|
Piirangud on ka ülirasketest elementidest pärit aatomituumade olemasolule. Elemente, mille Z > 92, pole looduslikes tingimustes leitud. Vedeliku tilkade mudelit kasutavad arvutused ennustavad tuumade puhul, mille Z2/A ≈ 46 (ligikaudu element 112), lõhustumisbarjääri kadumist. Üliraskete tuumade sünteesi probleemis tuleks eristada kahte probleemivaldkonda.
- Millised omadused peaksid olema ülirasketel tuumadel? Kas selles Z ja N piirkonnas on maagilisi numbreid. Millised on üliraskete tuumade peamised lagunemiskanalid ja poolestusajad?
- Milliseid reaktsioone tuleks kasutada üliraskete tuumade, pommitavate tuumade tüüpide, eeldatavate ristlõike väärtuste, liittuuma eeldatavate ergastusenergiate ja ergutuskanalite sünteesimiseks?
Kuna üliraskete tuumade moodustumine toimub sihttuuma ja langeva osakese täieliku ühinemise tulemusena, on vaja luua teoreetilised mudelid, mis kirjeldavad kahe põrkuva tuuma liittuuma sulandumise protsessi dünaamikat.
Üliraskete elementide sünteesimise probleem on tihedalt seotud asjaoluga, et tuumade Z,N = 8, 20, 28, 50, 82, N = 126 (maagilised numbrid) stabiilsus on suurenenud erinevate radioaktiivse lagunemise viiside suhtes. Seda nähtust selgitatakse kestamudeli raames - maagilised numbrid vastavad täidetud kestadele. Loomulikult tekib küsimus järgmiste maagiliste arvude olemasolu kohta Z ja N. Kui need eksisteerivad aatomituumade N-Z diagrammi piirkonnas N > 150, Z > 101, tuleks vaadelda üliraskeid tuumasid, mille poolestusaeg on pikem, st. peab olema stabiilsuse saar. Töös, tuginedes arvutustele, mis on tehtud Woods-Saxoni potentsiaali kasutades spin-orbiidi interaktsiooni arvesse võttes, näidati, et tuumade stabiilsuse suurenemist tuleks oodata tuuma puhul, mille Z = 114, st järgmine. täidetud prootonkiht vastab Z = 114, täidetud neutronkest vastab arvule N ~
184. Suletud kestad võivad oluliselt suurendada lõhustumisbarjääri kõrgust ja vastavalt pikendada tuuma eluiga. Seega selles tuumade piirkonnas (Z = 114, N ~
184) peaksite otsima stabiilsuse saart. Sama tulemus saadi töös iseseisvalt.
Tuumad, mille Z = 101–109, avastati enne 1986. aastat ja kandsid nime: 101 - Md (Menelevium), 102 - No (Nobelium), 103 - Lr (Lawrencium), 104 - Rf (Rutherfordium, 106 - Sg (Seaborgium), 107 - Ns (Nielsborium), 108 - Hs (Hassium), 109 - Mt (Meitnerium), võttes arvesse Dubna teadlaste saavutusi suure hulga raskete elementide isotoopide (102–105) avastamisel, 1997. a. Puhta ja Rakenduskeemia Peaassamblee otsusega määrati elemendile Z = 105 nimetus Dubnium (Db) Seda elementi nimetati varem Ha (Hannium).
Riis. 12.3. Isotoopide Ds (Z = 110), Rg (Z = 111), Cn (Z = 112) lagunemisahelad.
Uus etapp üliraskete tuumade uurimisel algas 1994. aastal, mil registreerimise efektiivsust suurendati oluliselt ja üliraskete tuumade vaatlemise tehnikat täiustati. Selle tulemusena avastati isotoobid Ds (Z = 110), Rg (Z = 111) ja Cn (Z = 112).
Üliraskete tuumade saamiseks kasutati kiirendatud kiirte 50 Ti, 51 V, 58 Fe, 62 Ni, 64 Ni, 70 Zn ja 82 Se. Sihtmärkidena kasutati isotoope 208 Pb ja 209 Bi. Nimetatud tuumareaktsioonide laboris sünteesiti elemendi 110 erinevaid isotoope. G.N. Flerov, kasutades reaktsiooni 244 Pu(34 S,5n) 272 110 ja GSI (Darmstadt) juures reaktsioonis 208 Pb(62 Ni,n) 269 110. Isotoobid 269 Ds, 271 Ds, 272 Rg ja 277 Cn registreeriti vastavalt nende lagunemisahelatesse (joon. 12.3).
Suurt rolli üliraskete elementide valmistamisel mängivad teoreetilised mudelid, mille abil arvutatakse välja keemiliste elementide eeldatavad omadused ja reaktsioonid, milles need võivad tekkida.
Erinevate teoreetiliste mudelite põhjal arvutati üliraskete tuumade lagunemiskarakteristikud. Ühe sellise arvutuse tulemused on näidatud joonisel fig. 12.4. Isegi üliraskete tuumade poolestusajad on antud spontaanse lõhustumise (a), α-lagunemise (b), β-lagunemise (c) ja kõigi võimalike lagunemisprotsesside (d) suhtes. Spontaanse lõhustumise suhtes kõige stabiilsem tuum (joonis 12.4a) on tuum, mille tuum on Z = 114 ja N = 184. Selle poolestusaeg spontaanse lõhustumise suhtes on ~10 16 aastat. Elemendi 114 isotoopide puhul, mis erinevad kõige stabiilsemast 6-8 neutroni võrra, vähenevad poolestusajad
10-15 suurusjärku. Poolväärtusajad α-lagunemise suhtes on näidatud joonisel fig. 12.5b. Kõige stabiilsem tuum asub piirkonnas Z = 114 ja N = 184 (T 1/2 = 10 15 aastat).
β-lagunemise suhtes stabiilsed tuumad on näidatud joonisel fig. 12,4 V tumedate täppidega. Joonisel fig. Joonisel 12.4d on näidatud summaarsed poolestusajad, mis keskkontuuri sees paiknevate paaris-paarituumate puhul on ~10 5 aastat. Seega, võttes arvesse kõiki lagunemistüüpe, selgub, et tuumad Z = 110 ja N = 184 läheduses moodustavad "stabiilsuse saare". 294 110 tuuma poolväärtusaeg on umbes 10 9 aastat. Erinevus Z väärtuse ja kestamudeli ennustatud maagilise arvu 114 vahel on tingitud konkurentsist lõhustumise (mille suhtes tuum Z = 114 on kõige stabiilsem) ja α-lagunemise (suhtes, milliste madalama Z-ga tuumad on stabiilsed) vahel. ). Paarituumatel ja paarituumatel on poolestusaeg võrreldes
α-lagunemine ja spontaanne lõhustumine suurenevad ning β-lagunemise suhtes vähenevad. Tuleb märkida, et ülaltoodud hinnangud sõltuvad tugevalt arvutustes kasutatud parameetritest ja neid saab pidada ainult viiteks üliraskete tuumade olemasolule, mille eluiga on nende eksperimentaalseks tuvastamiseks piisavalt pikk.
Riis. 12.4. Poolväärtusajad arvutatud paaris-paaris üliraskete tuumade jaoks (numbrid näitavad poolestusaega aastates):
a - spontaanse lõhustumise kohta, b - α-lagunemise, c - e-püüdmise ja β-lagunemise kohta, d - kõigi lagunemisprotsesside puhul
Teise üliraskete tuumade tasakaalukuju ja nende poolestusaegade arvutuse tulemused on näidatud joonisel fig. 12,5, 12,6. Joonisel fig. Joonisel 12.5 on näidatud tasakaalulise deformatsioonienergia sõltuvus neutronite ja prootonite arvust tuumade puhul, mille Z = 104-120. Deformatsioonienergiat defineeritakse kui tasakaalus ja sfäärilises vormis olevate tuumade energiate erinevust. Nendest andmetest on selge, et piirkonnas Z = 114 ja N = 184 peaksid olema tuumad, millel on põhiolekus sfääriline kuju. Kõik praeguseks avastatud ülirasked tuumad (need on näidatud joonisel 12.5 tumedate teemantidena) on deformeerunud. Kergetel teemantidel on tuumad, mis on β-lagunemise suhtes stabiilsed. Need tuumad peavad lagunema α lagunemise või lõhustumise teel. Peamine lagunemiskanal peaks olema α-lagunemine.
Ühtlaste ja ühtlaste β-stabiilsete isotoopide poolestusajad on näidatud joonisel fig. 12.6. Nende ennustuste kohaselt eeldatakse enamiku tuumade poolestusaega palju kauem kui juba avastatud üliraskete tuumade puhul (0,1–1 ms). Näiteks 292 Ds tuuma puhul ennustatakse eluiga ~ 51 aastat.
Seega suureneb tänapäevaste mikroskoopiliste arvutuste kohaselt üliraskete tuumade stabiilsus järsult, kui nad lähenevad neutronite maagilisele numbrile N = 184. Kuni viimase ajani oli elemendi Z = 112 Cn (koperniitsium) ainsaks isotoobiks isotoop 277 Cn, millel on poolväärtusaeg 0,24 ms. Raskem isotoop 283 Cn sünteesiti külmsünteesi reaktsioonis 48 Ca + 238 U. Kiiritusaeg oli 25 päeva. Sihtmärgil oleva 48 Ca iooni koguarv on 3,5 · 10 18. Registreeriti kaks juhtumit, mida tõlgendati saadud isotoobi 283 Cn spontaanse lõhustumisena. Selle uue isotoobi hinnanguline poolestusaeg on T 1/2 = 81 s. Seega on selge, et neutronite arvu suurenemine 283 Cn isotoobis võrreldes 277 Cn isotoobiga 6 ühiku võrra pikendab eluiga 5 suurusjärku.
