Come vengono scoperti i nuovi elementi?

Nuovi elementi e tavola periodica

È possibile trovare nuovi elementi per colmare le lacune e aggiungere alla tavola periodica. Jaap Hart, Getty Images

Dmitri Mendeleev è accreditato di aver realizzato la prima tavola periodica che assomiglia a tavola periodica moderna . La sua tavola ordinava gli elementi aumentando peso atomico (noi usiamo numero atomico oggi ). Poteva vedere tendenze ricorrenti , o periodicità, nelle proprietà degli elementi. La sua tabella potrebbe essere utilizzata per prevedere l'esistenza e le caratteristiche di elementi che non erano stati scoperti.

Quando guardi il tavola periodica moderna , non vedrai spazi vuoti e spazi nell'ordine degli elementi. Nuovi elementi non vengono più esattamente scoperti. Tuttavia, possono essere realizzati, utilizzando acceleratori di particelle e reazioni nucleari. UN nuovo elemento è realizzato aggiungendo un protone (o più di uno) o neutroni a un elemento preesistente. Questo può essere fatto distruggendo protoni o neutroni in atomi o facendo collidere gli atomi insieme. Gli ultimi elementi della tabella avranno numeri o nomi, a seconda della tabella utilizzata. Tutti di nuovi elementi sono altamente radioattivi. È difficile dimostrare di aver creato un nuovo elemento, perché decade così rapidamente.

Punti chiave: come vengono scoperti nuovi elementi

• Mentre i ricercatori hanno trovato o sintetizzato elementi con numero atomico da 1 a 118 e la tavola periodica appare piena, è probabile che verranno creati elementi aggiuntivi.
• Gli elementi superpesanti sono realizzati colpendo elementi preesistenti con protoni, neutroni o altri nuclei atomici. Vengono utilizzati i processi di trasmutazione e fusione.
• Alcuni elementi più pesanti sono probabilmente realizzati all'interno delle stelle, ma poiché hanno un'emivita così breve, non sono sopravvissuti per essere trovati sulla Terra oggi.
• A questo punto, il problema non è creare nuovi elementi che rilevarli. Gli atomi che vengono prodotti spesso decadono troppo rapidamente per essere trovati. In alcuni casi, la verifica potrebbe derivare dall'osservazione di nuclei figli che sono decaduti ma non avrebbero potuto derivare da nessun'altra reazione se non usando l'elemento desiderato come nucleo genitore.

I processi che creano nuovi elementi

Gli elementi che si trovano oggi sulla Terra sono nati nelle stelle tramite nucleosintesi oppure si sono formati come prodotti di decadimento. Tutti gli elementi da 1 (idrogeno) a 92 (uranio) sono presenti in natura, sebbene gli elementi 43, 61, 85 e 87 derivino dal decadimento radioattivo del torio e dell'uranio. Nettunio e plutonio sono stati scoperti anche in natura, in rocce ricche di uranio. Questi due elementi risultavano dalla cattura dei neutroni da parte dell'uranio:

²³⁸U + n →²³⁹In →²³⁹Ad esempio →²³⁹Poteva

Il punto chiave qui è che bombardare un elemento con neutroni può produrre nuovi elementi perché i neutroni possono trasformarsi in protoni attraverso un processo chiamato decadimento beta dei neutroni. Il neutrone decade in un protone e rilascia un elettrone e un antineutrino. L'aggiunta di un protone a un nucleo atomico cambia la sua identità di elemento.

I reattori nucleari e gli acceleratori di particelle possono bombardare bersagli con neutroni, protoni o nuclei atomici. Per formare elementi con numero atomico maggiore di 118, non è sufficiente aggiungere un protone o un neutrone a un elemento preesistente. Il motivo è che i nuclei superpesanti che si trovano lontano nella tavola periodica semplicemente non sono disponibili in nessuna quantità e non durano abbastanza a lungo per essere utilizzati nella sintesi degli elementi. Quindi, i ricercatori cercano di combinare nuclei più leggeri che hanno protoni che si sommano al numero atomico desiderato o cercano di creare nuclei che decadono in un nuovo elemento. Purtroppo, a causa della breve emivita e del piccolo numero di atomi, è molto difficile rilevare un nuovo elemento, tanto meno verificarne il risultato. I candidati più probabili per nuovi elementi saranno i numeri atomici 120 e 126 perché si ritiene che abbiano isotopi che potrebbero durare abbastanza a lungo da essere rilevati.

Elementi superpesanti nelle stelle

Se gli scienziati usano la fusione per creare elementi superpesanti, li producono anche le stelle? Nessuno conosce la risposta con certezza, ma è probabile che le stelle producano anche elementi di transuranio. Tuttavia, poiché gli isotopi sono così di breve durata, solo i prodotti di decadimento più leggeri sopravvivono abbastanza a lungo da essere rilevati.

Fonti

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