|
Կան նաև գերծանր տարրերից ատոմային միջուկների գոյության սահմանափակումներ։ Z > 92 ունեցող տարրեր բնական պայմաններում չեն հայտնաբերվել: Հեղուկ կաթիլային մոդելի օգտագործմամբ հաշվարկները կանխատեսում են Z2/A ≈ 46 (մոտավորապես 112 տարր) միջուկների տրոհման արգելքի անհետացումը: Գերծանր միջուկների սինթեզի հարցում պետք է առանձնացնել հարցերի երկու ուղղություն.
- Ի՞նչ հատկություններ պետք է ունենան գերծանր միջուկները: Կլինե՞ն արդյոք կախարդական թվեր Z և N այս տարածաշրջանում:
- Ի՞նչ ռեակցիաներ պետք է օգտագործվեն գերծանր միջուկների, ռմբակոծող միջուկների տեսակների, խաչմերուկի ակնկալվող արժեքների, բարդ միջուկի գրգռման ակնկալվող էներգիաների և դեգրգռման ուղիների սինթեզման համար:
Քանի որ գերծանր միջուկների ձևավորումը տեղի է ունենում թիրախային միջուկի և պատահական մասնիկի ամբողջական միաձուլման արդյունքում, անհրաժեշտ է ստեղծել տեսական մոդելներ, որոնք նկարագրում են երկու բախվող միջուկների միաձուլման գործընթացի դինամիկան բարդ միջուկի մեջ:
Գերծանր տարրերի սինթեզման խնդիրը սերտորեն կապված է այն փաստի հետ, որ Z,N = 8, 20, 28, 50, 82, N = 126 (կախարդական թվեր) ունեցող միջուկները բարձրացրել են կայունությունը ռադիոակտիվ քայքայման տարբեր եղանակների նկատմամբ։ Այս երևույթը բացատրվում է կեղևի մոդելի շրջանակներում՝ կախարդական թվերը համապատասխանում են լցված պատյաններին։ Բնականաբար, հարց է առաջանում Z-ում և N-ում հետևյալ կախարդական թվերի առկայության մասին: Եթե դրանք գոյություն ունեն N> 150, Z> 101 ատոմային միջուկների N-Z դիագրամի տարածքում, ապա գերծանր միջուկները պետք է դիտարկվեն կիսամյակի ավելացմամբ, այսինքն. պետք է լինի կայունության կղզի: Աշխատանքում, հիմնվելով Վուդս-Սաքսոնական ներուժի օգտագործմամբ կատարված հաշվարկների վրա՝ հաշվի առնելով սպին-ուղիղ փոխազդեցությունը, ցույց է տրվել, որ միջուկների կայունության աճ պետք է ակնկալվի Z = 114 ունեցող միջուկի համար, այսինքն՝ հաջորդը. լցված պրոտոնային թաղանթը համապատասխանում է Z = 114, լցված նեյտրոնային թաղանթը համապատասխանում է N թվին ~
184. Փակ պատյանները կարող են զգալիորեն մեծացնել տրոհման արգելքի բարձրությունը և, համապատասխանաբար, մեծացնել միջուկի կյանքի տևողությունը: Այսպիսով, միջուկների այս շրջանում (Z = 114, Ն ~
184) դուք պետք է փնտրեք Կայունության կղզին: Նույն արդյունքն ինքնուրույն է ստացվել աշխատանքում։
Z = 101–109 միջուկները հայտնաբերվել են մինչև 1986 թվականը և անվանվել են՝ 101 - Md (Menelevium), 102 - No (Nobelium), 103 - Lr (Lawrencium), 104 - Rf (Rutherfordium, 106 - Sg (Seaborgium), 107: - Ns (Nielsborium), 108 - Hs (Hassium), 109 - Mt (Meitnerium) Հաշվի առնելով Դուբնայից եկած հետազոտողների արժանիքները ծանր տարրերի մեծ թվով իզոտոպների հայտնաբերման գործում (102-105), 1997 թ. Մաքուր և կիրառական քիմիայի գլխավոր ասամբլեայի որոշումը վերագրվել է Z = 105 տարրին, որը նախկինում կոչվում էր Դուբնիում (Db):
Բրինձ. 12.3. Ds (Z = 110), Rg (Z = 111), Cn (Z = 112) իզոտոպների քայքայման շղթաները:
Գերծանր միջուկների ուսումնասիրության նոր փուլը սկսվեց 1994 թվականին, երբ զգալիորեն բարձրացվեց գրանցման արդյունավետությունը և կատարելագործվեց գերծանր միջուկների դիտարկման տեխնիկան։ Արդյունքում հայտնաբերվել են Ds (Z = 110), Rg (Z = 111) և Cn (Z = 112) իզոտոպները։
Գերծանր միջուկներ ստանալու համար օգտագործվել են 50 Ti, 51 V, 58 Fe, 62 Ni, 64 Ni, 70 Zn և 82 Se արագացված ճառագայթներ։ Որպես թիրախ օգտագործվել են 208 Pb և 209 Bi իզոտոպները։ 110 տարրի տարբեր իզոտոպներ սինթեզվել են միջուկային ռեակցիաների լաբորատորիայում։ Գ.Ն. Ֆլերովը օգտագործելով 244 Pu(34 S,5n) 272 110 ռեակցիան և GSI (Դարմշտադտ) ռեակցիայի մեջ 208 Pb(62 Ni,n) 269 110: 269 Ds, 271 Ds, 272 Rg և 277 Cn իզոտոպները գրանցվեցին: նրանց քայքայման շղթաներին (նկ. 12.3):
Գերծանր տարրերի արտադրության մեջ մեծ դեր են խաղում տեսական մոդելները, որոնց օգնությամբ հաշվարկվում են քիմիական տարրերի ակնկալվող բնութագրերը և դրանց առաջացման ռեակցիաները։
Տարբեր տեսական մոդելների հիման վրա հաշվարկվել են գերծանր միջուկների քայքայման բնութագրերը։ Նման հաշվարկներից մեկի արդյունքները ներկայացված են Նկ. 12.4. Զույգ և նույնիսկ գերծանր միջուկների կիսամյակը տրված է ինքնաբուխ տրոհման (a), α-քայքայման (b), β-քայքայման (c) և բոլոր հնարավոր քայքայման գործընթացների համեմատությամբ (d): Ինքնաբուխ տրոհման առումով ամենակայուն միջուկը (նկ. 12.4ա) Z = 114 և N = 184 ունեցող միջուկն է։ 114 տարրի իզոտոպների համար, որոնք ամենակայունից տարբերվում են 6-8 նեյտրոնով, կիսատ-ժամկետները նվազում են
10-15 մագնիտուդ կարգեր։ α-քայքայման հետ կապված կիսամյակները ցույց են տրված Նկ. 12.5բ. Առավել կայուն միջուկը գտնվում է Z = 114 և N = 184 տարածաշրջանում (T 1/2 = 10 15 տարի):
β-քայքայման նկատմամբ կայուն միջուկները ներկայացված են Նկ. 12.4v մուգ կետերով: Նկ. Նկար 12.4d-ում ներկայացված են ընդհանուր կիսամյակները, որոնք կենտրոնական եզրագծի ներսում գտնվող հավասարաչափ միջուկների համար կազմում են ~105 տարի: Այսպիսով, քայքայման բոլոր տեսակները հաշվի առնելուց հետո պարզվում է, որ Z = 110 և N = 184 հարևանությամբ գտնվող միջուկները կազմում են «կայունության կղզի»։ 294 110 միջուկի կիսամյակը մոտավորապես 10 9 տարի է: Z-ի արժեքի և 114 կախարդական թվի միջև, որը կանխատեսվում է կեղևի մոդելի կողմից, կապված է տրոհման (համեմատաբար, Z = 114-ով միջուկը առավել կայուն) և α-քայքայման մրցակցության հետ (որից ցածր Z-ով միջուկները համեմատվում են): կայուն): Կենտ-զույգ և կենտ միջուկներն ունեն կիսամյակներ՝ համեմատած
α-քայքայումը և ինքնաբուխ տրոհումը մեծանում են, իսկ β-քայքայման հետ կապված՝ նվազում։ Հարկ է նշել, որ վերը նշված գնահատականները մեծապես կախված են հաշվարկներում օգտագործվող պարամետրերից և կարող են դիտվել միայն որպես գերծանր միջուկների գոյության հնարավորության ցուցումներ, որոնց կյանքը բավարար է դրանց փորձարարական հայտնաբերման համար:
Բրինձ. 12.4. Կիսաժամկետները, որոնք հաշվարկվում են նույնիսկ նույնիսկ գերծանր միջուկների համար (թվերը ներկայացնում են կիսատ կյանքը տարիներով).
a - կապված ինքնաբուխ տրոհման, b - α-քայքայման, c - e-կալման և β-քայքայման, d - բոլոր քայքայման գործընթացների համար.