Joonisel fig. 12.7 tööst võetud, võrreldakse eksperimentaalselt mõõdetud α-lagunemisperioode vedelikutilga mudelil põhinevate teoreetiliste arvutuste tulemustega, arvestamata tuumade kesta struktuuri. On näha, et kõigi raskete tuumade puhul, välja arvatud uraani kerged isotoobid, pikendavad kestaefektid enamiku tuumade poolestusaega 2–5 suurusjärku. Tuuma kestastruktuur mõjutab suhteliselt spontaanse lõhustumise poolestusaegu veelgi tugevamalt. Pu isotoopide poolestusaja pikenemine on mitu suurusjärku ja pikeneb 260 Sg isotoobi puhul.
Riis. 12.7. Transuraani elementide eksperimentaalselt mõõdetud (● exp) ja teoreetiliselt arvutatud (○ Y) poolestusajad vedelikutilga mudeli alusel tuuma kesta struktuuri arvestamata. Ülemisel pildil on poolväärtusaeg α-lagunemisel, alumisel pildil spontaanse lõhustumise poolestusaeg. Joonisel fig. Joonisel 12.8 on kujutatud seaborgiumi isotoopide Sg (Z = 106) mõõdetud eluiga võrreldes erinevate teoreetiliste mudelite ennustustega. Tähelepanuväärne on isotoobi N = 164 eluea vähenemine peaaegu suurusjärgu võrra võrreldes isotoobi N = 162 elueaga.
Lähim lähenemine stabiilsussaarele on saavutatav reaktsioonis 76 Ge + 208 Pb. Fusioonreaktsioonis võib tekkida üliraske peaaegu sfääriline tuum, millele järgneb γ-kvantide või ühe neutroni emissioon. Hinnanguliselt peaks tekkiv 284 114 tuum lagunema α-osakeste emissiooniga, mille poolestusaeg on ~ 1 ms. Täiendavat teavet kesta hõivatuse kohta piirkonnas N = 162 saab, uurides 271 Hs ja 267 Sg tuumade α lagunemist. Nende tuumade poolväärtusaeg on 1 minut. ja 1 tund. Tuumade 263 Sg, 262 Bh, 205 Hs, 271 273 Ds puhul on oodata isomeeria avaldumist, mille põhjuseks on tuumade alamkestade täitumine j = 1/2 ja j = 13/2 piirkonnas N = 162 tuumade puhul. põhiseisundis deformeerunud.
Joonisel fig. Joonisel 12.9 on näidatud eksperimentaalselt mõõdetud ergastusfunktsioonid elementide Rf (Z = 104) ja Hs (Z = 108) moodustumise reaktsioonil langevate ioonide 50 Ti ja 56 Fe ühinemisreaktsioonide korral sihttuumaga 208 Pb.
Saadud liittuum jahutatakse ühe või kahe neutroni emissiooniga. Teave raskete ioonide liitreaktsioonide ergastusfunktsioonide kohta on eriti oluline üliraskete tuumade saamiseks. Raskete ioonide ühinemisreaktsioonis on vaja täpselt tasakaalustada Coulombi jõudude ja pindpinevusjõudude mõju. Kui langeva iooni energia ei ole piisavalt kõrge, ei piisa kahendtuumasüsteemi ühinemiseks minimaalsest lähenemiskaugusest. Kui langeva osakese energia on liiga kõrge, siis on tekkival süsteemil suur ergastusenergia ja see laguneb suure tõenäosusega fragmentideks. Tõhus sulandumine toimub põrkuvate osakeste üsna kitsas energiavahemikus.
Joonis 12.10. 64 Ni ja 208 Pb ühinemispotentsiaalide diagramm.
Fusioonireaktsioonid minimaalse arvu neutronite (1–2) emissiooniga pakuvad erilist huvi, sest sünteesitud ülirasketes tuumades on soovitav võimalikult suur N/Z suhe. Joonisel fig. Joonis 12.10 näitab tuumade ühinemispotentsiaali reaktsioonis 64 Ni + 208 Pb → 272 Ds. Lihtsamad hinnangud näitavad, et tuumasünteesi tunneliefekti tõenäosus on ~10–21, mis on oluliselt madalam vaadeldud ristlõike väärtusest. Seda saab seletada järgmiselt. 14 fm kaugusel tuumade tsentrite vahel kompenseerib algne kineetiline energia 236,2 MeV täielikult Coulombi potentsiaaliga. Sellel kaugusel on kontaktis ainult tuuma pinnal asuvad nukleonid. Nende nukleonide energia on madal. Seetõttu on suur tõenäosus, et nukleonid või nukleonipaarid lahkuvad orbitaalidelt ühes tuumas ja liiguvad partnertuuma vabadesse olekutesse. Nukleonide ülekandmine langevast tuumast sihttuuma on eriti atraktiivne juhul, kui sihtmärgina kasutatakse plii 208 Pb topeltmaagilist isotoopi. 208 Pb-s on täidetud prootoni alamkest h 11/2 ja neutronite alamkest h 9/2 ja i 13/2. Esialgu stimuleerivad prootonite ülekannet prooton-prooton atraktiivsusjõud ja pärast h 9/2 alamkesta täitmist - prooton-neutron atraktiivsed jõud. Samamoodi liiguvad neutronid vabasse alamkestasse i 11/2, mida tõmbavad ligi neutronid juba täidetud alamkestast i 13/2. Paarimisenergia ja suurte orbiidi nurkmomentide tõttu on nukleonipaari ülekandmine tõenäolisem kui üksiku nukleoni ülekandumine. Pärast kahe prootoni ülekandmist 64 Ni 208 Pb-st väheneb Coulombi barjäär 14 MeV võrra, mis soodustab interakteeruvate ioonide tihedamat kontakti ja nukleonide ülekandeprotsessi jätkumist.
Töödes [V.V. Volkov. Sügavate mitteelastsete ülekannete tuumareaktsioonid. M. Energoizdat, 1982; V.V. Volkov. Izv. NSVL Teaduste Akadeemia, füüsikaline sari, 1986, 50 lk. 1879] fusioonireaktsiooni mehhanismi uuriti üksikasjalikult. On näidatud, et juba püüdmisetapis moodustub pärast langeva osakese kineetilise energia täielikku hajumist topelttuumasüsteem ja ühe tuuma nukleonid kanduvad järk-järgult, kest kesta haaval, teise tuuma. See tähendab, et tuumade kestastruktuur mängib ühendituuma moodustamisel olulist rolli. Selle mudeli põhjal oli võimalik küllalt hästi kirjeldada liittuumade ergastusenergiat ja ristlõiget elementide Z = 102–112 tekkeks külmtuumareaktsioonides.
Seega seostati transuraanielementide Z = 107–112 sünteesi edenemist külmsünteesireaktsioonide “avastamisega”, mille käigus kiiritati maagilisi isotoope 208 Pb ja 209 Bi ioonidega, mille Z = 22–30. Külmtuumareaktsioonis tekkinud tuum kuumeneb nõrgalt ja jahtub ühe neutroni emissiooni tulemusena. Nii saadi esimest korda keemiliste elementide isotoobid, mille Z = 107–112. Need keemilised elemendid saadi perioodil 1978–1998. Saksamaal spetsiaalselt ehitatud kiirendis GSI uurimiskeskuses Darmstadtis. Edasine edasiliikumine raskemate tuumade poole seda meetodit kasutades osutub aga keeruliseks põrkuvate tuumade vahelise potentsiaalse barjääri suurenemise tõttu. Seetõttu rakendati Dubnas teist üliraskete tuumade tootmise meetodit. Kasutati kunstlikult saadud keemiliste elementide raskeimaid isotoope plutoonium Pu (Z = 94), americium Am (Z = 95), kuurium Cm (Z = 96), berkeelium Bk (Z = 97) ja kalifornium Cf (Z = 98). sihtmärkidena. Kiirendatud ioonideks valiti kaltsiumisotoop 48 Ca (Z = 20). Tagasilöögi tuumade eraldaja ja detektori skemaatiline vaade on näidatud joonisel fig. 12.11.
Riis. 12.11. Skemaatiline vaade tagasilöögi tuumade eraldajale, kus Dubnas tehakse üliraskete elementide sünteesi katseid.
Tagasilöögituumade magnetseparaator vähendab reaktsiooni kõrvalproduktide fooni 10 5 – 10 7 korda. Reaktsiooniproduktid registreeriti positsioonitundliku ränidetektori abil. Mõõdeti tagasilöögi tuumade energiat, koordinaate ja lennuaega. Pärast peatumist peavad kõik järgnevad signaalid tuvastatud lagunemisosakestest tulema implanteeritud tuuma peatumispunktist. Loodud tehnika võimaldas suure usaldusväärsusega (≈ 100%) luua ühenduse detektoris peatunud üliraske tuuma ja selle lagunemissaaduste vahel. Seda tehnikat kasutades ülirasked elemendid koos
Z = 110–118 (tabel 12.2).
