Az atomi nehézsúlyú vegyületek reagálnak a szénre

Első alkalommal lehet megvizsgálni a relativitáselmélet kémiai hatásait

A seaborgium hexacarbonyl molekula grafikus ábrázolása. © Alexander Yakushev / Christoph E. Düllmann
felolvasta

Mérföldkő a szuper-nehéz kémiában: A vegyészek először engedték meg a szuper nehéz elem seaborgium atomjainak reakcióját szénatomokkal. Ez a nemzetközi kutatócsoport által elért áttörés most utalást ad a relativitáselmélet kémiára gyakorolt ​​hatására, ahogy a tudomány a Science című folyóiratban közli. A még nehezebb elemekkel való kapcsolatoknak a közeljövőben is követniük kell.

A kémiai elemek periódusos táblájának végén vannak az atomos nehézsúlyok: az úgynevezett superheavy elemek, amelyeknek a 104 vagy annál nagyobb atomszáma van. Ezeket az elemeket rendkívül nehéz megvizsgálni: a természetben nem találhatók meg, és csak néhány atom keletkezik naponta részecskegyorsítókban. Ezen felül ezek az atomok néhány másodperc múlva ismét szétesnek.

Szuper nehéz felfedezni

Mi arra készteti a kutatókat, hogy ne csak ezeket a szuper nehéz, mégis elérhetetlen elemeket tanulmányozzák, hanem vegyi reakciókat hajtsanak végre velük? A szuper-nehéz atomok atommagjában lévő sok proton hatalmas sebességgel gyorsítja fel a keringő elektronokat - a fénysebesség akár 80% -át. Einstein relativitáselmélete szerint ezáltal az elektronok nehezebbé válnak tömegükhöz képest, amikor nyugalomban vannak. Ez a tömegnövekedés viszont befolyásolja azok helyét az atomhéjában és következésképpen kémiai tulajdonságaikat. Ezen elemek kémiai reakciói során a relativitáselmélet kémiára gyakorolt ​​hatása közvetlenül megvizsgálható.

És pontosan pontosan ezt érte el Sándor Yakushev körüli tudósok a darmstadti Helmholtz Heavy Ion Research Centerben: A kutatók megfigyelték a seaborgium elem 18 atomjának (Sg elemi szimbólum, 106. atomszám) szén-monoxiddal történő reakcióját. Az eredmény úgynevezett hexakarbonil-komplexek: egyetlen tengeri vonal-atomot hat szén-monoxid-molekula vesz körül. Ez a szuper-nehéz atom első reakciója egy szénvegyülettel.

Tíz másodperc a szakításhoz

A keletkező komplexek néhány tulajdonságának megfigyelésére azonban csak körülbelül tíz másodperc volt elegendő a keletkező komplexek néhány tulajdonságának megfigyeléséhez: a kutatók megvizsgálták az illékony komplex viselkedését a gázfázisban és annak adszorpcióját a szilícium-dioxid felületén. kijelző

A tudósok a kémiai készüléket (alsó középpont) az úgynevezett elválasztóhoz (jobb felső rész) kötik össze, ahol a létrehozott tengeri brómot összegyűjtik. Matthias Sch del

Ezek a megfigyelések összehasonlították azokat a könnyebb elemek, a molibdén és a volfrám viselkedésével is, amelyek hasonló komplexeket alkotnak. Mindkét elem, mint például a seaborgium, a periódusos rendszer hatodik fő csoportjába tartozik, és ezért úgynevezett homológ elemek, amelyek kémiailag hasonlóan viselkednek. Mindezen elemekre mért tulajdonságok összhangban állnak az elméleti számításokkal, amelyek során figyelembe veszik a relativitás hatásait.

A könnyű elemek előkészítik az utat

A könnyebb homológ elemek szintén előkészítették az utat a jelenlegi áttöréshez: a tudósok az első előkészítő kísérletüket elvégezték a molibdénnel a reakciókörülmények jellemzésére. A japán RIKEN Nishina Központban a Hiromitsu Haba körüli nehéz elemek csoportja a részecskegyorsítóban előállított tengeri bróm előállítására specializálódott. A kémiai ismeretekkel együtt sikerült előállítani a seaborgium-hexakarbonil szintézisét.

A szuper nehéz elemek részletesebb vizsgálatához vezető első sikeres lépés után a csapat már terveket készít más új vegyületek további tanulmányozására, még nehezebb elemekre, mint a seaborgium.

(Science, 2014; doi: 10.1126 / science.1255720)

(A Mainz Johannes Gutenberg Egyetem, 2014. szeptember 22 - AKR)