Գերծանր միջուկների հավասարակշռության ձևի և դրանց կիսամյակի մեկ այլ հաշվարկի արդյունքները ներկայացված են Նկ. 12.5, 12.6. Նկ. Նկար 12.5-ում ներկայացված է հավասարակշռության դեֆորմացիայի էներգիայի կախվածությունը նեյտրոնների և պրոտոնների քանակից Z = 104-120 միջուկների համար: Դեֆորմացիայի էներգիան սահմանվում է որպես հավասարակշռության և գնդաձև ձևի միջուկների էներգիաների տարբերություն: Այս տվյալներից պարզ է դառնում, որ Z = 114 և N = 184 տարածաշրջանում պետք է լինեն միջուկներ, որոնք հիմնական վիճակում ունեն գնդաձև ձև: Մինչ օրս հայտնաբերված բոլոր գերծանր միջուկները (նկար 12.5-ում ներկայացված են որպես մուգ ադամանդներ) դեֆորմացված են։ Թեթև ադամանդները ցույց են տալիս միջուկներ, որոնք կայուն են β-քայքայման նկատմամբ: Այս միջուկները պետք է քայքայվեն α քայքայման կամ տրոհման արդյունքում։ Հիմնական քայքայման ալիքը պետք է լինի α-decay:
Հավասարաչափ β-կայուն իզոտոպների կիսատ-ժամկետները ներկայացված են Նկ. 12.6. Համաձայն այս կանխատեսումների՝ միջուկների մեծ մասի համար ակնկալվում է կիսամյակներ շատ ավելի երկար, քան արդեն հայտնաբերված գերծանր միջուկների համար (0,1–1 մվ): Օրինակ, 292 Ds միջուկի համար կանխատեսվում է ~51 տարի կյանք:
Այսպիսով, ժամանակակից մանրադիտակային հաշվարկների համաձայն, գերծանր միջուկների կայունությունը կտրուկ աճում է, երբ նրանք մոտենում են N = 184 նեյտրոնային կախարդական թվին: Մինչև վերջերս Z = 112 Cn (կոպեռնիցիում) տարրի միակ իզոտոպը 277 Cn իզոտոպն էր, որն ունի. կես կյանքը 0,24 ms. Ավելի ծանր իզոտոպ 283 Cn սինթեզվել է սառը միաձուլման ռեակցիայի մեջ 48 Ca + 238 U: Ճառագայթման ժամանակը 25 օր էր: Թիրախում 48 Ca իոնների ընդհանուր թիվը 3,5·10 18 է: Արձանագրվել է երկու դեպք, որոնք մեկնաբանվել են որպես ստացված 283 Cn իզոտոպի ինքնաբուխ տրոհում: Այս նոր իզոտոպի կիսամյակի գնահատված ժամկետը T 1/2 = 81 վ է: Այսպիսով, պարզ է, որ 283 Cn իզոտոպում նեյտրոնների թվի աճը 277 Cn իզոտոպի համեմատ 6 միավորով մեծացնում է կյանքի տևողությունը 5 կարգով։
Նկ. Աշխատանքից վերցված 12.7-ում փորձարարականորեն չափված α-քայքայման ժամանակաշրջանները համեմատվում են հեղուկ կաթիլների մոդելի հիման վրա տեսական հաշվարկների արդյունքների հետ՝ առանց միջուկների թաղանթային կառուցվածքը հաշվի առնելու: Կարելի է տեսնել, որ բոլոր ծանր միջուկների համար, բացառությամբ ուրանի թեթև իզոտոպների, թաղանթի ազդեցությունը միջուկների մեծ մասի համար մեծացնում է կիսամյակը 2-5 կարգով: Միջուկի կեղևի կառուցվածքն էլ ավելի ուժեղ ազդեցություն ունի համեմատաբար ինքնաբուխ տրոհման կիսամյակի վրա: Pu իզոտոպների կիսամյակի աճը մեծության մի քանի կարգ է և աճում է 260 Sg իզոտոպի համար:
Բրինձ. 12.7. Փորձարարականորեն չափված (● exp) և տեսականորեն հաշվարկված (○ Y) տրանսուրանի տարրերի կիսամյակները՝ հիմնված հեղուկ կաթիլների մոդելի վրա՝ առանց հաշվի առնելու միջուկի թաղանթային կառուցվածքը: Վերևի նկարը α-քայքայման կիսամյակն է, իսկ ներքևի նկարը՝ ինքնաբուխ տրոհման կիսա կյանքը: Նկ. Նկար 12.8-ում ներկայացված է ծովային իզոտոպների Sg (Z = 106) չափված կյանքի տևողությունը՝ համեմատած տարբեր տեսական մոդելների կանխատեսումների հետ: Հատկանշական է N = 164-ով իզոտոպի կյանքի տևողության նվազումը գրեթե մեծության կարգով N = 162 ունեցող իզոտոպի կյանքի տևողության համեմատությամբ:
Կայունության կղզուն ամենամոտ մոտեցումը կարելի է ձեռք բերել 76 Ge + 208 Pb ռեակցիայում: Գերծանր, համարյա գնդաձև միջուկը կարող է ձևավորվել միաձուլման ռեակցիայի արդյունքում, որին հաջորդում է γ քվանտի կամ մեկ նեյտրոնի արտանետումը։ Ըստ հաշվարկների, արդյունքում առաջացող 284 114 միջուկը պետք է քայքայվի α-մասնիկների արտանետմամբ, որոնց կիսամյակը կազմում է ~ 1 ms: N = 162 տարածաշրջանում թաղանթի զբաղվածության մասին լրացուցիչ տեղեկություններ կարելի է ստանալ՝ ուսումնասիրելով 271 Hs և 267 Sg միջուկների α քայքայումը։ Այս միջուկների համար կանխատեսվում է 1 րոպեի կես կյանք: և 1 ժամ: 263 Sg, 262 Bh, 205 Hs, 271,273 Ds միջուկների համար ակնկալվում է իզոմերիզմ, որի պատճառը j = 1/2 և j = 13/2 միջուկների լրացումն է N = 162 տարածքում դեֆորմացված միջուկների համար: հիմնային վիճակ.
Նկ. Նկար 12.9-ում ներկայացված են Rf (Z = 104) և Hs (Z = 108) տարրերի առաջացման ռեակցիայի փորձարարական չափված գրգռման ֆունկցիաները 50 Ti և 56 Fe թիրախային միջուկի հետ 50 Ti և 56 Fe իոնների միաձուլման ռեակցիաների համար:
Ստացված բաղադրյալ միջուկը սառչում է մեկ կամ երկու նեյտրոնների արտանետմամբ։ Ծանր իոնային միաձուլման ռեակցիաների գրգռման ֆունկցիաների մասին տեղեկությունները հատկապես կարևոր են գերծանր միջուկներ ստանալու համար։ Ծանր իոնների միաձուլման ռեակցիայի ժամանակ անհրաժեշտ է ճշգրիտ հավասարակշռել Կուլոնյան ուժերի և մակերեսային լարվածության ուժերի ազդեցությունը։ Եթե միջադեպի իոնի էներգիան բավականաչափ բարձր չէ, ապա մոտեցման նվազագույն հեռավորությունը բավարար չի լինի երկուական միջուկային համակարգի միաձուլման համար։ Եթե ընկնող մասնիկի էներգիան չափազանց մեծ է, ապա ստացված համակարգը կունենա գրգռման բարձր էներգիա և, ամենայն հավանականությամբ, կքայքայվի բեկորների: Արդյունավետ միաձուլումը տեղի է ունենում բախվող մասնիկների բավականին նեղ էներգետիկ միջակայքում:
Նկ.12.10. 64 Ni և 208 Pb-ի միաձուլման պոտենցիալների դիագրամ:
Առանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում միաձուլման ռեակցիաները նվազագույն թվով նեյտրոնների (1–2) արտանետմամբ, քանի որ. սինթեզված գերծանր միջուկներում ցանկալի է ունենալ հնարավոր ամենամեծ N/Z հարաբերակցությունը։ Նկ. Նկար 12.10-ը ցույց է տալիս միջուկների միաձուլման պոտենցիալը 64 Ni + 208 Pb → 272 Ds ռեակցիայում: Ամենապարզ գնահատականները ցույց են տալիս, որ միջուկային միաձուլման համար թունելի ազդեցության հավանականությունը ~10–21 է, ինչը զգալիորեն ցածր է դիտարկված խաչմերուկի արժեքից: Սա կարելի է բացատրել հետևյալ կերպ. Միջուկների կենտրոնների միջև 14 fm հեռավորության վրա 236,2 ՄէՎ սկզբնական կինետիկ էներգիան ամբողջությամբ փոխհատուցվում է Կուլոնյան պոտենցիալով։ Այս հեռավորության վրա շփվում են միայն միջուկի մակերեսին տեղակայված նուկլոնները։ Այս նուկլոնների էներգիան ցածր է։ Ուստի մեծ է հավանականությունը, որ նուկլեոնները կամ նուկլեոնների զույգերը մեկ միջուկում թողնեն ուղեծրերը և կտեղափոխվեն գործընկեր միջուկի ազատ վիճակներ։ Նուկլոնների տեղափոխումն ընկած միջուկից թիրախային միջուկ հատկապես գրավիչ է այն դեպքում, երբ որպես թիրախ օգտագործվում է կրկնակի կախարդական կապարի իզոտոպը՝ 208 Pb։ 208 Pb-ում լցված են պրոտոնային ենթափեղկերը h 11/2 և նեյտրոնային ենթափեղկերը h 9/2 և i 13/2։ Սկզբում պրոտոնների փոխանցումը խթանվում է պրոտոն-պրոտոն գրավիչ ուժերով, իսկ h 9/2 ենթաշենքը լրացնելուց հետո՝ պրոտոն-նեյտրոնային գրավիչ ուժերով։ Նմանապես, նեյտրոնները շարժվում են դեպի ազատ ենթաթաղանթ i 11/2, որոնք ձգվում են արդեն լցված i 13/2 ենթափեղկի նեյտրոններով: Զույգացման էներգիայի և մեծ ուղեծրի անկյունային մոմենտների շնորհիվ զույգ նուկլոնների փոխանցումն ավելի հավանական է, քան մեկ նուկլեոնի փոխանցումը։ 64 Ni 208 Pb-ից երկու պրոտոնների փոխանցումից հետո Կուլոնյան պատնեշը նվազում է 14 ՄէՎ-ով, ինչը նպաստում է փոխազդող իոնների ավելի սերտ շփմանը և նուկլեոնների փոխանցման գործընթացի շարունակմանը։
[Վ.Վ. Վոլկովը։ Խորը ոչ առաձգական փոխանցումների միջուկային ռեակցիաները. M. Energoizdat, 1982; Վ.Վ. Վոլկովը։ Իզվ. ՍՍՀՄ ԳԱ, ֆիզիկական շարք, 1986, հ. 50 էջ. 1879] մանրակրկիտ ուսումնասիրվել է միաձուլման ռեակցիայի մեխանիզմը։ Ցույց է տրվում, որ արդեն գրավման փուլում միջուկային կրկնակի համակարգ է ձևավորվում պատահական մասնիկի կինետիկ էներգիայի ամբողջական ցրումից հետո, և միջուկներից մեկի նուկլեոններն աստիճանաբար, կճեպ առ պատ, տեղափոխվում են մյուս միջուկը։ Այսինքն՝ միջուկների թաղանթային կառուցվածքը էական դեր է խաղում բարդ միջուկի առաջացման գործում։ Այս մոդելի հիման վրա հնարավոր եղավ բավականին լավ նկարագրել բաղադրյալ միջուկների գրգռման էներգիան և Z = 102–112 տարրերի ձևավորման խաչմերուկը սառը միաձուլման ռեակցիաներում:
Այսպիսով, Z = 107–112 տրանսուրանի տարրերի սինթեզի առաջընթացը կապված էր սառը միաձուլման ռեակցիաների «հայտնաբերման» հետ, որոնցում 208 Pb և 209 Bi կախարդական իզոտոպները ճառագայթվում էին Z = 22–30 իոններով: Սառը միաձուլման ռեակցիայում առաջացած միջուկը թույլ է տաքանում և սառչում մեկ նեյտրոնի արտանետման արդյունքում։ Այսպես առաջին անգամ ստացվեցին Z = 107–112 ունեցող քիմիական տարրերի իզոտոպները։ Այս քիմիական տարրերը ստացվել են 1978–1998 թթ. Գերմանիայում՝ Դարմշտադտի GSI հետազոտական կենտրոնում հատուկ կառուցված արագացուցիչում։ Այնուամենայնիվ, այս մեթոդի կիրառմամբ ավելի ծանր միջուկների հետագա առաջընթացը դժվար է դառնում բախվող միջուկների միջև պոտենցիալ արգելքի մեծացման պատճառով: Ուստի Դուբնայում իրականացվեց գերծանր միջուկների ստեղծման մեկ այլ մեթոդ։ Օգտագործվել են արհեստականորեն ստացված քիմիական տարրերի ամենածանր իզոտոպները՝ plutonium Pu (Z = 94), americium Am (Z = 95), curium Cm (Z = 96), berkelium Bk (Z = 97) և californium Cf (Z = 98): որպես թիրախներ. Որպես արագացված իոններ ընտրվել է կալցիումի 48 Ca իզոտոպը (Z = 20): Հետադարձ միջուկների բաժանարարի և դետեկտորի սխեմատիկ տեսքը ներկայացված է Նկ. 12.11.