Tabelis 12.2 on toodud üliraskete keemiliste elementide omadused, mille Z = 110–118: massiarv A, m - isomeerse oleku olemasolu isotoobis massinumbriga A, spin-paarsus JP, tuuma sidumisenergia Est, erisidemeenergia ε, neutronite eraldumise energiad B n ja prootoni B p, poolestusaeg T 1/2 ja peamised lagunemiskanalid.
Keemilistel elementidel Z > 112 ei ole veel nimetusi ja need on antud tunnustatud rahvusvahelistes tähistes.
Tabel 12.2
Üliraskete keemiliste elementide omadused Z = 110–118
| XX-A-m |
J P |
Kaal
tuumad,
MeV |
E St,
MeV |
ε,
MeV |
Bn,
MeV |
Bp,
MeV |
T 1/2 |
Lagunemisrežiimid |
|---|
| Z = 110 − darmstadtium |
|---|
| Ds-267 |
|
248787.19
|
1934.5
|
7.2
|
|
0.7
|
2,8 ac |
α ≈100% |
| Ds-268 |
0 +
|
249718.08
|
1943.2
|
7.3
|
8.7
|
1.3
|
100 ak |
α
≈
|
| Ds-269 |
|
250650.86
|
1950.0
|
7.2
|
6.8
|
1.3
|
179 ak |
α 100% |
| Ds-270 |
0 +
|
251581.97
|
1958.4
|
7.3
|
8.5
|
|
0,10 ms |
α ≈100%, SF< 0.20%
|
| Ds-270-m |
|
251583.07
|
1957.3
|
7.2
|
|
|
6,0 ms |
α >70%, IT ≤ 30% |
| Ds-271 |
|
252514.72
|
1965.2
|
7.3
|
6.8
|
2.2
|
1,63 ms |
α ≈100% |
| Ds-271-m |
|
252514.72
|
1965.2
|
7.3
|
|
|
69 ms |
IT?, α >0% |
| Ds-272 |
0 +
|
253446.46
|
1973.1
|
7.3
|
7.8
|
2.5
|
1 s |
SF |
| Ds-273 |
|
254380.32
|
1978.8
|
7.2
|
5.7
|
2.5
|
0,17 ms |
α ≈100% |
| Ds-274 |
0 +
|
255312.45
|
1986.2
|
7.2
|
7.4
|
3.0
|
2 s |
α?,
SF? |
| Ds-275 |
|
256246.44
|
1991.8
|
7.2
|
5.6
|
2.9
|
2 s |
α?
|
| Ds-276 |
0 +
|
257178.73
|
1999.1
|
7.2
|
7.3
|
3.2
|
5 s |
SF?,
α?
|
| Ds-277 |
|
258112.63
|
2004.7
|
7.2
|
5.7
|
3.1
|
5 s |
α?
|
| Ds-278 |
0 +
|
259044.92
|
2012.0
|
7.2
|
7.3
|
|
10 s |
SF?,
α?
|
| Ds-279 |
|
259978.62
|
2017.9
|
7.2
|
5.9
|
|
0,18 s |
SF ≈90%,
α ≈10% |
| Ds-281 |
|
261844.60
|
2031.0
|
7.2
|
|
|
9,6 s |
SF ≈100% |
| Z =111 − roengenium |
|---|
| Rg-272 |
|
253452.75
|
1965.5
|
7.2
|
|
0.2
|
3,8 ms |
α ≈100% |
| Rg-273 |
|
254384.34
|
1973.5
|
7.2
|
8.0
|
0.4
|
5 ms |
α?
|
| Rg-274 |
|
255317.74
|
1979.6
|
7.2
|
6.2
|
0.9
|
6,4 ms |
α ≈100% |
| Rg-275 |
|
256249.53
|
1987.4
|
7.2
|
7.8
|
1.2
|
10 ms |
α?
|
| Rg-276 |
|
257183.22
|
1993.3
|
7.2
|
5.9
|
1.5
|
100 ms |
SF?,
α?
|
| Rg-277 |
|
258115.72
|
2000.4
|
7.2
|
7.1
|
1.3
|
1 s |
α?,
SF? |
| Rg-278 |
|
259049.11
|
2006.5
|
7.2
|
6.2
|
1.8
|
4,2 ms |
α ≈100%,
SF |
| Rg-279 |
|
259981.41
|
2013.8
|
7.2
|
7.3
|
1.8
|
0,17 s |
α ≈100% |
| Rg-280 |
|
260914.80
|
2020.0
|
7.2
|
6.2
|
2.1
|
3,6 s |
α ≈100% |
| Rg-281 |
|
261847.09
|
2027.2
|
7.2
|
7.3
|
|
1 m |
α?, SF? |
| Rg-282 |
|
262780.59
|
2033.3
|
7.2
|
6.1
|
2.3
|
4 m |
SF?, α? |
| Rg-283 |
|
263712.98
|
2040.5
|
7.2
|
7.2
|
|
10 m |
SF?, α? |
| Z = 112 − koperitsium |
|---|
| Cn-277 |
|
258119.32
|
1995.5
|
7.2
|
|
2.2
|
0,69 ms |
α ≈100% |
| Cn-278 |
0 +
|
259051.20
|
2003.1
|
7.2
|
7.7
|
2.8
|
10 ms |
SF?, α? |
| Cn -279 |
|
259984.69
|
2009.2
|
7.2
|
6.1
|
2.7
|
0,1 s |
SF?, α? |
| Cn -280 |
0 +
|
260916.69
|
2016.8
|
7.2
|
7.6
|
3.0
|
1 s |
α?, SF? |
| Cn-282 |
0 +
|
262782.18
|
2030.4
|
7.2
|
|
3.2
|
0,50 ms |
SF ≈100% |
| Cn-283 |
|
263715.57
|
2036.6
|
7.2
|
6.2
|
3.3
|
4,0 s |
α ≥90%, SF ≤10% |
| Cn-284 |
0 +
|
264647.66
|
2044.1
|
7.2
|
7.5
|
3.6
|
101 ms |
SF ≈100% |
| Cn -285 |
|
265580.76
|
2050.5
|
7.2
|
6.5
|
|
34 s |
α ≈100% |
| Z=113 |
|---|
| Uut-278 |
|
|
|
|
|
|
0,24 ms |
α 100% |
| Uut-283 |
|
263719.46
|
2031.4
|
7.2
|
|
1.0
|
100 ms |
α 100% |
| Uut-284 |
|
264652.45
|
2038.0
|
7.2
|
6.6
|
1.4
|
0,48 s |
α ≈100% |
| Uut-285 |
|
265584.55
|
2045.5
|
7.2
|
7.5
|
1.4
|
2 m |
α?, SF? |
| Uut-286 |
|
266517.64
|
2051.9
|
7.2
|
6.5
|
1.4
|
5 m |
α?, SF? |
| Uut-287 |
|
267449.64
|
2059.5
|
7.2
|
7.6
|
|
20 m |
α?, SF? |
| Z=114 |
|---|
| Uuq-286 |
0 +
|
266520.33
|
2048.0
|
7.2
|
|
2.5
|
0,16 s |
SF ≈60%, α ≈40% |
| Uuq-287 |
|
267453.42
|
2054.4
|
7.2
|
6.5
|
2.5
|
0,51 s |
α ≈100% |
| Uuq-288 |
0 +
|
268385.02
|
2062.4
|
7.2
|
8.0
|
2.9
|
0,80 s |
α ≈100% |
| Uuq-289 |
|
269317.91
|
2069.1
|
7.2
|
6.7
|
|
2,7 s |
α ≈100% |
| Z=115 |
|---|
| Uup-287 |
|
267458.11
|
2048.4
|
7.1
|
|
0.5
|
32 ms |
α 100% |
| Uup-288 |
|
268390.81
|
2055.3
|
7.1
|
6.9
|
0.9
|
87 ms |
α 100% |
| Uup-289 |
|
269322.50
|
2063.2
|
7.1
|
7.9
|
0.8
|
10 s |
SF?, α? |
| Uup-290 |
|
270255.30
|
2070.0
|
7.1
|
6.8
|
0.9
|
10 s |
SF?, α? |
| Uup-291 |
|
271187.09
|
2077.7
|
7.1
|
7.8
|
|
1 m |
α?, SF? |
| Z=116 |
|---|
| Uuh-290 |
0 +
|
270258.98
|
2065.0
|
7.1
|
|
1.8
|
15 ms |
α ≈100% |
| Uh-291 |
|
271191.78
|
2071.7
|
7.1
|
6.8
|
1.8
|
6,3 ms |
α 100% |
| Uh-292 |
0 +
|
272123.07
|
2080.0
|
7.1
|
8.3
|
2.3
|
18 ms |
α ≈100% |
| Uh-293 |
|
|
|
|
|
|
53 ms |
α ≈100% |
| Z=117 |
|---|
| Uus-291 |
|
271197.37
|
2064.9
|
7.1
|
|
-0.1
|
10 ms |
SF?, α? |
| Uus-292 |
|
272129.76
|
2072.0
|
7.1
|
7.2
|
0.3
|
50 ms |
SF?, α? |
| Z=118 |
|---|
| Uuo-294 |
0 +
|
|
|
|
|
|
1,8 ms |
α ≈100% |
Joonisel fig. Joonisel 12.12 on näidatud kõik teadaolevad sünteesireaktsioonides saadud raskeimad isotoobid Z = 110–118, mis näitab eksperimentaalselt mõõdetud poolestusaega. Siin on näidatud ka stabiilsussaare teoreetiliselt ennustatud asukoht (Z = 114, N = 184).
