Wyspa stabilności to cudowne miejsce, w którym ciężkie izotopy z elementy trzymaj się wystarczająco długo, aby je zbadać i wykorzystać. „Wyspa” znajduje się w morzu radioizotopów, które tak szybko rozpadają się na jądra potomne trudno naukowcom udowodnić, że pierwiastek istnieje, a tym bardziej wykorzystać izotop do celów praktycznych podanie.
Kluczowe rzeczy na wynos: wyspa stabilności
- The wyspa stabilności odnosi się do obszaru układu okresowego składającego się z superciężkich pierwiastków promieniotwórczych, które mają co najmniej jeden izotop o stosunkowo długim okresie półtrwania.
- The model pocisku jądrowego służy do przewidywania położenia „wysp” w oparciu o maksymalizację energii wiązania między protonami i neutronami.
- Uważa się, że izotopy na „wyspie” mają „magiczne liczby” protonów i neutronów, które pozwalają im zachować pewną stabilność.
- Element 126, jeśli kiedykolwiek zostanie wyprodukowany, uważa się, że ma izotop o wystarczająco długim okresie półtrwania, aby można go było zbadać i potencjalnie wykorzystać.
Historia wyspy
Glenn T. Seaborg ukuł frazę „wyspa stabilności” pod koniec lat 60. XX wieku. Korzystając z modelu pocisków jądrowych, zaproponował wypełnienie poziomów energetycznych danej pocisku optymalną liczbą protony i neutrony zmaksymalizuje energia wiązania na nukleon, pozwalając temu konkretnemu izotopowi mieć dłuższy pół życia niż inne izotopy, które nie miały wypełnionych muszli. Izotopy wypełniające pociski jądrowe posiadają tak zwane „magiczne liczby” protonów i neutronów.
Znalezienie wyspy stabilności
Położenie wyspy stabilności jest przewidywane na podstawie znanych okresów półtrwania izotopów i przewidywanych okresów półtrwania pierwiastków które nie zostały zaobserwowane, na podstawie obliczeń opartych na elementach zachowujących się jak te nad nimi w układzie okresowym (kongenerów) i przestrzeganie równań uwzględniających efekty relatywistyczne.
Dowód na to, że koncepcja „wyspy stabilności” jest prawdziwa, pojawił się, gdy fizycy syntetyzowali element 117. Chociaż izotop 117 rozpadł się bardzo szybko, jednym z produktów jego łańcucha rozpadu był izotop lawrenegalu, którego nigdy wcześniej nie obserwowano. Izotop ten, lawrencium-266, wykazywał okres półtrwania 11 godzin, który jest wyjątkowo długi dla atomu tak ciężkiego pierwiastka. Wcześniej znane izotopy lawrenu miały mniej neutronów i były znacznie mniej stabilne. Lawrencium-266 ma 103 protony i 163 neutrony, co sugeruje nieznane dotąd liczby magiczne, które można wykorzystać do tworzenia nowych pierwiastków.
Które konfiguracje mogą posiadać magiczne liczby? Odpowiedź zależy od tego, kogo zapytasz, ponieważ jest to kwestia obliczeń i nie ma standardowego zestawu równań. Niektórzy naukowcy sugerują, że może istnieć wyspa stabilności wokół 108, 110 lub 114 protonów i 184 neutronów. Inni sugerują sferyczne jądro z 184 neutronami, ale protony 114, 120 lub 126 mogą działać najlepiej. Unbihexium-310 (element 126) jest „podwójnie magiczny”, ponieważ zarówno jego liczba protonowa (126), jak i liczba neutronowa (184) są liczbą magiczną. Gdy rzucasz magicznymi kostkami, dane uzyskane z syntezy pierwiastków 116, 117 i 118 wskazują na zwiększenie okresu półtrwania, gdy liczba neutronów zbliża się do 184.
Niektórzy badacze uważają, że najlepsza wyspa stabilności może istnieć przy znacznie większych liczbach atomowych, na przykład wokół pierwiastka o liczbie 164 (164 protonów). Teoretycy badają region, w którym Z = 106 do 108, a N wynosi około 160-164, co wydaje się wystarczająco stabilne w odniesieniu do rozpadu i rozszczepienia beta.
Tworzenie nowych elementów z wyspy stabilności
Chociaż naukowcy mogą być w stanie uformować nowe stabilne izotopy znanych pierwiastków, nie mamy technologii, aby przejść znacznie powyżej 120 (prace obecnie trwają). Prawdopodobnie trzeba będzie skonstruować nowy akcelerator cząstek, który byłby w stanie skupić się na celu z większą energią. Musimy także nauczyć się robić większe ilości znanego ciężkiego nuklidy służyć jako cele do tworzenia tych nowych elementów.
Nowe kształty jądra atomowego
Zwykły jądro atomowe przypomina solidną kulę protonów i neutronów, ale atomy pierwiastków na wyspie stabilności mogą przyjmować nowe kształty. Jedną z możliwości byłoby jądro w kształcie bańki lub puste jądro, z protonami i neutronami tworzącymi rodzaj powłoki. Trudno nawet wyobrazić sobie, jak taka konfiguracja może wpłynąć na właściwości izotopu. Jedno jest pewne, ale... są jeszcze nowe elementy do odkrycia, więc układ okresowy przyszłości będzie wyglądał zupełnie inaczej niż ten, którego używamy dzisiaj.