Բրինձ. 12.11. Հետադարձ միջուկների բաժանարարի սխեմատիկ տեսքը, որտեղ Դուբնայում կատարվում են գերծանր տարրերի սինթեզի փորձեր։
Հետադարձ միջուկների մագնիսական բաժանարարը նվազեցնում է ռեակցիայի ենթամթերքների ֆոնը 10 5 – 10 7 անգամ: Ռեակցիայի արտադրանքները գրանցվել են դիրքի նկատմամբ զգայուն սիլիցիումի դետեկտորի միջոցով: Չափվել են հետադարձ միջուկների էներգիան, կոորդինատները և թռիչքի ժամանակը։ Դադարեցնելուց հետո հայտնաբերված քայքայված մասնիկներից ստացվող բոլոր հաջորդող ազդանշանները պետք է գան իմպլանտացված միջուկի կանգառի կետից: Ստեղծված տեխնիկան թույլ է տվել հուսալիության բարձր աստիճանով (≈ 100%) կապ հաստատել դետեկտորում կանգնեցված գերծանր միջուկի և դրա քայքայման արտադրանքի միջև: Օգտագործելով այս տեխնիկան, գերծանր տարրերի հետ
Z = 110–118 (Աղյուսակ 12.2):
Աղյուսակ 12.2-ում ներկայացված են գերծանր քիմիական տարրերի բնութագրերը Z = 110–118. զանգվածային թիվ A, m - իզոմերային վիճակի առկայություն A զանգվածով իզոտոպում, սպին-պարիտետ JP, միջուկային կապող էներգիա Est, հատուկ կապող էներգիա ε, նեյտրոնների տարանջատման էներգիաները B n և պրոտոն B p , կիսամյակը T 1/2 և հիմնական քայքայման ուղիները:
Z > 112 քիմիական տարրերը դեռ անուններ չունեն և տրված են ընդունված միջազգային նշումներով։
Աղյուսակ 12.2
Գերծանր քիմիական տարրերի բնութագրերը Z = 110–118
| XX-A-m |
Ջ Պ |
Քաշը
միջուկներ,
MeV |
E St,
MeV |
ε,
MeV |
Bn,
MeV |
Bp,
MeV |
Տ 1/2 |
Քայքայման ռեժիմներ |
|---|
| Z = 110 − darmstadtium |
|---|
| Ds-267 |
|
248787.19
|
1934.5
|
7.2
|
|
0.7
|
2.8 ակ |
α ≈100% |
| Ds-268 |
0 +
|
249718.08
|
1943.2
|
7.3
|
8.7
|
1.3
|
100 ակ |
α
≈
|
| Ds-269 |
|
250650.86
|
1950.0
|
7.2
|
6.8
|
1.3
|
179 ակ |
α 100% |
| Ds-270 |
0 +
|
251581.97
|
1958.4
|
7.3
|
8.5
|
|
0.10 ms |
α ≈100%, SF< 0.20%
|
| Դս-270-մ |
|
251583.07
|
1957.3
|
7.2
|
|
|
6.0 ms |
α >70%, ՏՏ ≤ 30% |
| Ds-271 |
|
252514.72
|
1965.2
|
7.3
|
6.8
|
2.2
|
1,63 ms |
α ≈100% |
| Դս-271-մ |
|
252514.72
|
1965.2
|
7.3
|
|
|
69 ms |
ՏՏ, α >0% |
| Ds-272 |
0 +
|
253446.46
|
1973.1
|
7.3
|
7.8
|
2.5
|
1 վ |
Ս.Ֆ |
| 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 վ |
α?,
SF? |
| Ds-275 |
|
256246.44
|
1991.8
|
7.2
|
5.6
|
2.9
|
2 վ |
α?
|
| Ds-276 |
0 +
|
257178.73
|
1999.1
|
7.2
|
7.3
|
3.2
|
5 վ |
SF?,
α?
|
| Ds-277 |
|
258112.63
|
2004.7
|
7.2
|
5.7
|
3.1
|
5 վ |
α?
|
| Ds-278 |
0 +
|
259044.92
|
2012.0
|
7.2
|
7.3
|
|
10 վրկ |
SF?,
α?
|
| Ds-279 |
|
259978.62
|
2017.9
|
7.2
|
5.9
|
|
0.18 վ |
SF ≈90%,
α ≈10% |
| Դս-281 |
|
261844.60
|
2031.0
|
7.2
|
|
|
9.6 վ |
SF ≈100% |
| Z =111 − ռենտգեն |
|---|
| 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 վ |
α?,
SF? |
| Rg-278 |
|
259049.11
|
2006.5
|
7.2
|
6.2
|
1.8
|
4.2 ms |
α ≈100%,
Ս.Ֆ |
| Rg-279 |
|
259981.41
|
2013.8
|
7.2
|
7.3
|
1.8
|
0.17 վ |
α ≈100% |
| Rg-280 |
|
260914.80
|
2020.0
|
7.2
|
6.2
|
2.1
|
3.6 վրկ |
α ≈100% |
| Rg-281 |
|
261847.09
|
2027.2
|
7.2
|
7.3
|
|
1 մ |
α?, SF? |
| Rg-282 |
|
262780.59
|
2033.3
|
7.2
|
6.1
|
2.3
|
4 մ |
SF?, α? |
| Rg-283 |
|
263712.98
|
2040.5
|
7.2
|
7.2
|
|
10 մ |
SF?, α? |
| Z = 112 - կոպերնիցիում |
|---|
| 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 վրկ |
SF?, α? |
| Cn -280 |
0 +
|
260916.69
|
2016.8
|
7.2
|
7.6
|
3.0
|
1 վ |
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 վրկ |
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 վ |
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 վ |
α ≈100% |
| Uut-285 |
|
265584.55
|
2045.5
|
7.2
|
7.5
|
1.4
|
2 մ |
α?, SF? |
| Uut-286 |
|
266517.64
|
2051.9
|
7.2
|
6.5
|
1.4
|
5 մ |
α?, SF? |
| Uut-287 |
|
267449.64
|
2059.5
|
7.2
|
7.6
|
|
20 մ |
α?, SF? |
| Z=114 |
|---|
| Uuq-286 |
0 +
|
266520.33
|
2048.0
|
7.2
|
|
2.5
|
0.16 վ |
SF ≈60%, α ≈40% |
| Uuq-287 |
|
267453.42
|
2054.4
|
7.2
|
6.5
|
2.5
|
0.51 վ |
α ≈100% |
| Uuq-288 |
0 +
|
268385.02
|
2062.4
|
7.2
|
8.0
|
2.9
|
0,80 վրկ |
α ≈100% |
| Uuq-289 |
|
269317.91
|
2069.1
|
7.2
|
6.7
|
|
2,7 վրկ |
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 վրկ |
SF?, α? |
| Uup-290 |
|
270255.30
|
2070.0
|
7.1
|
6.8
|
0.9
|
10 վրկ |
SF?, α? |
| Uup-291 |
|
271187.09
|
2077.7
|
7.1
|
7.8
|
|
1 մ |
α?, SF? |
| Z=116 |
|---|
| Uuh-290 |
0 +
|
270258.98
|
2065.0
|
7.1
|
|
1.8
|
15 ms |
α ≈100% |
| Uuh-291 |
|
271191.78
|
2071.7
|
7.1
|
6.8
|
1.8
|
6.3 ms |
α 100% |
| Uuh-292 |
0 +
|
272123.07
|
2080.0
|
7.1
|
8.3
|
2.3
|
18 ms |
α ≈100% |
| Uuh-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% |
Նկ. Նկար 12.12-ը ցույց է տալիս բոլոր հայտնի ամենածանր իզոտոպները՝ Z = 110–118-ով, որոնք ստացվել են սինթեզի ռեակցիաներում՝ ցույց տալով փորձարարորեն չափված կիսամյակը: Այստեղ ցուցադրված է նաև կայունության կղզու տեսականորեն կանխատեսված դիրքը (Z = 114, N = 184):
Բրինձ. 12.12. Z = 110–118 տարրերի N-Z դիագրամ:
Ստացված արդյունքները հստակ ցույց են տալիս իզոտոպների կայունության աճը, երբ նրանք մոտենում են կրկնակի կախարդական միջուկին (Z = 114, N = 184): Z = 110 և 112 միջուկներին 7–8 նեյտրոն ավելացնելով կիսատ կյանքը 2,8-ից (Ds-267) մինչև ≈ 10 վ (Ds-168, Ds 271): Կես կյանքը T 1/2 (272 Rg, 273 Rg) ≈ 4–5 ms աճում է մինչև T 1/2 (283 Rg) ≈ 10 րոպե: Z = 110–112 տարրերի ամենածանր իզոտոպները պարունակում են ≈ 170 նեյտրոններ, ինչը դեռ հեռու է N = 184 կախարդական թվից: Բոլոր ամենածանր իզոտոպները Z > 111 և N > 172 մեծամասամբ քայքայվում են արդյունքում:
α-քայքայում, ինքնաբուխ տրոհում - ավելի հազվադեպ քայքայում: Այս արդյունքները լավ համընկնում են տեսական կանխատեսումների հետ:
անվան միջուկային ռեակցիաների լաբորատորիայում։ Գ.Ն. Ֆլերովը (Դուբնա) սինթեզել է տարր Z = 114. Օգտագործվել է ռեակցիան
289 114 միջուկի նույնականացումն իրականացվել է α-քայքայման շղթայի միջոցով: Իզոտոպի կիսամյակի փորձարարական գնահատում 289 114 ~30 վ. Ստացված արդյունքը լավ համընկնում է նախկինում կատարված հաշվարկների հետ։
48 Cu + 244 Pu ռեակցիայի 114 տարրի սինթեզի ժամանակ Z = 114-ով իզոտոպների առավելագույն ելքը նկատվել է երեք նեյտրոնների գոլորշիացմամբ ալիքում։ Այս դեպքում 289 114 միացության միջուկի գրգռման էներգիան 35 ՄէՎ էր։
Տեսականորեն կանխատեսված քայքայման հաջորդականությունը, որը տեղի է ունենում 296 116 միջուկի հետ, որը ձևավորվել է 248 Cm + 48 Ca → 296 116 ռեակցիայում, ներկայացված է Նկար 12.13-ում:
Բրինձ. 12.13. Միջուկային քայքայման դիագրամ 296 116.
296 116 իզոտոպը սառչում է չորս նեյտրոնների արտանետման արդյունքում և վերածվում 292 116 իզոտոպի, որն այնուհետ, 5% հավանականությամբ, երկու հաջորդական էլ. գրավումների արդյունքում վերածվում է 292 114 իզոտոպի։ α քայքայման (T 1/2 = 85 օր) իզոտոպ 292 114 վերածվում է 288 112 իզոտոպի: 288 112 իզոտոպի առաջացումը նույնպես տեղի է ունենում ալիքով.
Երկու շղթաներից առաջացած վերջնական միջուկը 288 112 ունի մոտ 1 ժամ կիսամյակ և քայքայվում է ինքնաբուխ տրոհմամբ: Մոտավորապես 10% հավանականությամբ, 288 114 իզոտոպի α-քայքայման արդյունքում կարող է ձևավորվել 284 112 իզոտոպը.
Նկ. Նկար 12.14-ը ցույց է տալիս 288115 իզոտոպի α-քայքայման հաջորդական շղթան, որը չափվել է Դուբնայում կատարված փորձերում: ER-ը հետադարձ միջուկի էներգիան է, որը տեղադրված է դիրքի նկատմամբ զգայուն սիլիցիումի դետեկտորում: Կարելի է նկատել լավ համաձայնություն α-քայքայման ժամկետների և էներգիաների մեջ երեք փորձերում, ինչը ցույց է տալիս α-մասնիկների սպեկտրների չափումների միջոցով գերծանր տարրերի նույնականացման մեթոդի հուսալիությունը:
Բրինձ. 12.14. 288115 իզոտոպի α-քայքայման հաջորդական շղթա, որը չափվել է Դուբնայում կատարված փորձերի ժամանակ։
Լաբորատորիայում արտադրված ամենածանր տարրը Z = 118-ով սինթեզվել է ռեակցիայի մեջ
48 Ca + 249 Cf → 294 118 + 3n.
Կուլոնյան պատնեշի մոտ իոնային էներգիաներում նկատվել է 118 տարրի առաջացման երեք դեպք։ 294118 միջուկներ տեղադրվեցին սիլիցիումի դետեկտորի մեջ և նկատվեց α-ի հաջորդական քայքայման շղթա։ 118 տարրի առաջացման խաչմերուկը կազմել է ~2 պիկոբարն։ 293118 իզոտոպի կես կյանքը 120 ms է:
Նկ. Նկար 12.15-ը ցույց է տալիս 293 118 իզոտոպի հաջորդական α-քայքայման շղթան և ցույց է տալիս α-քայքայման արդյունքում ձևավորված դուստր միջուկների կիսատ կյանքը:
Բրինձ. 12.15. 293 118 իզոտոպի հաջորդական α-քայքայման շղթա։
Տրված են α-քայքայման արդյունքում գոյացած դուստր միջուկների կյանքի միջին ժամկետները։
Ծանր իոնների հետ ռեակցիաներում գերծանր տարրերի առաջացման տարբեր հնարավորությունները վերլուծելիս պետք է հաշվի առնել հետևյալ հանգամանքները.