Riis. 12.12. Elementide N-Z diagramm Z = 110–118.
Saadud tulemused viitavad selgelt isotoopide stabiilsuse suurenemisele, kui nad lähenevad topeltmaagilisele tuumale (Z = 114, N = 184). 7–8 neutroni lisamine tuumadele, mille Z = 110 ja 112, suurendab poolestusaega 2,8 as-lt (Ds-267) ≈ 10 s-ni (Ds-168, Ds 271). Poolväärtusaeg T 1/2 (272 Rg, 273 Rg) ≈ 4–5 ms pikeneb kuni T 1/2 (283 Rg) ≈ 10 min. Elementide Z = 110–112 raskeimad isotoobid sisaldavad ≈ 170 neutronit, mis on maagilisest numbrist N = 184 veel kaugel. Kõik raskeimad isotoobid, mille Z > 111 ja N > 172, lagunevad valdavalt selle tulemusena.
α-lagunemine, spontaanne lõhustumine – haruldasem lagunemine. Need tulemused on hästi kooskõlas teoreetiliste ennustustega.
nimelises tuumareaktsioonide laboris. G.N. Flerov (Dubna) sünteesis elemendi, mille Z = 114. Reaktsiooni kasutati
289 114 tuuma identifitseerimine viidi läbi α lagunemise ahela abil. Isotoobi poolestusaja eksperimentaalne hinnang 289 114 ~30 s. Saadud tulemus on hästi kooskõlas eelnevalt tehtud arvutustega.
Elemendi 114 sünteesil reaktsioonis 48 Cu + 244 Pu täheldati kolme neutroni aurustumisel kanalis isotoopide maksimaalset saagist Z = 114. Sel juhul oli liittuuma 289 114 ergastusenergia 35 MeV.
Reaktsioonis 248 Cm + 48 Ca → 296 116 moodustunud 296 116 tuumaga teoreetiliselt prognoositud lagunemiste järjestus on näidatud joonisel 12.13.
Riis. 12.13. Tuuma lagunemise diagramm 296 116.
Isotoop 296 116 jahtub nelja neutroni emissiooni tulemusena ja muutub isotoobiks 292 116, mis seejärel 5% tõenäosusega kahe järjestikuse e-püüdmise tulemusena muutub isotoobiks 292 114. α lagunemise (T 1/2 = 85 päeva ) isotoop 292 114 muutub isotoobiks 288 112. Kanali kaudu toimub ka isotoobi 288 112 moodustumine
Mõlemast ahelast tuleneva lõpliku tuuma 288 112 poolestusaeg on umbes 1 tund ja see laguneb spontaanse lõhustumise teel. Ligikaudu 10% tõenäosusega saab isotoobi 288 114 α-lagunemise tulemusena tekkida isotoop 284 112 Eeltoodud perioodid ja lagunemiskanalid saadi arvutamise teel.
Joonisel fig. Joonisel 12.14 on kujutatud isotoobi 288115 järjestikuste α-lagunemiste ahel, mõõdetuna Dubnas tehtud katsetes. ER on asenditundlikku ränidetektorisse siirdatud tagasilöögi tuuma energia. Kolmes katses võib täheldada α-lagunemise poolestusaegade ja energiate head kokkulepet, mis näitab üliraskete elementide tuvastamise meetodi usaldusväärsust α-osakeste spektrite mõõtmise abil.
Riis. 12.14. Dubnas tehtud katsetes mõõdetud isotoobi 288115 järjestikuste α-lagunemiste ahel.
Reaktsioonis sünteesiti kõige raskem laboris toodetud element, mille Z = 118
48 Ca + 249 Vrd → 294 118 + 3n.
Coulombi barjääri lähedal asuvate ioonide energiate juures täheldati kolme elemendi 118 moodustumise juhtu. Ränidetektorisse siirdati 294 118 tuuma ja täheldati järjestikuste α lagunemiste ahelat. Elemendi 118 moodustamise ristlõige oli ~2 pikobarni. Isotoobi 293118 poolestusaeg on 120 ms.
Joonisel fig. Joonisel 12.15 on kujutatud isotoobi 293 118 järjestikuste α-lagunemiste teoreetiliselt arvutatud ahel ja näidatud α-lagunemise tulemusena tekkinud tütartuumade poolestusajad.
Riis. 12.15. Isotoobi 293 118 järjestikuste α-lagunemiste ahel.
Toodud on α-lagunemise tulemusena tekkinud tütartuumade keskmised eluead.
Analüüsides erinevaid võimalusi üliraskete elementide tekkeks reaktsioonides raskete ioonidega, tuleb arvestada järgmiste asjaoludega.
- On vaja luua tuum, mille neutronite ja prootonite arvu suhe on piisavalt suur. Seetõttu tuleb langevateks osakesteks valida suure N/Z-ga rasked ioonid.
- Vajalik on, et tekkiv liittuum oleks väikese ergastusenergia ja väikese nurkimmentiga, kuna vastasel juhul väheneb lõhustumisbarjääri efektiivne kõrgus.
- On vaja, et saadud tuum oleks sfäärilise kujuga, kuna isegi väike deformatsioon viib üliraske tuuma kiire lõhustumiseni.
Väga paljutõotav meetod üliraskete tuumade tootmiseks on sellised reaktsioonid nagu 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es. Joonisel fig. Joonisel 12.16 on näidatud hinnangulised ristlõiked transuraanielementide tekkeks 248 Cm, 249 Cf ja 254 Es sihtmärkide kiiritamisel kiirendatud 238 U ioonidega. Nendes reaktsioonides on juba saadud esimesed tulemused ristlõigete kohta elementide tekkeks, mille suurus on Z > 100. Uuritavate reaktsioonide saagiste suurendamiseks valiti sihtpaksused nii, et reaktsioonisaadused jäid sisse sihtmärk. Pärast kiiritamist eraldati sihtmärgist üksikud keemilised elemendid. Mitme kuu jooksul saadud proovides registreeriti α-lagunemissaadused ja lõhustumisfragmendid. Kiirendatud uraaniioone kasutades saadud andmed näitavad selgelt raskete transuraanielementide saagise suurenemist võrreldes kergemate pommitavate ioonidega. See asjaolu on üliraskete tuumade ühinemise probleemi lahendamiseks äärmiselt oluline. Vaatamata raskustele asjakohaste eesmärkidega töötamisel, näivad prognoosid kõrge Z suunas liikumise kohta üsna optimistlikud.
Riis. 12.16. Transuraanielementide moodustumise ristlõigete hinnangud reaktsioonides 238 U ja 248 Cm, 249 Cf ja 254 Es
Viimaste aastate edusammud üliraskete tuumade valdkonnas on olnud hämmastavalt muljetavaldavad. Kõik katsed stabiilsuse saart avastada on aga seni ebaõnnestunud. Tema otsingud jätkuvad intensiivselt.
Aatomituumade kesta struktuur mängib üliraskete tuumade stabiilsuse suurendamisel olulist rolli. Maagilised numbrid Z ≈ 114 ja N ≈ 184 võivad nende olemasolu korral kaasa tuua aatomituumade stabiilsuse olulise suurenemise. Samuti on märkimisväärne, et üliraskete tuumade lagunemine toimub α-lagunemise tagajärjel, mis on oluline uute üliraskete tuumade tuvastamise ja tuvastamise eksperimentaalsete meetodite väljatöötamiseks.
|
Kemoteraapia "keemiaajastu" sai alguse keemiaravi arengust
töötlev tööstus. Geniaalne analüüs
Marx ja Lenin näitavad meile, kuidas see protsess toimus
kapitalismi arendamine tööstuses: lihtsast koostööst
tööjõud tööstuse kaudu (16.-7. sajandil).
18. sajandi lõpus ja 19. sajandi alguses läks üle kapitalistlikule
tehas, st suuremahuline masinatootmine.
Käsitöö asendati masintööga.
Aurumasinad, raudtee- ja veetranspordi arendamine
aurutransport, masinketramine, uued meetodid
malm ja teras - kõik see põhjustas revolutsiooni tööstuses.
Kätte on jõudnud tööstusrevolutsiooni ajastu.
Keemiateadus suutis vaevu mehaanikateaduse nõudmistega sammu pidada
tööstusele. Teooria vallas on see teadus teinud
suur samm edasi 18. sajandi keskel.
Teadusliku keemia ja termodünaamika aluse pani meie
kuulus kaasmaalane Lomonosov.
1748. aastal sõnastas Lomonosov esmakordselt kuulsas kirjas matemaatik Eulerile, Venemaa Teaduste Akadeemia liikmele.
aine ja liikumise püsivuse seadus. Tema
kuulub tähtsuselt teise teenete hulka: ta edutas
idee vajadusest uurida aatomi- ja aatomiprobleemi
aine molekulaarstruktuur, sest
kõigi kehade omadused, nende keemiline ja füüsikaline olemus.
≪ ...Keemia,” kirjutas Lomonosov oma Wordis keemia eelistest,
Esimene juht on sisemuse paljastamises
kehade saalid, mis esimesena tungivad sisemistest peidupaikadest
keha, esimene võimaldab teil tutvuda kehaosadega ja ≫ .
