стабильны радиоактивны и быстро ломаются после рождения, только жить они будут не миллисекунды, а от пару дней до пару недель, тоесть корабль из них не получится. О боже в какую же хрень я раньше поверил, якобы Ванга так сказала, а она вообще ничего не говорила

Ответить

Vlad V

15.01.2023

Ограничение "сверху" вовсе не в периоде полураспада. При увеличении количества протонов выше некоторого предела становится невозможным существование электронов на 1s (ближайшей к ядру) орбитали. Т.е. будет происходить их захват и "понижение" порядкового номера элемента.

Ответить

—

Zhe Sh

15.01.2023

Интересно. А что за теория, где почитать можно?

Ответить

ещё комментарии

Vlad V

16.01.2023

Ну это как бы не совсем теория. Это уже "учебник". Задайте в поиске "радиус 1s орбитали". Вот тут хорошо написано: https://studfile.net/preview/581924/page:4/ Чем больше заряд ядра, тем меньше радиус. Упрощенно можно считать как 53 пм/Z, где Z - заряд ядра. Т.е. очевидно, что при увеличении заряда выше определенного порога, существование электрона на 1s орбитали становится просто невозможным. Точно не помню, где-то в районе 200-250 элемента.

1.4.2. Размеры атомных орбиталей

Работа по теме: GL_01_Атомные и мол-ые орбитали. Глава: 1.4.2. Размеры атомных орбиталей. Предмет: Органическая химия. ВУЗ: РХТУ.

studfile.net

Ответить

—

Zhe Sh

16.01.2023

И вы, и я отчасти правы) "Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) определяет, что элемент существует, если его время жизни превышает 10 в -14 секунды, то есть время, необходимое ядру для формирования электронного облака." Что, в принципе, логично, поскольку таблица Менделеева относится к химии, а химии без электронов не бывает. Принципиальные ограничения на формирование электронных оболочек накладывает не захват электронов, который, по сути, является разновидностью бета-распада, а релятивистские эффекты: с ростом заряда ядра радиус ближайшей орбитали становится настолько мал, что с какого-то момента скорость движения электрона по ней должна превысить световую. Считается, что критичным станет элемент с номером около 173. Таким образом вопрос, как будет закончена таблица Менделеева - "по определению" или по принципиальному физическому ограничению, на сегодняшний день остается открытым.

Ответить

Zhe Sh

15.01.2023

У оганесона период полураспада ~700 мкс. Вроде мало совсем, но по меркам квантовой механики это целая вечность. У W и Z бозонов, например, время жизни измеряется в порядке величины 10 в -25 степени секунды - разница с оганесоном в 21 порядок. А ведь это чрезвычайно важные, фундаментальные частицы. Вероятно, все более тяжелые ядра будут все более нестабильны. С каких конкретно значений периода полураспада их перестанут считать полноценными элементами и таким образом "закроют" таблицу Менделеева - вопрос договоренности, скорее всего.

Ответить