- Անհրաժեշտ է ստեղծել նեյտրոնների քանակի և պրոտոնների քանակի բավական մեծ հարաբերակցությամբ միջուկ։ Հետևաբար, մեծ N/Z-ով ծանր իոնները պետք է ընտրվեն որպես ներթափանցող մասնիկ:
- Անհրաժեշտ է, որ ստացված բարդ միջուկը ունենա գրգռման ցածր էներգիա և փոքր անկյունային իմպուլս, քանի որ հակառակ դեպքում տրոհման արգելքի արդյունավետ բարձրությունը կնվազի:
- Անհրաժեշտ է, որ ստացված միջուկը ունենա գնդաձևին մոտ ձև, քանի որ նույնիսկ աննշան դեֆորմացիան կհանգեցնի գերծանր միջուկի արագ տրոհման:
Գերծանր միջուկներ ստեղծելու շատ խոստումնալից մեթոդ են այնպիսի ռեակցիաները, ինչպիսիք են 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es: Նկ. Նկար 12.16-ում ներկայացված են 248 Cm, 249 Cf և 254 Es արագացված 238 U իոններով թիրախների ճառագայթման ժամանակ տրանսուրանի տարրերի առաջացման գնահատված խաչմերուկները: Այս ռեակցիաներում արդեն ստացվել են Z > 100 տարրերի առաջացման խաչմերուկների վերաբերյալ առաջին արդյունքները՝ ուսումնասիրվող ռեակցիաների ելքը մեծացնելու համար թիրախային հաստություններն ընտրվել են այնպես, որ ռեակցիայի արտադրանքները մնացին: թիրախը. Ճառագայթումից հետո առանձին քիմիական տարրեր առանձնացվել են թիրախից։ Մի քանի ամսվա ընթացքում ձեռք բերված նմուշներում արձանագրվել են α-քայքայման արգասիքներ և տրոհման բեկորներ: Արագացված ուրանի իոնների օգտագործմամբ ստացված տվյալները ակնհայտորեն ցույց են տալիս ծանր տրանսուրանի տարրերի ելքի աճ՝ համեմատած ավելի թեթև ռմբակոծող իոնների հետ: Այս փաստը չափազանց կարևոր է գերծանր միջուկների միաձուլման խնդրի լուծման համար։ Չնայած համապատասխան թիրախների հետ աշխատելու դժվարություններին, բարձր Z-ի ուղղությամբ առաջընթացի կանխատեսումները բավականին լավատեսական են թվում:
Բրինձ. 12.16. Տրանսուրանի տարրերի առաջացման խաչմերուկների գնահատականները 238 U-ի ռեակցիաներում 248 սմ, 249 Cf և 254 Es-ով
Գերծանր միջուկների ոլորտում վերջին տարիների առաջընթացը ապշեցուցիչ տպավորիչ է: Այնուամենայնիվ, Կայունության կղզին հայտնաբերելու բոլոր փորձերը մինչ այժմ անհաջող են եղել: Նրա որոնողական աշխատանքները շարունակվում են ինտենսիվ։
Ատոմային միջուկների թաղանթային կառուցվածքը մեծ դեր է խաղում գերծանր միջուկների կայունության բարձրացման գործում։ Z ≈ 114 և N ≈ 184 կախարդական թվերը, եթե դրանք իսկապես գոյություն ունեն, կարող են հանգեցնել ատոմային միջուկների կայունության զգալի աճի: Հատկանշական է նաև, որ գերծանր միջուկների քայքայումը տեղի կունենա α-քայքայման արդյունքում, ինչը կարևոր է նոր գերծանր միջուկների հայտնաբերման և հայտնաբերման փորձարարական մեթոդների մշակման համար։
|
Քիմիաթերապիայի «Քիմիական դարաշրջանը» սկսվեց զարգացմամբ
արտադրական արդյունաբերություն. Փայլուն վերլուծություն
Մարքսն ու Լենինը մեզ ցույց են տալիս, թե ինչպես է տեղի ունեցել գործընթացը
կապիտալիզմի զարգացումը արդյունաբերության մեջ. պարզ համագործակցությունից
աշխատուժը մանուֆակտուրայի միջոցով (16-7-րդ դդ.) արդ
18-րդ դարի վերջին և 19-րդ դարի սկզբին անցել է կապիտալիստականի
գործարան, այսինքն՝ լայնածավալ մեքենաների արտադրություն։
Ձեռքի աշխատանքը փոխարինվեց մեքենայական աշխատանքով։
Շոգեշարժիչներ, երկաթուղային և ջրային տրանսպորտի զարգացում
գոլորշու փոխադրում, մեքենաների մանում, նոր մեթոդներ
երկաթի և պողպատի ձուլում - այս ամենը հեղափոխություն առաջացրեց արդյունաբերության մեջ:
Եկել է արդյունաբերական հեղափոխության դարաշրջանը.
Քիմիական գիտությունը հազիվ կարողացավ համապատասխանել մեխանիկական գիտության պահանջներին
արդյունաբերություն։ Տեսության ոլորտում այս գիտությունը կազմել է
մեծ թռիչք դեպի առաջ 18-րդ դարի կեսերին:
Գիտական քիմիայի և թերմոդինամիկայի հիմքերը դրվել են մեր
հայտնի հայրենակից Լոմոնոսովը.
1748 թվականին Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի անդամ, մաթեմատիկոս Էյլերին ուղղված հայտնի նամակում Լոմոնոսովն առաջին անգամ ձևակերպել է.
նյութի և շարժման կայունության օրենքը։ Նրան
պատկանում է երկրորդ կարևորագույն վաստակին
ատոմային խնդրի ուսումնասիրության անհրաժեշտության գաղափարը և
նյութի մոլեկուլային կառուցվածքը, քանի որ
բոլոր մարմինների հատկությունները, դրանց քիմիական և ֆիզիկական բնույթը:
≪ ...Քիմիա», - գրել է Լոմոնոսովն իր Խոսքում քիմիայի օգուտների մասին,
Առաջին առաջնորդը լինելու է ներքինը բացահայտելու մեջ
մարմինների սրահներ, որոնք առաջինը թափանցեցին ներքին թաքստոցները
մարմինը, առաջինը թույլ կտա ծանոթանալ մարմնի մասերին և ≫ .
≪ Քիմիան լայնորեն ձգում է իր ձեռքերը մարդկային գործերի մեջ
≫ - այս բառով նա ավարտեց սրա բաժիններից մեկը
≪Բառեր≫. ≪ Մարմինների շարունակական ծնունդն ու ոչնչացումը բավական է
պերճախոս խոսում է դիակի շարժման մասին≫, գրել է
մեռած, բույսերի մեջ շարժվել՝ կենդանի և մեռած, հանքանյութերում
կամ անօրգանականում, հետևաբար, ամեն ինչում≫։
Հյուսվածքային արտադրության մեքենայացումը անհրաժեշտություն է ստեղծել
հեղափոխություններ կալիկո տպագրության և ներկման մեխանիկայի և քիմիայի մեջ
բիզնեսը, մետաղների վերամշակումը, դրանց կարծրացումը պահանջվում է
գործընթացում քիմիական տարրերի խորը միջամտություն
Անկասկած, ժամանակակից քիմիայի հիմնական ձեռքբերումները
գիտությունը պարտական է երեք փայլուն ռուս քիմիկոսներին՝ Նիկոլային
Նիկոլաևիչ Զինինին, Ալեքսանդր Միխայլովիչ Բուտլերովին Ի
Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեև.
Կազանի համալսարանի պրոֆեսոր Ն. Ն. Զինինը 1841 թ
ստացված քիմիական սինթեզով ցիկլային միացությունից
նիտրոբենզոլ անիլինը մեկնարկային արտադրանքն է, որից
Մշակման արդյունքում ստացվում են տասնյակ տարբեր ներկանյութեր։
Մինչ այդ ներկեր էին պատրաստում բուսական մթերքներից։
Զինինը իրավամբ համարվում է այսպես կոչված հայրը
սինթետիկ քիմիա.
Եթե Զինինը փոխակերպումից ավելին ոչինչ չանի
նիտրոբենզոլը վերածվում է անիլինի, այնուհետև նրա անունը կներառվի
գիտության պատմությունը՝ որպես մեծագույն քիմիկոսի անուն։ Անիլինի սինթեզ
բացեց նոր դարաշրջան քիմիական և դեղագործական արդյունաբերության մեջ:
Անիլինը աղաթթվով, մեթիլ սպիրտով մշակելով,
ֆոսգեն և այլ ռեակտիվներ, դուք կարող եք ստանալ շատ
գործվածքների համար ներկերի մեծ քանակություն. Ավելի քան երկու հարյուր ներկանյութ
արտադրված խորհրդային քիմիական արդյունաբերության կողմից
անգույն անիլին: Արտադրության մեջ օգտագործվում է անիլին
ֆիլմեր, ինչպես նաև գունավոր ֆիլմերի մշակողներ։ Անիլինից
արտադրում է նյութ, որն արագացնում է վուլկանացման գործընթացը
ռետինե. Արտադրվել է ավելի քան հարյուր դեղամիջոց
ներկայումս, ներառյալ streptocide և sulfonamides,
անիլինի ածանցյալներ են։
Դեռևս 18-րդ դարում Լոմոնոսովի հստակ միտքը կանխատեսում էր դրա նշանակությունը
քիմիա բժշկության համար. ≪ Բժիշկ՝ առանց քիմիայի բավարար իմացության
չի կարող կատարյալ լինել...≫ ; ≪ հույս միայն քիմիական նյութերից
հնարավոր է շտկել բժշկական գիտության թերությունները...≫ .