≪ Keemia laiutab oma käed inimlikele asjadele
≫ - selle sõnaga lõpetas ta selle ühe lõigu
≪Sõnad≫. ≪ Piisab pidevast kehade sünnist ja hävitamisest
räägib kõnekalt kehakeha liikumisest≫, kirjutas
surnud, liikuda taimedes - elus ja surnud, mineraalides
või anorgaanilises, seega kõiges≫.
Kudumise tootmise mehhaniseerimine on tekitanud vajaduse
revolutsioonid kalikotrüki ja -värvimise mehaanikas ja keemias
äri, metallide töötlemine, nende karastamine
keemiliste elementide sügav sekkumine protsessi
Kahtlemata kaasaegse keemia peamised saavutused
teadus võlgneb kolmele hiilgavale vene keemikule – Nikolaile
Nikolajevitš Zininile, Aleksander Mihhailovitš Butlerov I
Dmitri Ivanovitš Mendelejev.
Kaasani ülikooli professor N. N. Zinin 1841. aastal
saadakse keemilise sünteesi teel tsüklilisest ühendist
nitrobenseenaniliin on lähteprodukt, millest
Töötlemisel saadakse kümneid erinevaid värvaineid.
Enne seda valmistati taimsetest saadustest värve.
Zininit peetakse õigusega isaks nn
sünteetiline keemia.
Kui Zinin poleks midagi enamat teinud kui teisendanud
nitrobenseeni aniliiniks, siis oleks tema nimi lisatud
teaduse ajalugu kui suurima keemiku nimi. Aniliini süntees
avas keemia- ja meditsiinitööstuses uue ajastu.
Töödeldes aniliini vesinikkloriidhappe, metüülalkoholiga,
fosgeeni ja muid reaktiive, saate väga
suur hulk värvaineid kangastele. Rohkem kui kakssada värvainet
aastast toodetud Nõukogude keemiatööstuses
värvitu aniliin. Tootmisel kasutatakse aniliini
filmid, samuti värvifilmide ilmutajad. Aniliinist
toodab ainet, mis kiirendab vulkaniseerimisprotsessi
kummist. Toodetakse üle saja ravimi
praegu, sealhulgas streptotsiid ja sulfoonamiidid,
on aniliini derivaadid.
Veel 18. sajandil nägi Lomonossovi selge mõistus selle tähtsust ette
keemia meditsiini jaoks: ≪ arst, kellel puuduvad piisavad teadmised keemiast
ei saa olla täiuslik...≫ ; ≪ lootus ainult kemikaalidele
võimalik parandada arstiteaduse puudujääke...≫ .
aastal tegi Zinini järglane A. M. Butlerov
orgaaniliste keemiliste ühendite struktuuri õpetus.
Veennud aatomite reaalsuses, seadis Butlerov eesmärgi
väljendada keemilisi sidemeid aatomite vahel täpsetes valemites,
moodustades orgaanilise ühendi molekuli. Butlerov
uskus, et kasutades on võimalik välja selgitada molekulide struktuur
füüsikaliste meetodite ja keemiliste transformatsioonide kaudu.
Seda teed järgides töötas ta välja oma keemiateooria
orgaaniliste ühendite struktuur. Pärast järjekindlaid katseid
butüülalkoholidega Butlerov tegi kindlaks, et üks ja
sama arv teatud aatomeid (näiteks süsinik,
vesinik ja hapnik), mis on ahelühenduses,
saab toota erinevaid tooteid ja millised on saadud omadused
keemiatooted sõltuvad nende valmistamise järjekorrast
elemendid on omavahel ühendatud. See kasvas nagu number
võimalikud kombinatsioonid uute keemiliste ainete sünteesil,
ja saadud ravimite arv
keemilise sünteesi teel.
19. sajandi suurim avastus on perioodiline seadus
Mendelejev -. viis karmi korra kehtestamiseni ja
keemiliste elementide mustrid. Selle mõõt
aatommassist sai muster. Paljud keemiaravi ravimid
minevikus avastati juhuslikult. Kuid teadus on juhuslikkuse vaenlane.
Teaduse arenedes tundusid paljud asjad salapärased
ja arusaamatuks, sai selgeks ja loomulikuks.
Mendelejevi perioodiline seadus pani kõik keemilised
teaduse ja eriti keemiaravi tugeval teaduslikul alusel.
"Enne perioodilist seadust," kirjutas Mendelejev, ". lihtne
kehad esindasid vaid fragmentaarseid juhuslikke nähtusi
loodus: uusi polnud põhjust oodata, aga jällegi
nende omadustest leitud olid täiesti ootamatu uudsus.
Perioodiline seaduslikkus oli esimene, mis selle võimalikuks tegi
näha elemente, mida pole veel avastatud, nii kaugelt, et see pole võimalik
keemiline nägemine relvastatud selle mustriga kuni
poorid ei ulatunud ja samal ajal uued, varem avastatud elemendid,
joonistati terve hulga omadustega ≫ 1.
Pole ime, et Engels iseloomustas teaduslikku ettenägelikkust
Mendelejev kui teaduslik saavutus. See oli tõeliselt silmapaistev
keemiliste nähtuste teaduse võit, võit, mis võimaldas
inimkond asuma püsivale vabanemise teele
juhuse jõust ja loodusjõudude alistamisest. Perioodiline
Perioodiline süsteem võimaldas leida terviku
rühm keemilisi elemente, mis on üksteise lähedal, kasulikud
paljude haiguste (arseen, elavhõbe, antimon) raviks.
Need elemendid ilmusid teadlastele 19. sajandi lõpus kui
oleks kullakaevandus. Samal ajal kasutasid teadlased täielikult
Zinini keemilise sünteesi põhimõte ja Butlerovi kombinatsioonid
aatomite ja molekulide paigutuses.
Sünteetiliste materjalide tootmisega tegelevate meditsiiniteadlaste hulgas
narkootikume, suurim edu langes Ehrlichile.
Ehrlichi kogu elu oli pühendatud visale teostusele
üks idee – saadud keemilise ühendiga
keha kahjustamata.
Oluline on rõhutada, et seda mõtet väljendati 1891. aastal
keemiaravi asutaja D. L. Romanovsky. Ta kirjutas,
mida ta peab ideaalseks ravimiks ≪ aine, mis
haigesse kehasse süstimine põhjustab kõige vähem kahju
viimast ja põhjustab suurimat hävitavat muutust
kahjustav aine≫. Romanovsky aimas Earley ideed
ha "võlukuulidest", mis vaenlasi kergesti tabavad. Romanovski
oli esimene, kes tegi täpsete vaatluste põhjal kindlaks,
keemiaravi kõige olulisem seadus on otsene toimemehhanism
keemiline ravim haiguse tekitaja vastu.
≪ Kiniin, kui seda viiakse malaariahaige organismi piisavas koguses
kergesti jälgitavad hävitavad muutused, peamiselt
pilt – selle tuum, miks tuleks seda abinõu tõeseks pidada
spetsiifiline ravim malaaria vastu≫.
kajastub selle malaariaravimi spetsiifilisus - haiguse olemusele suunatud toime tegelik spetsiifilisus,
Romanovski tõstatas esimesena ≪ radikaalse tegevuse küsimuse
≫ keemiaravi ravimid patogeenide vastu või, nagu ta ütles,
≪ tootjad≫ haigus. Nii et tema oli algataja
ideid suurepäraseks steriliseerivaks teraapiaks.
Kui kiniin on looduses olemas, siis põhjendatud
inimkeha jaoks, siis peavad olema teised
sarnased ained, mida saab kasutada teiste haiguste vastu võitlemiseks.
19. sajandi lõpus jätkas keemiateadus oma tegevust
võidurongkäik, mida alustas Lomonossov ja lõpetas
Zinin, Butlerov ja Mendelejev.
Ajakirjad täitusid uue ja huvitavaga
teateid keemia vallutamisest.
Samas, kust alustada? Milline aine juba saadud sadadest
keemiliselt saab kasutada sünteesiks
keemiaravi?
Veel üliõpilasena kordas Ehrlich tuntud katset
Kiievi professor Geibel, kes tõestas, et millal
Pliimürgituse korral jaotub see metall ebaühtlaselt
kehas: mõnes elundis koguneb plii märgatavalt
koguseid, kuid seda ei ole võimalik tuvastada ka kõige peenemaga
reaktiivid. See tähendab, et keemilistel ainetel on
valikuline tegevus, otsustas Ehrlich.
Ehrlich aga loobus katsetest pliiga, sest
Silmades ei erinenud mürgitatud rakud tervetest.
Ta otsustas metüleensinise värviga, sest see
on jälgimiseks mugavam ja soovitatakse malaariat ravida
metüleensinine. See ravi andis mõningaid tulemusi.
Ehrlich sai neilt julgustust ja hakkas oma katseid laiendama.
kitsas sabaga leht, mis kutsub esile hobuseid
hiired ja põhjustas neile surmava haiguse.
Erlich istus laboris maha ja hakkas värve kontrollima
nakatunud hiired. See oli võib-olla lihtsustatud viis,
kuid need olid teadusliku keemiaravi esimesed sammud. Raske
viivitamatult kindlaks teha, millist värvi loomade tingimustes on
Üks värv muutis hiired šenilliks, teine muutis nad kollaseks ja
sabaga trüpanosoomid vedelesid ikka veel vereringes
hiired ja tappis nad. Värvidega ei tulnud midagi välja.
Loodusteaduses sünnivad “kuldsed tõeterad”.
≪ tuhandetest tonnidest töödeldud maagist≫. Peate selle lihtsalt avama
mis tahes abinõu ja siis keemik tükeldab selle, lisage
hape või leelis, ühendage reagentidega, määrake aatom
kaalu, testib seda haigete loomade peal ja siis inimeste peal...
Ja siis ilmuvad terapeutiliste keemiaravi ravimite tabelisse
uus elupäästev vahend.
Ratsionaalse keemiaravini oli raske läbi saada.
Oli vaja otsida kompassi, mis peaks õigele viima
tee. Tuli otsida mustreid...
Ja siis ühel päeval oma kabinetis istudes luges Erlich sisse
keemiaajakirja viimane number, mis käsitleb uut patenteeritud
tähendab. Seda nimetati "atoksüüliks", mis tähendab mittetoksilist.
Selle ravimi testimist on alanud hiirtel, kes on nakatunud
trüpanosoomid.
Pärast sadu katseid võis märkida, et atoksüül
tegelikult ravib hiiri.
Kuid mõned hiired surid siiski. Seetõttu mitte
Nii et atoxil on juba kahjutu.
Ehrlich otsustas selle kahjutuks muuta. See toode oli väärt
et sellega tööd teha.
Atoksüül sisaldas sama benseenitsüklit kui
ja mõnes värvitoonis.
Benseenitsükkel on kuus omavahel seotud süsinikuaatomit.
ühes ringis. Kuid sellele lisati arseenoksiidi.
Ilmselgelt muutis see ravimi terveks. Arseen – tuntud
mürk, kuid kombineerituna benseenirõngaga
Selgus, et see oli keemiaravi ravim.
Seda mürki oli aga vaja rohkem “õilistada”, keerates
see muutub veelgi turvalisemaks ja samal ajal võimsamaks
vahend patogeenide vastu.
atoksüül, nad ütlesid, et atoksüüli pole võimalik muuta, see on seal
laguneb laiali. Ehrlichil õnnestus aga seda ravimit modifitseerida
sadades arseenipreparaatides, häirimata
benseeni ja arseeni kombinatsioonid.
Ta töötas oma laboris kaks aastat, kuni ta
avastas vahendi, mis vere täielikult puhastas
hiired metsikutest trüpanosoomidest, mis nad tapsid. Samas uus
Toode osutus hiirtele kahjutuks. Nad talusid seda hästi
≪ 606≫ või salvarsan, see oli uue ravimi nimi,
sest ta oli atoksüüli 606. variant. See ravim oli
parima keemilise sünteesi produkt ja selle valmistamine
oli seotud plahvatus- ja tulekahjuohuga
reaktsioonis osaleb suur hulk ühendeid
eeterlikud aurud.
Ja mis kõige tähtsam, oli võimalik kindlaks teha, et ravimit on vaja
hoida õhuvabas ampullis – õhu segunemine teeb
see on mürgine.
See oli ravim, mis kandis keemilist nime: dioc-
Si-diamino-arsenobenseen-divesinikkloriid.
Kuid siis juhtus üks oluline sündmus.
Vahetult enne Ehrlichi uurimistööd kuulus teadlane Shaw.
Dean avastas süüfilise põhjustaja, spirochete pallidum, mis esineb
trüpanosoomide perekonnast.
Kuid Erlich arvas, et hobuste juures ei saa peatuda
trüpanosoomid, on vaja mõjutada spiroheeti,
mõjutades inimest.
Siiski ei läinud ta kohe inimeste peale üle; ta nakatus süüfilisega
küülikuid ja raviti neid seejärel ravimiga ≪ 606≫. Pärast
mitu infusiooni ei jätnud küülikutele ühtegi järele
spiroheedid. Ravimi annused töötati välja ka küülikutel.
Ehrlich tootis veel 308 ühendit ja sai täiuslikuma
ravim -≪ 914≫ (neosalvarsan). See ravim
lahustatud 5 kuupsentimeetris vees. Tema tutvustus
kehasse osutus veelgi ohutumaks: oli reaktsioone
Ravimid säilitasid siiski mõned mürgised omadused.
Mõnedel patsientidel, eriti kui manustatakse suuri annuseid,
ravimid ≪ 606≫ ja ≪ 914≫ põhjustasid ajupõletikku,
teadvusekaotus, palavik, nahaverejooksud.
Ehrlichi vaenlased ajasid uute ravimite peale lärmi.
Need tekitasid Erlichile palju tüli.
Kui Ehrlichi ravimeid testiti suure hulga peal
patsientidel, selgus, et neil on toksiline toime
äärmiselt haruldane.
Kogu maailm on mõistnud uute tööriistade tohutut tähtsust.
Süüfilis on lakanud olemast kohutav haigus. Ravi andis
suurepärased tulemused; patsientide haavandid kadusid pärast seda
mitu infusiooni.
Ehrlich otsustas kaotada korduva palaviku spiroheedi,
seotud süüfilise spiroheediga.
Sel ajal täheldati seda mõnes Venemaa linnas
korduva palaviku puhangud. Vene arstid Yu Iversen
Petersburg ja P.K Galler Saratovis tegid julge otsuse
ja esimene maailmas seadis uue laiaulatusliku testi
ravim retsidiveeruva palavikuga patsientidele.
Ravi mõju oli hämmastav: pärast patsiendi
temperatuuril 40° valati pool grammi Ehrlichi oma
ravim, 14-6 tunni pärast algas kõige tugevam higi ja
temperatuur langes täielikult. Patsient paranes täielikult.
Tema keha vabanes täielikult spiroheetidest.
Eks see ole teadlaste unistuste täitumine suurest steriliseerimisest
Pärast mitut aastat salvarsani kasutamist, vene teadlased
leidis, et pärast salvarsani infusioone on
vaid väikesed reaktsioonid, kuid tekivad surmavad tüsistused
äärmiselt harv (üks surm 100 000 infusiooni kohta).
Ravimi kvaliteedi parandamine, õige määramine
annused ja täpsed vastunäidustused, kirjutas 1916-917
aastat, meie teadlased G. I. Bogrov ja V. V.
uus - viib selleni, et see abinõu saab täielikult
ohutu.
Edasijõudnud Venemaa keemikuteadlased ja arstid varsti
pärast Ehrlichi avastust seadsid nad endale ülesandeks teha
kodumaine salvarsan.
Keemik V. A. Smirnov V. K. Fereini farmaatsialaboris
Juba 1914. aastal seda tüüpi hea, mittetoksiline ravim
salvarsana. Selle ainus puudus oli veidi vähenenud
hiired, tootjad Ya. G. Shereshevsky, S. L. Bogrov,
S. S. Usoltsev jt, uus ravim, mis sai nimeks ≪ ben-
Zarsan≫ hakati kliinikutes kasutama patsientide raviks. Professor
T. P. Pavlov, G. I. Meshchersky ja V. V. Ivanov mitmetes avaldatud artiklites
aastatel 1916-917 “Vene arstis”, “Meditsiiniajalehes” ja
≪Russian Journal of Skin and Venereal Diseases≫, nad andsid teavet esimese venekeelse
salvarsana suurepärane ülevaade.
Seejärel, alates 1916. aastast, korraldati masstootmine tehases
Vene salvarsani tootmine. Seda lavastust juhtis kuulus
Vene keemik P. F. Ryumshin, kes töötas välja üldtunnustatud originaali
Salvarsaani sünteesi tehnoloogia.
Samaaegselt Smirnoviga vene salvarsan (nime all ≪ ar-
Ol≫) sünteesisid 1914. aastal Moskva keemikud I. I. Ostromyslen-
skiy ja S.S. Kelbasinsky.
Aastal 1915 "Venemaa naha- ja suguhaiguste ajakirjas"
Bogrovi ja Meshchersky kohta oli selle kohta väga soodne ülevaade
ravim.
Pärast Suurt Sotsialistlikku Oktoobrirevolutsiooni see asutati
Vene salvarsaani (novarsalan, novarsol) tootmine tehases
Kahekümnendal sajandil olid perioodilise tabeli peamiste alarühmade elemendid vähem populaarsed kui need, mis paiknesid tütaralarühmades. Liitium, boor ja germaanium sattusid oma kallite naabrite – kulla, pallaadiumi, roodiumi ja plaatina – varju. Muidugi tuleb tunnistada, et põhialarühmade elementide klassikalisi keemilisi omadusi ei saa võrrelda kiirete ja elegantsete protsessidega, milles osalevad siirdemetallikompleksid (nende reaktsioonide avastamise eest on antud rohkem kui üks Nobeli preemia) . 1970. aastate alguses valitses keemikute seas üldiselt arvamus, et peamiste alarühmade elemendid on juba paljastanud kõik oma saladused ja nende uurimine oli tegelikult ajaraisk.