Զինինի իրավահաջորդը հեղափոխություն արեց Ա.Մ
օրգանական քիմիական միացությունների կառուցվածքի ուսմունքը։
Համոզվելով ատոմների իրականության մեջ՝ Բուտլերովը նպատակ դրեց
արտահայտել քիմիական կապերը ատոմների միջև ճշգրիտ բանաձևերով,
օրգանական միացության մոլեկուլ առաջացնելով. Բուտլերովը
կարծում էր, որ հնարավոր է պարզել մոլեկուլների կառուցվածքը օգտագործելով
ֆիզիկական մեթոդներ և քիմիական փոխակերպումների միջոցով։
Հետևելով այս ճանապարհին՝ նա զարգացրեց քիմիական իր տեսությունը
օրգանական միացությունների կառուցվածքը. Համառ փորձերից հետո
բուտիլային սպիրտներով Բուտլերովը հաստատել է, որ մեկ և
նույն թվով որոշակի ատոմներ (օրինակ՝ ածխածին,
ջրածին և թթվածին), որոնք գտնվում են շղթայական կապի մեջ,
կարող է արտադրել տարբեր ապրանքներ և ինչ հատկություններ ունի ստացվածը
քիմիական արտադրանքը կախված է այն հաջորդականությունից, որով դրանք կլինեն
տարրերը կապված են միմյանց հետ. Թվի պես ավելացավ
հնարավոր համակցություններ նոր քիմիական նյութերի սինթեզում,
և ստացված դեղերի քանակը
քիմիական սինթեզի միջոցով։
19-րդ դարի ամենամեծ հայտնագործությունը պարբերական օրենքն է
Մենդելեև - . հանգեցրեց խիստ կարգուկանոնի հաստատմանը և
նախշերը քիմիական տարրերի միջև. Սրա չափը
ատոմային քաշը դարձավ օրինակ: Շատ քիմիաթերապիայի դեղեր
նախկինում հայտնաբերվել են պատահաբար. Բայց գիտությունը պատահականության թշնամին է։
Գիտական գիտելիքների զարգացմանը զուգահեռ շատ բաներ առեղծվածային էին թվում
ու անհասկանալի, պարզ ու բնական դարձավ։
Մենդելեևի պարբերական օրենքը դրեց բոլոր քիմիական
գիտությունը և, մասնավորապես, քիմիաթերապիան ամուր գիտական հիմքի վրա։
«Պարբերական օրենքից առաջ», - գրել է Մենդելեևը, - « պարզ
մարմինները ներկայացնում էին միայն հատվածական, պատահական երևույթներ
բնություն. ոչ մի նոր բան սպասելու պատճառ չկար, բայց նորից
Նրանց հատկություններում հայտնաբերված բոլորովին անսպասելի նորություն էին:
Պարբերական օրինականությունն առաջինը դա հնարավոր դարձրեց
տեսնել այնպիսի տարրեր, որոնք դեռևս չեն հայտնաբերվել այնպիսի հեռավորության վրա, որ հնարավոր չլինի
քիմիական տեսլականը զինված այս օրինաչափությամբ մինչև
ծակոտիները չեն հասել, և միևնույն ժամանակ նախկինում հայտնաբերված նոր տարրեր,
գծված էին մի ամբողջ շարք հատկություններով≫ 1.
Զարմանալի չէ, որ Էնգելսը բնութագրում է գիտական հեռատեսությունը
Մենդելեևը որպես գիտական սխրանք. Դա իսկապես ակնառու էր
հաղթանակ քիմիական երեւույթների գիտության համար, հաղթանակ, որը թույլ տվեց
մարդկությունը գնալու ազատագրման տեւական ճանապարհով
պատահականության ուժից և բնության ուժերին ենթարկվելուց։ Պարբերական
Պարբերական համակարգը հնարավորություն տվեց գտնել մի ամբողջություն
քիմիական տարրերի խումբ իրար մոտ, օգտակար
բազմաթիվ հիվանդությունների (մկնդեղ, սնդիկ, անտիմոն) բուժման համար։
Այս տարրերը գիտնականներին հայտնվեցին 19-րդ դարի վերջին որպես
կլիներ ոսկու հանք: Միաժամանակ գիտնականները լիովին օգտագործել են
Զինինի քիմիական սինթեզի սկզբունքը և Բուտլերովի համակցությունները
ատոմների և մոլեկուլների դասավորության մեջ։
Սինթետիկ արտադրանքի արտադրությամբ զբաղվող բժշկական գիտնականների շարքում
թմրանյութեր, ամենամեծ հաջողությունը բաժին հասավ Էրլիխին։
Էրլիխի ողջ կյանքը նվիրված էր համառ իրականացմանը
մեկ գաղափար՝ ստացված քիմիական միացությամբ
առանց մարմնին վնասելու.
Կարեւոր է ընդգծել, որ այս միտքն արտահայտվել է 1891թ
Քիմիաթերապիայի հիմնադիր Դ.Լ.Ռոմանովսկին։ Նա գրել է.
այն, ինչ նա համարում է իդեալական դեղամիջոց ≪ մի նյութ, որը
հիվանդ մարմնին ներարկումը նվազագույն վնաս կհասցնի
վերջինս և կառաջացնի ամենամեծ կործանարար փոփոխությունը
վնասակար գործակալ≫. Ռոմանովսկին կանխազգացել էր Էրլիի գաղափարը
հա «կախարդական փամփուշտների» մասին, որոնք հեշտությամբ հարվածում են թշնամիներին: Ռոմանովսկին
առաջինն էր, որ ճշգրիտ դիտարկումների հիման վրա հաստատեց.
Քիմիաթերապիայի ամենակարևոր օրենքը գործողության ուղղակի մեխանիզմն է
քիմիական դեղամիջոց հիվանդության հարուցիչի դեմ.
≪ Քվինինը, երբ ներմուծվում է մալարիայով հիվանդի օրգանիզմ բավարար չափով
հեշտությամբ նկատելի կործանարար փոփոխություններ, հիմնականում
պատկերը դրա առանցքն է, ինչու այս միջոցը պետք է ճշմարիտ համարել
հատուկ դեղամիջոց մալարիայի դեմ≫.
արտացոլված է մալարիայի դեմ այս միջոցի առանձնահատկությունը՝ հիվանդության բուն էության վրա գործողության իրական առանձնահատկությունը,
Ռոմանովսկին առաջինն էր, ով բարձրացրեց ≪ արմատական գործողությունների հարցը
≫ քիմիաթերապիայի դեղամիջոցներ պաթոգենների համար կամ, ինչպես ինքն էր ասում,
≪ արտադրողներ≫ հիվանդություն. Այսպիսով, նա եղել է սկզբնավորողը
գաղափարներ մեծ մանրէազերծող թերապիայի համար:
Եթե քինինը գոյություն ունի բնության մեջ, ապա պատճառաբանված է
մարդու մարմնի համար, ուրեմն պետք է լինեն ուրիշները
նմանատիպ նյութեր, որոնք կարող են օգտագործվել այլ հիվանդությունների դեմ պայքարելու համար:
19-րդ դարի վերջին քիմիական գիտությունը շարունակեց իր
Լոմոնոսովի կողմից սկսված և ավարտված հաղթարշավը
Զինինը, Բուտլերովը և Մենդելեևը:
Ամսագրերը լցված էին նորով ու հետաքրքիր
զեկուցումներ քիմիայի նվաճման մասին։
Այնուամենայնիվ, որտեղից սկսել: Որ նյութն արդեն ստացված հարյուրից
քիմիապես կարող է օգտագործվել սինթեզի համար
քիմիաթերապիա?
Դեռ ուսանողության տարիներին Էրլիխը կրկնեց հայտնի փորձը
Կիևի պրոֆեսոր Գեյբելը, ով ապացուցեց, որ երբ
Կապարից թունավորվելու դեպքում այս մետաղը անհավասարաչափ է բաշխվում
օրգանիզմում. որոշ օրգաններում կապարը նկատելի է կուտակվում
քանակներով, բայց դա հնարավոր չէ դիակի մեջ հայտնաբերել նույնիսկ ամենալավը
ռեակտիվներ. Սա նշանակում է, որ քիմիական նյութերը ունեն
ընտրովի գործողություն, որոշեց Էրլիխը:
Այնուամենայնիվ, Էրլիխը հրաժարվեց կապարի փորձարկումներից, քանի որ
Աչքերում թունավորված բջիջները ոչնչով չէին տարբերվում առողջներից։
Նա բնակություն հաստատեց մեթիլեն կապույտ ներկի վրա, քանի որ այն
ավելի հարմար կլինի դիտարկման համար, և առաջարկեց մալարիայի բուժումը
մեթիլեն կապույտ. Այս բուժումը որոշակի արդյունքներ տվեց.
Էրլիխը խրախուսվեց նրանց կողմից և սկսեց ընդլայնել իր փորձերը։
նեղ տերև՝ պոչով և հիշեցնող ձիերի
մկներին և նրանց մահացու հիվանդություն պատճառեց:
Էրլիխը նստեց լաբորատորիայում և սկսեց ստուգել ներկերը
վարակված մկներ. Սա միգուցե պարզեցված միջոց էր,
բայց սրանք գիտական քիմիաթերապիայի առաջին քայլերն էին։ Դժվար
անմիջապես պարզել, թե որ ներկն ունի կենդանիների պայմաններում
Մի ներկը մկներին շենիլ դարձրեց, մյուսը դեղին դարձրեց, և
պոչավոր տրիպանոսոմները դեռ լողում էին արյան մեջ
մկներին և սպանել նրանց: Ներկերից ոչինչ դուրս չեկավ։
Բնական գիտության մեջ ծնվում են «ճշմարտության ոսկե հատիկներ»։
≪ հազար տոննա վերամշակված հանքաքարից≫: Պարզապես պետք է բացել այն
ցանկացած միջոց, իսկ հետո քիմիկոսը կփշրի այն, ավելացրեք
թթու կամ ալկալի, միանալ ռեակտիվների հետ, որոշել ատոմ
քաշը, այն կփորձարկի հիվանդ կենդանիների, իսկ հետո մարդկանց վրա...
Եվ հետո թերապևտիկ քիմիաթերապիայի դեղերի աղյուսակում հայտնվում է
նոր կյանք փրկող միջոց.
Դժվար էր անցնել ռացիոնալ քիմիաթերապիայի:
Պետք էր փնտրել կողմնացույց, որը պետք է տաներ դեպի ճիշտը
ուղին. Պետք էր նախշեր փնտրել...
Եվ հետո մի օր, իր աշխատասենյակում նստած, Էրլիխը ներս կարդաց
Քիմիական ամսագրի վերջին թողարկումը նոր արտոնագրվածի մասին
նշանակում է. Այն կոչվում էր «ատոքսիլ», որը նշանակում է ոչ թունավոր։
Այս դեղամիջոցի փորձարկումը սկսվել է վարակված մկների վրա
տրիպանոսոմներ.
Հարյուրավոր փորձերից հետո կարելի էր նկատել, որ ատոքսիլ
իրականում բուժում է մկներին:
Բայց որոշ մկներ դեռ սատկեցին։ Հետեւաբար, ոչ
Այսպիսով, ատոքսիլն արդեն անվնաս է:
Էրլիխը որոշել է այն անվնաս դարձնել։ Այս ապրանքը արժեր
դրա վրա աշխատելու համար։
Ատոքսիլը պարունակում էր նույն բենզոլային օղակը, ինչ
և որոշ գույներով:
Բենզոլի օղակը ածխածնի վեց ատոմ է, որոնք միմյանց հետ կապված են:
մեկ շրջանով. Բայց դրան ավելացվել է մկնդեղի օքսիդ։
Սա, ակնհայտորեն, դարձրեց դեղամիջոցի բուժումը: Արսեն - հայտնի է
թույն, բայց երբ զուգակցվում է բենզոլային օղակի հետ
Պարզվեց, որ դա քիմիաթերապիայի դեղամիջոց է։
Սակայն պետք էր ավելի «ազնվացնել» այս թույնը՝ շրջվելով
այն դառնում է ավելի անվտանգ և միևնույն ժամանակ հզոր
միջոց պաթոգենների դեմ.
ատոքսիլ, ասացին, որ ատոքսիլը հնարավոր չէ փոխել, հենց այնտեղ է
կփլվի: Այնուամենայնիվ, Էրլիխին հաջողվեց փոփոխել այս դեղամիջոցը
հարյուրավոր մկնդեղի պատրաստուկներում՝ առանց խանգարելու
բենզոլի և մկնդեղի համակցություններ.