Varjatud keemiline revolutsioon
Kui selle artikli autor oli üliõpilane (ta sai Kaasani ülikooli diplomi 1992. aastal), õppis ta koos paljude tema klassikaaslastega keemiat. lk-elemendid tundusid kõige igavam lõik. (Pidage meeles s-, lk- Ja d-elemendid on need, mille valentselektronid on vastavalt hõivatud s-, lk- Ja d-orbitaalid.) Meile räägiti, mis kujul need elemendid maapõues eksisteerivad, õpetati nende eraldamise meetodeid, füüsikalisi omadusi, tüüpilisi oksüdatsiooniastmeid, keemilisi omadusi ja praktilisi rakendusi. Kahekordselt igav oli neil, kes läbisid keemiaolümpiaadid ja õppisid kogu selle kasuliku teabe juba koolilapsena. Võib-olla seepärast ei olnud meie ajal anorgaanilise keemia osakond eriala valikul eriti populaarne - me kõik püüdsime pääseda orgaanika või organoelementide spetsialistide juurde, kus räägiti keemiasse saabunud siirdemetallide ajastust, mis katalüüsis kõike mõeldavat. ja ainete mõeldamatud muundumised.
Sel ajal polnud veel arvuteid ega internetti, saime kogu teabe ainult abstraktsetest keemiaajakirjadest ja mõnest välismaisest ajakirjast, mida meie raamatukogu tellis. Ei meie ega meie õpetajad teadnud, et 1980. aastate lõpus olid põhialarühmade elementide keemias juba märgatavad esimesed renessansimärgid. Siis avastasid nad, et on võimalik saada eksootilisi vorme lk-elemendid - räni ja fosfor vähekoordineeritud ja väheoksüdeeritud olekus, kuid samal ajal võimelised moodustama toatemperatuuril üsna stabiilseid ühendeid. Kuigi nende praktilisest kasutamisest tol ajal ei räägitud, näitasid esimesed edukad näited nende ainete sünteesist, et põhialarühmade elementide keemiat alahinnati veidi ja võib-olla saabub aeg, mil lk-elemendid saavad varjust välja tulla d- ja isegi f-elemendid. Lõpuks nii juhtuski.
1981. aastat võib pidada pöörde alguspunktiks põhialarühmade elementide poole. Tollal ilmus koguni kolm teost, mis lükkasid ümber mõtte, et stabiilne kaksiks- või kolmikside saab tekkida vaid siis, kui üks selle keemilise sideme partneritest (või veel parem, mõlemad) on teise perioodi element. Selle "kaksiksidemete reegli" lükkas esimesena ümber Robert West Wisconsini ülikoolist, kelle rühmas sünteesiti esimestena stabiilse sileeni, räni-räni kaksiksidemega ühendit, alkeenide raskemat analoogi, mis on kõigile tuttav. orgaanilisest keemiast ( Teadus, 1981, 214, 4527, 1343–1344, doi: 10.1126/teadus.214.4527.1343). Varsti pärast seda teatasid Tokyo ülikooli teadlased Masaaki Yoshifuji juhtimisel fosfor-fosfor kaksiksidemega ühendi sünteesist ( , 1981, 103, 15, 4587–4589; doi:10.1021/ja00405a054). Samal aastal suutis Gerd Becker Stuttgarti ülikoolist saada stabiilse fosfaalkiini, fosfor-süsinik kolmiksidemega ühendi, mida võib pidada karboksüülhappenitriilide fosforit sisaldavaks analoogiks ( Zeitschrift für Naturforschung B, 1981, 36, 16).
Fosfor ja räni on kolmanda perioodi elemendid, nii et keegi ei oodanud neilt selliseid võimeid. Viimases ühendis on fosfori aatom koordinatiivselt küllastumata ja see võimaldas loota, et see või selle analoogid leiavad kasutust katalüsaatorina. Lootuse põhjuseks oli see, et katalüsaatori põhiülesanne on kontakti saada aktiveerimist vajava substraadi molekuliga, selleks on võimelised vaid need molekulid, millele reaktiiv kergesti ligi pääseb, ja enamikule keemikutele tuttavates fosfaatides on fosforiaatom; , mis on ümbritsetud neljast rühmast, ei saa seda kuidagi ligipääsetavaks keskuseks nimetada.
Peaasi on mahuline keskkond
Kõik kolm 1981. aastal avaldatud sünteesi õnnestusid, kuna nende uutes eksootilistes ühendites põhialarühma elemente ümbritsevad asendajad valiti õigesti (siirdemetallide keemias nimetati asendajaid ligandideks). Westi, Yoshifuji ja Beckeri saadud uutel derivaatidel oli üks ühine joon – peamiste alarühmade elementidega seotud mahukad ligandid stabiliseerisid räni või fosforit madala koordinatsiooniga olekus, mis muudel asjaoludel ei oleks stabiilne. Massilised asendajad kaitsevad räni ja fosforit õhus oleva hapniku ja vee eest, samuti takistavad neil sisenemast disproportsioonireaktsiooni ja omandamast tüüpilisi oksüdatsiooniastmeid (räni ja fosfori puhul vastavalt +4 ja +5) ja koordinatsiooninumbreid (neli mõlemad elemendid). Seega stabiliseeris sileeni neli suuremahulist mesitüülrühma (mesitüül on 1,3,5-trimetüülbenseen) ja fosfaalküüni mahukas tert-butüülasendusrühm.
Kui sai selgeks, et mahukad ligandid stabiliseerivad ühendeid, milles lk-elemendid on madala oksüdatsiooniastmega ja/või madala koordinatsiooniarvuga, hakkasid teised teadlased tegelema põhialarühmade elementide uute, ebatavaliste derivaatide hankimisega. Alates 2000. aastatest peaaegu igas numbris Teadus(ja alates ajakirja ilmumisest 2009. aastal Looduskeemia- peaaegu igas numbris) kajastatakse mõnda eksootilist kombinatsiooni põhialarühmade elemendiga.
Seega ei osanud veel hiljuti keegi arvata, et on võimalik saada ja iseloomustada stabiilseid silüleene – räni sisaldavaid karbeenide ekvivalente.
Karbeenid on väga reaktiivsed liigid, milles kahevalentsel ja topeltkoordineeritud süsinikuaatomil on kas elektronide paar (stabiilsem singlettkarbeen) või kaks eraldi paarita elektroni (reaktiivsem kolmikkarbeen). 2012. aastal kirjeldasid Cameron Jones Austraalia Monashi ülikoolist ja tema kolleegid Oxfordist ja University College Londonist esimest silüleeni singletti – selles sisalduvat kahevalentset räni stabiliseerib mahukas booriligand ( American Chemical Society ajakiri, 2012, 134, 15, 6500–6503, doi: 10.1021/ja301042u). Silüleeni saab eraldada kristalsel kujul ja on tähelepanuväärne, et see püsib stabiilsena temperatuuril kuni 130 °C. Kuid lahuses karbeeni räni analoog dimeriseerub, moodustades sileeni või sisestatakse alkaanide C-H sidemetesse, taasesitades selle karbeeni analoogide keemilised omadused.
Keemikud jätkavad uute orgaaniliste ühendite hankimist, mis sisaldavad põhialarühmade elemente. Eelkõige püüavad nad asendada tuntud struktuuris teise perioodi elementi vanema perioodi sarnase elemendiga (see Chemoscope'i number räägib ühe esimese sünteesitud orgaanilise fosforit sisaldava analoogi valmistamisest ained). Teine suund on natuke nagu haruldaste markide kogumine, ainult markide asemel on keemilised struktuurid. Näiteks 2016. aastal üritas Oxfordist pärit Alexander Hinz saada tsüklit, mis sisaldas nelja erineva pniktogeeni aatomeid (peamise alarühma 5. rühma elemendid lämmastikust vismutini). Tal ei õnnestunud probleemi täielikult lahendada – lineaarse struktuuriga molekul ei sulgunud tsüklisse. Kuid unikaalse Sb-N-As = P ahelaga molekul, sealhulgas neli viiest, on samuti muljetavaldav lk- lämmastiku alarühma elemendid ( Chemisrty. Euroopa ajakiri, 2016, 22, 35, 12266–12269, doi: 10.1002/chem.201601916).
Muidugi ei saa põhialarühmade elementide eksootiliste derivaatide sünteesist rääkida ainult kui “keemilisest kogumisest”, kuna vanema perioodi elemente sisaldavate tuntud orgaaniliste ühendite analoogide saamine on kindlasti oluline struktuuriteooriate selgitamiseks. keemilistest sidemetest. Muidugi pole see keemikute huvi ainus põhjus. Soov leida valdkondi, kus neid aineid saaks praktikas kasutada, on just peamiste alarühmade elementide keemia renessansi põhjus.
Veel 1980. aastatel, pärast esimeste ainete sünteesi, mille puhul täheldati madalat koordinatsiooni lk-elemendid, lootsid keemikud, et sellised koordineerivalt küllastumata ühendid suudavad katalüüsida paljusid reaktsioone samamoodi nagu siirdemetallide kompleksid. Oleks väga ahvatlev vahetada kallid plaatina- ja pallaadiumiühendid molekulide vastu, mis sisaldavad ainult põhialarühmade elemente. Teave juba sellel aastatuhandel ilmunud ebatavaliste ühendite omaduste kohta lk-elemendid kinnitasid teoreetilisi ennustusi. Selgus, et paljud neist aktiveerivad süsivesinikke, molekulaarset vesinikku ja süsinikdioksiidi.
Miks on siirdemetallid halvad?