Նա աշխատել է իր լաբորատորիայում երկու տարի, մինչև նա
հայտնաբերել է մի միջոց, որն ամբողջությամբ մաքրում է արյունը
մկներ կատաղի տրիպանոսոմներից, որոնք սպանել են նրանց: Միաժամանակ նոր
Պարզվել է, որ արտադրանքը անվնաս է մկների համար։ Լավ էլ հանդուրժեցին
≪ 606≫ կամ սալվարսան, այդպես էր կոչվում նոր դեղամիջոցը,
քանի որ նա ատոքսիլի 606-րդ տարբերակն էր: Այս դեղը եղել է
լավագույն քիմիական սինթեզի արտադրանք և դրա պատրաստում
կապված էր պայթյունի և հրդեհի վտանգի հետ
ռեակցիային մասնակցող միացությունների մեծ քանակություն
եթերային գոլորշիներ.
Եվ ամենակարևորը, հնարավոր եղավ հաստատել, որ դեղամիջոցն անհրաժեշտ է
պահել անօդ ամպուլայում - օդի խառնուրդը կազմում է
դա թունավոր է:
Սա այն դեղամիջոցն էր, որը կրում էր քիմիական անվանումը՝ dioc-
Si-diamino-arsenobenzene-dihydro-քլորիդ:
Բայց հետո տեղի ունեցավ մեկ նշանակալից իրադարձություն.
Էրլիխի հետազոտություններից քիչ առաջ հայտնի գիտնական Շոուն.
Դինը հայտնաբերել է սիֆիլիսի հարուցիչը՝ գունատ սպիրոխետը, որը առաջանում է
տրիպանոսոմների ընտանիքից։
Բայց, Էրլիխը մտածեց, որ ձիերի վրա կանգ առնել չի կարելի
տրիպանոսոմներ, անհրաժեշտ է ազդել սպիրոխետի վրա,
մարդու վրա ազդող.
Սակայն նա անմիջապես չանցավ մարդկանց. նա վարակվել է սիֆիլիսով
նապաստակներին, այնուհետև բուժել նրանց ≪ 606≫ դեղամիջոցով: հետո
մի քանի ինֆուզիոն նապաստակներին թողել է ոչ մեկը
սպիրոխետներ. Դեղամիջոցի չափաբաժինները մշակվել են նաև ճագարների մոտ։
Էրլիխը արտադրեց ևս 308 միացություններ և ստացավ ավելի կատարյալ
դեղ -≪ 914≫ (նեոսալվարսան): Այս դեղը
լուծված է 5 խորանարդ սանտիմետր ջրի մեջ։ Նրա ներածությունը
մարմնի մեջ ավելի անվտանգ է եղել. եղան ռեակցիաներ
Դեղերը դեռ պահպանում էին որոշ թունավոր հատկություններ:
Որոշ հիվանդների մոտ, հատկապես, երբ կիրառվում են բարձր չափաբաժիններ,
≪ 606≫ և ≪ 914≫ դեղերը առաջացրել են ուղեղի բորբոքում, կորուստ
գիտակցություն, ջերմություն, մաշկային արյունազեղումներ.
Էրլիխի թշնամիները աղմուկ բարձրացրին նոր դեղամիջոցների շուրջ։
Նրանք Էրլիխին շատ դժվարություններ պատճառեցին։
Երբ Էրլիխի դեղերը մեծ քանակությամբ փորձարկվեցին
հիվանդների մոտ, պարզվել է, որ դրանք թունավոր ազդեցություն ունեն
չափազանց հազվադեպ:
Ամբողջ աշխարհը գիտակցել է նոր գործիքների հսկայական նշանակությունը։
Սիֆիլիսը դադարել է սարսափելի հիվանդություն լինել։ Բուժումը տվել է
գերազանց արդյունքներ; հետո հիվանդների խոցերն անհետացել են
մի քանի ինֆուզիոն:
Էրլիխը որոշեց վերացնել կրկնվող տենդի սպիրոխետը,
կապված սիֆիլիտիկ սպիրոխետի հետ:
Այս պահին Ռուսաստանի որոշ քաղաքներում նկատվել են
կրկնվող տենդի բռնկումները. Ռուս բժիշկներ Յու
Պետերբուրգը և Սարատովում Պ.Կ. Գալլերը համարձակ որոշում են կայացրել
և աշխարհում առաջինը նորի լայն փորձարկում է սահմանել
դեղամիջոց կրկնվող տենդով հիվանդների համար.
Բուժման ազդեցությունը զարմանալի էր՝ հիվանդից հետո
40° ջերմաստիճանում լցրել են կես գրամ Էրլիխի
թմրանյութ, 14-6 ժամ հետո սկսվեց ամենաուժեղ քրտինքը և
ջերմաստիճանն ամբողջությամբ իջել է. Հիվանդն ամբողջությամբ ապաքինվել է։
Նրա մարմինն ամբողջությամբ ազատվել է սպիրոխետներից։
Մի՞թե սա մեծ ստերիլիզացման մասին գիտնականների երազանքների իրականացումը չէ
Մի քանի տարի սալվարսան օգտագործելուց հետո ռուս գիտնականները
պարզվել է, որ սալվարսանի ներարկումներից հետո նկատվում են
միայն աննշան ռեակցիաներ, բայց մահացու բարդություններ են առաջանում
չափազանց հազվադեպ (մեկ մահ 100000 ինֆուզիոնում):
Դեղամիջոցի որակի բարելավում, ճիշտի հաստատում
չափաբաժիններ և ճշգրիտ հակացուցումներ, գրել է 1916-917 թթ
տարիներ շարունակ մեր գիտնականներ Գ.Ի.Մեշչերսկին, Ս.Լ.
նոր - կհանգեցնի նրան, որ այս միջոցը ամբողջությամբ կլինի
ապահով.
Ռուս առաջադեմ քիմիկոս-հետազոտողներն ու բժիշկները շուտով
Էրլիխի հայտնագործությունից հետո նրանք իրենց առջեւ խնդիր դրեցին անել
կենցաղային սալվարսան.
Քիմիկոս Վ.Ա.Սմիրնովը Վ.Կ.Ֆերեյնի դեղագործական լաբորատորիայում
Արդեն 1914 թ.-ին նման լավ, ոչ թունավոր դեղամիջոց
salvarsana. Նրա միակ թերությունն այն էր, որ մի փոքր կրճատվել է
մկներ, որոնք արտադրվել են Յա. Շերեշևսկու, Ս. Լ. Բոգրովի կողմից
S. S. Usoltsev et al., նոր դեղամիջոց, որն անվանվել է ≪ ben-
Zarsan≫-ը սկսեց օգտագործել կլինիկաներում հիվանդների բուժման համար: Պրոֆեսոր
Տ. Պավլովը, Գ. Ի. Մեշչերսկին և Վ. Վ. Իվանովը հրապարակված մի շարք հոդվածներում
1916-917 թվականներին «Ռուս բժիշկ», «Բժշկական թերթում» և
≪ Russian Journal of Skin and Venereal Diseases≫, նրանք տեղեկություն են տվել առաջին ռուս.
salvarsana գերազանց ակնարկ.
Հետագայում 1916 թվականից կազմակերպվեց մասսայական գործարանային արտադրություն
ռուսական սալվարսանի արտադրություն։ Այս արտադրությունը գլխավորում էր հայտնի
Ռուս քիմիկոս Պ.Ֆ. Ռյումշինը, որը մշակել է ընդհանուր ընդունված բնօրինակը
սալվարսանի սինթեզի տեխնոլոգիա.
Սմիրնովի հետ միաժամանակ ռուս սալվարսան (≪ ար- անվ.
Ol≫) սինթեզվել են 1914 թվականին մոսկովյան քիմիկոս Ի.Ի. Օստրոմիսլեն-ի կողմից։
skiy և S.S. Kelbasinsky.
1915 թվականին «Մաշկի և վեներական հիվանդությունների ռուսական ամսագրում»
Այս մասին Բոգրովի և Մեշչերսկու շատ բարենպաստ կարծիք եղավ
դեղ.
Հոկտեմբերյան սոցիալիստական մեծ հեղափոխությունից հետո ստեղծվել է
ռուսական սալվարսանի (նովարսալան, նովարսոլ) արտադրություն գործարանում
Քսաներորդ դարում Պարբերական աղյուսակի հիմնական ենթախմբերի տարրերն ավելի քիչ տարածված էին, քան դուստր ենթախմբերում տեղակայվածները: Լիթիումը, բորը և գերմանիումը հայտնվել են թանկարժեք հարևանների՝ ոսկու, պալադիումի, ռոդիումի և պլատինի ստվերում։ Իհարկե, պետք է ընդունել, որ հիմնական ենթախմբերի տարրերի դասական քիմիական հատկությունները չեն կարող համեմատվել արագ և էլեգանտ գործընթացների հետ, որոնց մասնակցում են անցումային մետաղների համալիրները (այդ ռեակցիաների հայտնաբերման համար շնորհվել է մեկից ավելի Նոբելյան մրցանակ): . 1970-ականների սկզբին քիմիկոսների շրջանում ընդհանուր առմամբ կարծիք կար, որ հիմնական ենթախմբերի տարրերն արդեն բացահայտել են իրենց բոլոր գաղտնիքները, և նրանց ուսումնասիրությունն իրականում ժամանակի վատնում էր։
Թաքնված քիմիական հեղափոխություն
Երբ այս հոդվածի հեղինակը ուսանող էր (նա ստացել է Կազանի համալսարանի դիպլոմ 1992 թվականին), նա և իր շատ համադասարանցիներ սովորել են քիմիա. էջ-տարրերը թվում էին ամենաձանձրալի հատվածը: (Հիշեք դա ս-, էջ- Եվ դ-տարրերն այն տարրերն են, որոնց վալենտային էլեկտրոնները համապատասխանաբար զբաղված են ս-, էջ- Եվ դ-Օրբիտալներ.) Մեզ ասացին, թե ինչ ձևով են այդ տարրերը երկրակեղևում, ուսուցանվեցին դրանց մեկուսացման եղանակները, ֆիզիկական հատկությունները, բնորոշ օքսիդացման վիճակները, քիմիական հատկությունները և գործնական կիրառությունները: Կրկնակի ձանձրալի էր նրանց համար, ովքեր անցել են քիմիական օլիմպիադաներ և սովորել են այս բոլոր օգտակար տեղեկությունները որպես դպրոցական։ Թերևս դա է պատճառը, որ մեր ժամանակներում անօրգանական քիմիայի ամբիոնն այնքան էլ տարածված չէր մասնագիտացում ընտրելիս. մենք բոլորս փորձում էինք մտնել օրգանական կամ օրգանական տարրերի մասնագետներ, որտեղ նրանք խոսում էին անցումային մետաղների դարաշրջանի մասին, որոնք եկել էին քիմիայում, կատալիզացնելով ամեն հնարավորը: և նյութերի աներևակայելի փոխակերպումներ։
Այն ժամանակ չկար համակարգիչներ կամ ինտերնետ, մենք ամբողջ տեղեկատվությունը ստանում էինք միայն քիմիայի վերաբերյալ վերացական ամսագրերից և որոշ արտասահմանյան ամսագրերից, որոնց բաժանորդագրված էր մեր գրադարանը: Ոչ մենք, ոչ էլ մեր ուսուցիչները չգիտեինք, որ 1980-ականների վերջում հիմնական ենթախմբերի տարրերի քիմիայում վերածննդի առաջին նշաններն արդեն նկատելի էին։ Հենց այդ ժամանակ նրանք հայտնաբերեցին, որ հնարավոր է ձեռք բերել էկզոտիկ ձևեր էջ- տարրեր - սիլիցիում և ֆոսֆոր ցածր կոորդինացված և ցածր օքսիդացված վիճակներում, բայց միևնույն ժամանակ ընդունակ են ձևավորել միացություններ, որոնք բավականին կայուն են սենյակային ջերմաստիճանում: Թեև դրանց գործնական կիրառությունն այն ժամանակ չէր քննարկվում, սակայն այդ նյութերի սինթեզի առաջին հաջող օրինակները ցույց տվեցին, որ հիմնական ենթախմբերի տարրերի քիմիան փոքր-ինչ թերագնահատված էր և, հավանաբար, կգա ժամանակը, երբ. էջ- տարրերը կկարողանան դուրս գալ ստվերից դ- և նույնիսկ զ- տարրեր. Ի վերջո, այդպես էլ եղավ.
1981 թվականը կարելի է համարել հիմնական ենթախմբերի տարրերի շրջադարձի մեկնարկային կետ։ Այն ժամանակ տպագրվեցին երեք հոդվածներ, որոնք հերքում էին այն միտքը, որ կայուն կրկնակի կամ եռակի կապը կարող է ձևավորվել միայն այն դեպքում, եթե այս քիմիական կապի գործընկերներից մեկը (կամ ավելի լավ է, երկուսն էլ) երկրորդ շրջանի տարր է: Այս «կրկնակի կապերի կանոնը» առաջին անգամ հերքել է Ռոբերտ Ուեսթը Վիսկոնսինի համալսարանից, որի խմբում նրանք առաջինն են սինթեզել կայուն սիլեն, սիլիցիում-սիլիցիում կրկնակի կապով միացություն, ալկենների ավելի ծանր անալոգ, բոլորին ծանոթ: օրգանական քիմիայից ( Գիտություն, 1981, 214, 4527, 1343–1344, doi՝ 10.1126/science.214.4527.1343) Դրանից անմիջապես հետո, Տոկիոյի համալսարանի հետազոտողները, որոնք աշխատում էին Մասաակի Յոշիֆուջիի ղեկավարությամբ, զեկուցեցին ֆոսֆոր-ֆոսֆոր կրկնակի կապով միացության սինթեզի մասին ( , 1981, 103, 15, 4587–4589; doi:10.1021/ja00405a054): Նույն թվականին Գերդ Բեկերը Շտուտգարտի համալսարանից կարողացավ ստանալ կայուն ֆոսֆալկին՝ ֆոսֆոր-ածխածին եռակի կապով միացություն, որը կարելի է համարել որպես կարբոքսիլաթթվի նիտրիլների ֆոսֆոր պարունակող անալոգ ( Zeitschrift für Naturforschung B, 1981, 36, 16).
Ֆոսֆորն ու սիլիցիումը երրորդ շրջանի տարրեր են, ուստի ոչ ոք նրանցից նման հնարավորություններ չէր սպասում։ Վերջին միացության մեջ ֆոսֆորի ատոմը կոորդինատիվորեն չհագեցած է, և դա հույս է ներշնչում, որ այն կամ նրա անալոգները կօգտագործվեն որպես կատալիզատորներ: Հույսի պատճառն այն էր, որ կատալիզատորի հիմնական խնդիրն այն է, որ շփվի սուբստրատի մոլեկուլի հետ, որը պետք է ակտիվացվի, դրան ընդունակ են միայն այն մոլեկուլները, որոնց ռեագենտը կարող է հեշտությամբ մոտենալ, իսկ քիմիկոսների մեծամասնությանը ծանոթ ֆոսֆատներում՝ ֆոսֆորի ատոմը. Չորս խմբերով շրջապատված, այն ոչ մի կերպ չի կարելի անվանել մատչելի կենտրոն։
Հիմնականը ծավալային միջավայրն է
Բոլոր երեք սինթեզները, որոնք հրատարակվել են 1981 թվականին, հաջողվել են, քանի որ իրենց նոր, էկզոտիկ միացությունների հիմնական ենթախմբի տարրերը շրջապատող փոխարինողները ճիշտ են ընտրվել (անցումային մետաղների քիմիայում փոխարինիչները կոչվում էին լիգանդներ)։ Ուեսթի, Յոշիֆուջիի և Բեքերի կողմից ստացված նոր ածանցյալները մեկ ընդհանուր բան ունեին. հիմնական ենթախմբերի տարրերի հետ կապված խոշոր լիգանդները կայունացնում էին սիլիցիումը կամ ֆոսֆորը ցածր կոորդինացված վիճակում, որը կայուն չէր լինի այլ հանգամանքներում: Զանգվածային փոխարինիչները պաշտպանում են սիլիցիումը և ֆոսֆորը օդի թթվածնից և ջրից, ինչպես նաև թույլ չեն տալիս նրանց մտնել անհամաչափ ռեակցիա և ընդունել իրենց բնորոշ օքսիդացման վիճակները (+4 և +5 համապատասխանաբար սիլիցիումի և ֆոսֆորի համար) և կոորդինացիոն թվերը (չորս երկու տարրերը): Այսպիսով, սիլենը կայունացել է չորս մեծածավալ մեզիտիլ խմբերով (մեզիտիլը 1,3,5-տրիմեթիլբենզոլ է), իսկ ֆոսֆաալկինը՝ մեծածավալ տերտ-բութիլ փոխարինողով։
Մի անգամ պարզ դարձավ, որ մեծածավալ լիգանդները տալիս են միացություններ, որոնցում էջ- տարրերը գտնվում են օքսիդացման ցածր աստիճանի և/կամ ցածր կոորդինացիոն թվով, այլ գիտնականներ սկսեցին ներգրավվել հիմնական ենթախմբերի տարրերի նոր, անսովոր ածանցյալների ձեռքբերմանը: Սկսած 2000-ականներից՝ գրեթե բոլոր համարներում Գիտություն(և ամսագրի հայտնվելուց ի վեր 2009 թ Բնության քիմիա- գրեթե բոլոր թողարկումներում) հաղորդվում է որոշ էկզոտիկ համադրություն հիմնական ենթախմբերի տարրի հետ:
Այսպիսով, մինչև վերջերս ոչ ոք չէր կարող մտածել, որ հնարավոր կլինի ձեռք բերել և բնութագրել կայուն սիլիլեներ՝ կարբենների սիլիցիում պարունակող համարժեքներ։
Կարբենները խիստ ռեակտիվ տեսակներ են, որոնցում երկվալենտ և կրկնակի կոորդինացված ածխածնի ատոմն ունի կամ զույգ էլեկտրոններ (ավելի կայուն եզակի կարբեն) կամ երկու առանձին չզույգված էլեկտրոններ (ավելի ռեակտիվ եռակի կարբեն): 2012-ին Քեմերոն Ջոնսը Ավստրալիայի Մոնաշ համալսարանից և նրա գործընկերները Օքսֆորդի և Լոնդոնի համալսարանական քոլեջից նկարագրեցին առաջին սինլետ սիլիլենը. երկվալենտ սիլիցիումը դրանում կայունացվում է մեծածավալ բորի լիգանդի միջոցով ( Ամերիկյան քիմիական ընկերության ամսագիր, 2012, 134, 15, 6500–6503, doi՝ 10.1021/ja301042u): Սիլիլենը կարող է մեկուսացվել բյուրեղային վիճակում, և հատկանշական է, որ այն կայուն է մնում մինչև 130°C ջերմաստիճանում։ Բայց լուծույթում կարբենի սիլիցիումի անալոգը երկիմիզացվում է՝ ձևավորելով սիլեն կամ ներմուծվում է ալկանների C-H կապերի մեջ՝ վերարտադրելով իր կարբենի անալոգների քիմիական հատկությունները։
Քիմիկոսները շարունակում են ստանալ հիմնական ենթախմբերի տարրեր պարունակող նոր օրգանական միացություններ։ Մասնավորապես, նրանք փորձում են հայտնի կառուցվածքի երկրորդ շրջանի տարրը փոխարինել ավելի հին շրջանի համանման տարրով (Chemoscope-ի այս թողարկումը խոսում է առաջին սինթեզված օրգանականներից մեկի ֆոսֆոր պարունակող անալոգի պատրաստման մասին։ նյութեր): Մեկ այլ ուղղություն փոքր-ինչ նման է հազվագյուտ նամականիշեր հավաքելուն, միայն նամականիշների փոխարեն կան քիմիական կառուցվածքներ։ Օրինակ՝ 2016 թվականին Օքսֆորդից Ալեքսանդր Հինցը փորձել է ձեռք բերել չորս տարբեր պնիկտոգենների ատոմներ (հիմնական ենթախմբի 5-րդ խմբի տարրեր՝ ազոտից մինչև բիսմուտ) պարունակող ցիկլ։ Նա չկարողացավ ամբողջությամբ լուծել խնդիրը՝ գծային կառուցվածք ունեցող մոլեկուլը չի փակվել ցիկլի մեջ։ Այնուամենայնիվ, եզակի Sb-N-As = P շղթայով մոլեկուլը, ներառյալ հինգից չորսը, նույնպես տպավորիչ է. էջ- ազոտի ենթախմբի տարրեր ( Քիմիա. Եվրոպական ամսագիր, 2016, 22, 35, 12266–12269, doi՝ 10.1002/chem.201601916):
Իհարկե, անհնար է խոսել հիմնական ենթախմբերի տարրերի էկզոտիկ ածանցյալների սինթեզի մասին միայն որպես «քիմիական հավաքում», քանի որ հին ժամանակաշրջանների տարրեր պարունակող հայտնի օրգանական միացությունների անալոգներ ստանալը, անշուշտ, կարևոր է կառուցվածքի տեսությունները պարզաբանելու համար: քիմիական կապերի. Իհարկե, սա քիմիկոսների հետաքրքրության միակ պատճառը չէ։ Հիմնական ենթախմբերի տարրերի քիմիայում վերածննդի պատճառն է հենց այն ոլորտները գտնելու ցանկությունը, որտեղ այդ նյութերը կարող են օգտագործվել գործնականում:
Դեռևս 1980-ականներին, առաջին նյութերի սինթեզից հետո, որոնցում նկատվեց ցածր կոորդինացիա էջ- տարրեր, քիմիկոսները հույս ունեին, որ նման կոորդինատիվ չհագեցած միացությունները կկարողանան կատալիզացնել բազմաթիվ ռեակցիաներ այնպես, ինչպես անցումային մետաղների համալիրները: Շատ գայթակղիչ կլիներ թանկարժեք պլատինի և պալադիումի միացությունները փոխանակել միայն հիմնական ենթախմբերի տարրեր պարունակող մոլեկուլների հետ: Տեղեկություններ անսովոր միացությունների հատկությունների մասին, որոնք հայտնվել են արդեն այս հազարամյակում էջ-տարրերը հաստատեցին տեսական կանխատեսումները: Պարզվել է, որ դրանցից շատերը ակտիվացնում են ածխաջրածինները, մոլեկուլային ջրածինը և ածխաթթու գազը։
Ինչու են անցումային մետաղները վատ:
Թվում է, թե ինչու՞ մշակել նոր կատալիզատորներ այն գործընթացների համար, որոնք վաղուց կատարելապես արագացել են անցումային մետաղների ածանցյալներով: Բացի այդ, անցումային տարրերի օրգանամետաղական քիմիան կանգ չի առնում. անընդհատ հայտնաբերվում են ռեակտիվության նոր երեսակներ: դ- տարրեր. Սակայն ազնիվ անցումային մետաղներն ունեն իրենց թերությունները. Նախևառաջ գինը. օրգանական և օրգանական տարրերի միացությունների փոխակերպման ամենաարդյունավետ կատալիզատորները ռոդիումի, պլատինի և պալադիումի համալիրներն են: Երկրորդ դժվարությունը պլատինի և պալադիումի բնական պաշարների սպառումն է։ Վերջապես, պլատինի կամ պալադիումի կատալիզատորների մեկ այլ խնդիր բարձր թունավորությունն է: Սա հատկապես ճիշտ է դեղամիջոցներ ձեռք բերելու դեպքում, քանի որ դրանց գինը զգալիորեն բարձրանում է նյութի մաքրման ծախսերի հաշվին նույնիսկ անցումային մետաղների հետքերից: Նոր կատալիզատորների անցումը առնվազն զգալիորեն կնվազեցնի դեղանյութի արժեքը և, հնարավոր է, կպարզեցնի թիրախային ռեակցիայի արտադրանքի մաքրումը:
Կան լրացուցիչ առավելություններ, որոնք կարող են ապահովել հիմնական ենթախմբերի տարրերի վրա հիմնված կատալիզատորների օգտագործումը: Այսպիսով, հնարավոր է, որ որոշ հայտնի ռեակցիաներ տեղի ունենան ավելի մեղմ պայմաններում, ինչը նշանակում է, որ հնարավոր կլինի խնայել էներգիան։ Օրինակ, դեռևս 1981 թվականին, առաջին սիլենի սինթեզի և հատկությունների վերաբերյալ իր աշխատանքում Ջոնսը ցույց տվեց, որ սիլիցիում-սիլիկոն կրկնակի կապով միացությունը կարող է ակտիվացնել ջրածինը նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանից ցածր ջերմաստիճաններում, մինչդեռ գոյություն ունեցող արդյունաբերական հիդրոգենացման գործընթացները պահանջում են. բարձր ջերմաստիճանի օգտագործումը.