Näib, miks arendada uusi katalüsaatoreid protsesside jaoks, mida siirdemetallide derivaadid on pikka aega suurepäraselt kiirendanud? Lisaks ei seisa siirdeelementide metallorgaaniline keemia paigal – kogu aeg avastatakse reaktsioonivõime uusi tahke d-elemendid. Kuid vääris siirdemetallidel on oma puudused. Esiteks hind: kõige tõhusamad orgaaniliste ja organoelementide ühendite muundamise katalüsaatorid on roodiumi, plaatina ja pallaadiumi kompleksid. Teine raskus on plaatina ja pallaadiumi looduslike varude ammendumine. Lõpuks on veel üks plaatina- või pallaadiumkatalüsaatorite probleem kõrge toksilisus. See kehtib eriti ravimite hankimisel, kuna nende hinda tõstab oluliselt aine puhastamise hind isegi siirdemetallide jälgedest. Üleminek uutele katalüsaatoritele vähendab vähemalt oluliselt raviaine maksumust ja võib-olla lihtsustab sihtreaktsiooniprodukti puhastamist.
Peamiste alarühmade elementidel põhinevate katalüsaatorite kasutamine võib pakkuda täiendavaid eeliseid. Seega on võimalik, et mõned teadaolevad reaktsioonid leiavad aset leebemates tingimustes, mis tähendab, et on võimalik säästa energiat. Näiteks 1981. aastal näitas Jones oma esimese sileeni sünteesi ja omadusi käsitlevas töös, et räni-räni kaksiksidemega ühend võib aktiveerida vesinikku isegi toatemperatuurist madalamal temperatuuril, samas kui olemasolevad tööstuslikud hüdrogeenimisprotsessid nõuavad kõrgete temperatuuride kasutamine.
Üks olulisemaid uuel aastatuhandel avastatud keemilisi protsesse on molekulaarse vesiniku aktiveerimine digermiini, germaaniumi sisaldava alküünide analoogi abil. American Chemical Society ajakiri, 2005, 127, 12232–12233, doi: 10.1021/ja053247a). See protsess, mis võib tunduda tavaline, on huvitav kahel põhjusel. Esiteks, hoolimata alküünide ja idude struktuuri analoogiast, reageerib vesinik viimastega mitte süsinik-süsinik kolmiksidemega süsivesinikele iseloomuliku stsenaariumi kohaselt (vesinik kinnitub kolmiksideme iga aatomi külge ja idu muutub germene), kuid vastavalt siirdemetallide aatomitele tüüpilisele mehhanismile. Seda mehhanismi, mille tulemusena vesiniku molekul kinnitub elemendi külge ja tekib kaks uut E-H sidet (kirjeldatud juhul Ge-H), nimetatakse oksüdatiivseks liitumiseks ja see on võtmeetapp paljudes siirdemetalle hõlmavates katalüütilistes protsessides. Teiseks, kuigi H2 võib tunduda kõige lihtsama ja keerukama molekulina, on selles sisalduv keemiline side tugevaim kõigist, mis võib tekkida kahe identse elemendi vahel, mistõttu selle sideme katkemine ja vastavalt ka vesiniku aktiveerimine katalüütilistes hüdrogeenimisprotsessides. ei ole keemiatehnoloogia seisukohast kaugeltki lihtne ülesanne.
Kas aktseptorit on võimalik doonoriks teha?
Selleks, et element läbiks vesiniku oksüdatiivse lisamise (olenemata selle asukohast perioodilises tabelis), peavad sellel olema teatud elektroonilise struktuuri tunnused. Protsess E + H 2 = H-E-H toimub ainult siis, kui element on koordinatiivselt küllastumata ja selle vaba orbitaal suudab vastu võtta molekulaarse vesiniku elektrone. Pealegi peaks selle vaba orbitaali energia olema lähedane elektrone sisaldava vesiniku molekulaarorbitaali energiale. Edusamme homogeensete metallide komplekside katalüüsi vallas seletatakse peamiselt asjaoluga, et keemikud võivad metalliga seotud ligandide struktuuri muutes muuta selle orbitaalide energiat ja seega "kohandada" neid reaktsioonis osalevate rangelt määratletud ainetega. . Pikka aega usuti, et orbitaalide energia selline pehme reguleerimine on võimalik ainult d-elemendid, aga viimasel kümnendil selgus, et eest lk- elemente ka. Teadlased panevad oma suurimad lootused lämmastikku sisaldavatele kompleksidele, milles ligandid, nagu küünised, haaravad koordinatsioonikeskust (neid nimetatakse kelaativateks ligandideks, ladinakeelsest sõnast c hela, küünis), aga ka suhteliselt uue ligandide klassiga - N-heterotsüklilised karbeenid.
Viimase edukaks näiteks on Guy Bertrandi töö California ülikoolist San Diegost, milles need ligandid stabiliseerivad boori aatomit ( Teadus, 2011, 33, 6042, 610–613, doi: 10.1126/teadus.1207573). Tavaliselt toimivad boori derivaadid, mille väliskihis on ainult kolm elektroni, klassikalise elektroni aktseptorina (Lewise hape). Fakt on see, et boor vajab stabiilse kaheksaelektronilise kesta saavutamiseks veel viit elektroni, nii et see võib moodustada kolm kovalentset sidet kolmest enda ja kolmest kolmanda osapoole elektronist, kuid ta peab saama veel kaks elektroni, võttes vastu kellegi teise elektroni. paarituks oma tühjadeks elektronrakkudeks. Siiski N-heterotsüklilised karbeenid on nii tugevad elektronidoonorid, et nendega seotud boor lakkab olemast aktseptor – muutub nii "elektronirikkaks", et muutub Lewise happest Lewise aluseks. Kuni viimase ajani ei osanud keemikud isegi ennustada nii olulist muutust tuntud omadustes lk- element. Ja kuigi Bertrandi looming on endiselt huvitav ainult teoreetilisest vaatenurgast, toimub üleminek teoorialt praktikale meie ajal üsna kiiresti.
Kui kaugel on katalüüsini?
Niisiis võivad peamiste alarühmade elementide hiljuti sünteesitud derivaadid siseneda võtmereaktsioonidesse, mis katalüüsivad siirdemetallide komplekse. Kahjuks on isegi ülalmainitud molekulaarse vesiniku oksüdatiivne lisamine räni või boori aatomile alles esimene samm reaktsioonide jadas, mis tuleb välja töötada täielikuks katalüütiliseks tsükliks. Näiteks kui me räägime hüdrogeenimisest peamiste alarühmade ühendite juuresolekul, mille mehhanism taastoodab vesiniku lisamise mehhanismi Wilkinsoni katalüsaatori juuresolekul, siis pärast interaktsiooni vesinikuga lk-element peab moodustama alkeeniga kompleksi, siis peab toimuma hüdriidi ülekanne ja komplekside moodustumine... ja kõik muud etapid, mis lõpuks viivad lõpp-produkti moodustumiseni ja katalüütiliselt aktiivsete liikide regenereerimiseni. Alles siis toodab üks katalüsaatoriosake kümneid, sadu või isegi tuhandeid sihtprodukti molekule. Kuid selleks, et selline katalüütiline tsükkel toimiks, tuleb lahendada veel palju probleeme - oksüdatiivse lisamise tulemusena tekkiv element-vesinikside ei tohiks olla liiga tugev (muidu ei toimu hüdriidiülekannet), element, mis on lisanud. vesinik peab säilitama madala koordinatsiooni olekut interaktsiooniks alkeeniga ja nii edasi. Kui jätate mõne hetke vahele, kaob katalüsaator lk-element ei tööta, hoolimata selle käitumise sarnasusest d-elemendid mõnes protsessis.
Võib tunduda, et üleminek metallikompleksi katalüüsilt peamiste alarühmade elementide ühendite katalüüsile on liiga keeruline ülesanne ja see pole veel kaugeltki lõpule viidud. Küll aga huvi keemia vastu lk-elemendid ja sünteetiliste keemikute soov plaatina- või pallaadiumkatalüsaatorid millegi muuga asendada annavad kindlasti läbimurde selles suunas. On võimalus, et järgmise kümnendi jooksul kuuleme peamiste alarühmade koordinatiivselt küllastumata elementidel põhinevatest katalüsaatoritest.
Varem 2011. aastal tunnistas IUPAC JINR-i koostööd LLNL-iga (USA) prioriteetseks elementide 114 ja 116 avastamisel, mis kandsid nime: element 114 – Flerovium, Fl; 116 element – Livermorium, Lv.
Flerovium - nime saanud tuumareaktsioonide labori auks. G. N. Flerov JINR, kes on üliraskete elementide sünteesi alal tunnustatud liider, ja selle asutaja, silmapaistev füüsik akadeemik G. N. Flerov (1913–1990) - raskete ainete spontaanse lõhustumise uut tüüpi radioaktiivsuse avastamise autor. nuclei, mitmete uute teadussuundade asutaja, nüüd tema nime kandva FLNR JINR asutaja ja esimene direktor.
Livermorium - Livermore'i riikliku labori auks. Lawrence ja selle asukoht - Livermore'i linn (California, USA). Livermore'i teadlased on osalenud Dubnas uute elementide sünteesi katsetes enam kui 20 aastat.
Üldiselt on IUPAC-i otsus tunnustus JINR-i teadlaste silmapaistva panuse eest üliraskete elementide "stabiilsuse saare" avastamisel, mis on kaasaegse tuumafüüsika üks olulisemaid saavutusi.