Նոր հազարամյակում հայտնաբերված կարևոր քիմիական գործընթացներից մեկը մոլեկուլային ջրածնի ակտիվացումն է դիգերմինի օգնությամբ, որը գերմանիում պարունակող ալկինների անալոգն է ( Ամերիկյան քիմիական ընկերության ամսագիր, 2005, 127, 12232–12233, doi՝ 10.1021/ja053247a): Այս գործընթացը, որը կարող է սովորական թվալ, հետաքրքիր է երկու պատճառով. Նախ, չնայած ալկինների և բողբոջների կառուցվածքի նմանությանը, ջրածինը փոխազդում է վերջիններիս հետ ոչ ածխածին-ածխածին եռակի կապով ածխաջրածիններին բնորոշ սցենարով (ջրածինը կցվում է եռակի կապի յուրաքանչյուր ատոմին, իսկ բողբոջը վերածվում է. germene), սակայն անցումային մետաղների ատոմներին բնորոշ մեխանիզմի համաձայն։ Այս մեխանիզմը, որի արդյունքում ջրածնի մոլեկուլը միանում է տարրին և ձևավորվում են երկու նոր E-H կապեր (նկարագրված դեպքում՝ Ge-H), կոչվում է օքսիդատիվ հավելում և առանցքային փուլ է անցումային մետաղների հետ կապված բազմաթիվ կատալիտիկ գործընթացներում։ Երկրորդ, թեև H2-ը կարող է թվալ ամենապարզ և ոչ բարդ մոլեկուլը, սակայն դրա քիմիական կապն ամենաուժեղն է այն ամենից, ինչ կարող է առաջանալ երկու նույնական տարրերի միջև, հետևաբար այս կապի խզումը և, համապատասխանաբար, ջրածնի ակտիվացումը կատալիտիկ հիդրոգենացման գործընթացներում։ Քիմիական տեխնոլոգիայի տեսակետից հեռու չէ պարզ խնդիր:
Հնարավո՞ր է ակցեպտորին դոնոր դարձնել:
Որպեսզի տարրը ենթարկվի ջրածնի օքսիդատիվ ավելացման (անկախ նրանից, թե որտեղ է այն գտնվում Պարբերական աղյուսակում), այն պետք է ունենա իր էլեկտրոնային կառուցվածքի որոշակի առանձնահատկություններ։ E + H 2 = H-E-H գործընթացը տեղի կունենա միայն այն դեպքում, եթե տարրը կոորդինատիվորեն չհագեցված է, և նրա ազատ ուղեծրը կարող է ընդունել մոլեկուլային ջրածնի էլեկտրոնները: Ավելին, այս ազատ ուղեծրի էներգիան պետք է մոտ լինի ջրածնի մոլեկուլային ուղեծրի էներգիային, որը պարունակում է էլեկտրոններ։ Միատարր մետաղների համալիրների կատալիզի ոլորտում առաջընթացը հիմնականում բացատրվում է նրանով, որ քիմիկոսները, փոխելով մետաղի հետ կապված լիգանների կառուցվածքը, կարող են փոփոխել նրա ուղեծրերի էներգիան և այդպիսով «հարմարեցնել» դրանք ռեակցիային մասնակցող խիստ սահմանված նյութերին։ . Երկար ժամանակ համարվում էր, որ ուղեծրերի էներգիայի նման մեղմ ճշգրտումը հնարավոր է միայն դրա համար դ-տարրերը, սակայն, վերջին տասնամյակում պարզվեց, որ համար էջ- տարրերը նույնպես: Հետազոտողները իրենց ամենամեծ հույսերը կապում են ազոտ պարունակող բարդույթների հետ, որոնցում լիգանները, ճանկերի նման, բռնում են կոորդինացիոն կենտրոնը (դրանք կոչվում են chelating ligands, լատիներեն c. հելա,ճանկ), ինչպես նաև լիգանների համեմատաբար նոր դասի հետ. Ն- հետերոցիկլիկ կարբեններ.
Վերջինիս հաջող օրինակ է Սան Դիեգոյի Կալիֆոռնիայի համալսարանի Գայ Բերտրանի աշխատանքը, որտեղ այս լիգանդները կայունացնում են բորի ատոմը ( Գիտություն, 2011, 33, 6042, 610–613, doi: 10.1126/science.1207573): Սովորաբար, բորի ածանցյալները, որոնք իրենց արտաքին շերտում պարունակում են ընդամենը երեք էլեկտրոն, գործում են որպես դասական էլեկտրոն ընդունող (Լյուիս թթու): Փաստն այն է, որ բորին անհրաժեշտ է ևս հինգ էլեկտրոն՝ կայուն ութէլեկտրոնային թաղանթ հասնելու համար, այնպես որ նա կարող է երեք կովալենտային կապ ձևավորել իր երեքից և երեք երրորդ կողմի էլեկտրոններից, բայց պետք է ևս երկու էլեկտրոն ստանա՝ ընդունելով ուրիշի էլեկտրոնը։ զույգը իր դատարկ էլեկտրոնային բջիջների մեջ: Այնուամենայնիվ Ն-Հետերոցիկլիկ կարբենները այնքան ուժեղ էլեկտրոն դոնորներ են, որ նրանց հետ կապված բորը դադարում է ընդունող լինել. այն դառնում է այնքան «էլեկտրոններով հարուստ», որ Լյուիս թթվից փոխվում է Լյուիսի հիմքի: Մինչև վերջերս քիմիկոսները չէին էլ կարող կանխատեսել հայտնիի հատկությունների նման զգալի փոփոխություն էջ- տարր. Եվ չնայած Բերտրանի աշխատանքը դեռ հետաքրքիր է միայն տեսական տեսանկյունից, մեր ժամանակներում տեսությունից պրակտիկային անցումը տեղի է ունենում բավականին արագ:
Որքա՞ն հեռու է կատալիզը:
Այսպիսով, հիմնական ենթախմբերի տարրերի վերջերս սինթեզված ածանցյալները կարող են մտնել հիմնական ռեակցիաների մեջ, որոնք կատալիզացնում են անցումային մետաղների համալիրները: Ցավոք սրտի, նույնիսկ վերոհիշյալ մոլեկուլային ջրածնի օքսիդատիվ ավելացումը սիլիցիումի կամ բորի ատոմին միայն առաջին քայլն է ռեակցիաների հաջորդականության մեջ, որը պետք է մշակվի ամբողջական կատալիտիկ ցիկլի համար: Օրինակ, եթե խոսքը հիդրոգենացման մասին է հիմնական ենթախմբերի միացությունների առկայության դեպքում, որոնց մեխանիզմը վերարտադրում է ջրածնի ավելացման մեխանիզմը Վիլկինսոնի կատալիզատորի առկայության դեպքում, ապա ջրածնի հետ փոխազդեցությունից հետո. էջ- տարրը պետք է բարդություն կազմի ալկենի հետ, այնուհետև պետք է տեղի ունենա հիդրիդային փոխանցում և կոմպլեքսավորում... և մնացած բոլոր քայլերը, որոնք ի վերջո կհանգեցնեն վերջնական արտադրանքի ձևավորմանը և կատալիտիկորեն ակտիվ տեսակների վերածնմանը: Միայն այդ դեպքում կատալիզատորի մեկ մասնիկը կստեղծի թիրախային արտադրանքի տասնյակ, հարյուրավոր կամ նույնիսկ հազարավոր մոլեկուլներ: Բայց որպեսզի նման կատալիտիկ ցիկլը աշխատի, պետք է լուծվեն ևս շատ խնդիրներ՝ օքսիդատիվ ավելացման արդյունքում ձևավորված տարր-ջրածին կապը չպետք է չափազանց ուժեղ լինի (հակառակ դեպքում հիդրիդային փոխանցումը տեղի չի ունենա), այն տարրը, որը ավելացրել է. ջրածինը պետք է պահպանի ցածր կոորդինացված վիճակ ալկենի հետ փոխազդեցության համար և այլն։ Եթե մի պահ բաց թողնեք, կատալիզատորը կվերանա էջ-տարրը չի աշխատի, չնայած իր վարքի նմանությանը դ- որոշ գործընթացների տարրեր:
Կարող է թվալ, որ հիմնական ենթախմբերի տարրերի միացությունների միջոցով մետաղների համալիր կատալիզի անցումը կատալիզացման չափազանց բարդ խնդիր է, և այն շատ հեռու է ավարտից: Այնուամենայնիվ, հետաքրքրություն քիմիայի նկատմամբ էջ- տարրերը և սինթետիկ քիմիկոսների ցանկությունը՝ փոխարինել պլատինային կամ պալադիումի կատալիզատորները այլ բանով, անշուշտ բեկում կստեղծեն այս ուղղությամբ: Հնարավորություն կա, որ հաջորդ տասնամյակում մենք կլսենք հիմնական ենթախմբերի կոորդինատիվ չհագեցած տարրերի վրա հիմնված կատալիզատորների մասին:
Ավելի վաղ՝ 2011-ին, IUPAC-ը ճանաչեց JINR-ի համագործակցությունը LLNL-ի (ԱՄՆ) հետ որպես առաջնահերթություն 114 և 116 տարրերի հայտնաբերման հարցում, որոնք ստացան անվանումը՝ տարր 114 - Flerovium, Fl; 116 տարր ― Livermorium, Lv.
Flerovium - ի պատիվ միջուկային ռեակցիաների լաբորատորիայի անունով: Գ. միջուկներ, մի շարք նոր գիտական ուղղությունների հիմնադիր, այժմ իր անունը կրող FLNR JINR-ի հիմնադիրն ու առաջին տնօրենը։
Livermorium - ի պատիվ Լիվերմորի ազգային լաբորատորիայի: Լոուրենսը և նրա գտնվելու վայրը՝ Լիվերմոր քաղաքը (Կալիֆորնիա, ԱՄՆ): Ավելի քան 20 տարի Լիվերմորի գիտնականները մասնակցում են Դուբնայում անցկացվող նոր տարրերի սինթեզի փորձերին։
Ընդհանուր առմամբ, IUPAC-ի որոշումը ճանաչում է JINR-ի գիտնականների ակնառու ներդրումը գերծանր տարրերի «կայունության կղզու» հայտնաբերման գործում, որը ժամանակակից միջուկային ֆիզիկայի կարևորագույն ձեռքբերումներից է:
