A 110-es elem

INZELT GYÖRGY


2003. augusztus 16-án az IUPAC tanácsa a testület 42. közgyűlésén, a kanadai Ottawában jóváhagyta a 110-es rendszámú elem javasolt nevét. Új nevet kell tehát megtanulnunk, és kiegészíteni az osztály- és előadótermekben függő, tankönyvekben található periódusos rendszereket. A 110. rendszámú elem neve: darmstadtium, a vegyjele: Ds.

A 110-es elem felfedezését - miként az a kisebb és nagyobb rendszámú transzfermiumelemek esetében is történt - több kutatócsoport is bejelentette. Mivel olyan elemekről van szó, melyek élettartama rendkívül rövid, és létükre tulajdonképpen csak a bomlási folyamataikból lehet következtetni, egy-egy bejelentés hitelességét a kémikusok, illetve a fizikusok nemzetközi szervezetei, az IUPAC és az IUPAP [1] rendkívül gondosan mérlegeli. Ebből a célból külön, egyesített IUPAC/IUPAP transzfermium-munkacsoportot hoztak létre, melynek a neve Transfermium Working Group (TWG). Ez a bizottság határozta meg azokat a kritériumokat, amelyek szerint a bejelentett felfedezéseket értékelik. Ezek közül a leglényegesebb az, hogy a kémiai elem felfedezése csak kísérleti úton történhet, tehát elméleti jóslatokkal nem foglalkoznak, az elemet elő kell állítani. A felfedezést igazolni kell, aminek legjobb módja az, ha egy másik laboratórium megismétli a kísérletet, és ugyanarra az eredményre jut. Ez utóbbi feltétel alól akkor adható felmentés, ha az eredeti közleményben leírt vizsgálat többféle módon és módszerrel kétséget kizáróan igazolni tudja az új elem létét, és a kísérlet ismétlése egy másik laboratóriumban igen költséges lenne. Ehhez tudnunk kell, hogy jelenleg a világon három laboratórium képes ilyen kísérletek elvégzésére: az oroszországi Dubnában található Egyesített Nukleáris Kutatóintézet (JINR), az egyesült államokbeli Lawrence Berkeley Laboratórium és a németországi Darmstadtban létesített Nehézionkutató Társaság (GSI). A bejelentések is innen származnak. A felfedezések tekintetében ezek az intézetek egymásnak vetélytársai.

A 110-es elem felfedezésére az első mérvadó bejelentés 1987-ben Dubnából érkezett, amely Y. T. Oganessian és 16 társa nevéhez fűződött. A TWG ezt a munkát nem tartotta elég meggyőzőnek. Az IUPAC és az IUPAP 1999-ben létrehozott egy négytagú bizottságot (rövid nevén JWP), azzal a feladattal, hogy minden korábbi bejelentést megvizsgáljon. Ez a bizottság döntött úgy, hogy Sigurd Hofmann és munkatársai valóban előállították a 110-es elemet Darmstadtban, 1994-ben. A közlemény 1995-ben jelent meg, és Hofmannon kívül 12 szerző jegyzi [2]. Ugyanez a bizottság elutasította az A. Ghiorso vezette csoport 1995-ös eredményét, akik 59Co és 209Bi reakciójával - nézetük szerint - a 110-es elemet hozták létre [3]. (Kísérletük leírásában ugyanis ellentmondásokat véltek felfedezni, és az adatok megbízhatóságát sem tartották elegendőnek. Pedig Albert Ghiorso esetében "rutinos" felfedezőről van szó, hiszen nevéhez fűződik a nobelium [1958], a lawrencium [1961], részben a dubnium [1967-1970] és a seaborgium [1974] előállítása, sőt 1949-től Glenn T. Seaborg munkatársaként részt vett a berkelium [1949], a californium [1950], az einsteinium [1952], a fermium és a mendelevium [1955] létrehozásában is.) Ugyanerre a sorsra jutott Y. A. Lazarev és 19 társszerzője által 1996-ban bejelentett igény [4] is.

A darmstadtium

A darmstadtiumot Sigurd Hofmann és Peter Armbruster professzorok vezette darmstadti kutatócsoport úgy állította elő, hogy az ólomatomokat felgyorsított nikkelionokkal bombázta iongyorsítóban. Ekkor az alábbi reakció játszódott le:

                                     (1)

ahol n egy neutront jelöl.

A kutatók tízévnyi erőfeszítését 1994. november 9-én koronázta siker, amikor a 110-es rendszámú elem 4 darab atomját sikerült előállítaniuk. A munka, amelyben a hat német kutatón kívül három orosz, két szlovák és egy finn munkatárs vett részt [2], közvetlen irányítója Armbruster volt. A 271110DS izotópot is előállították 208-as tömegszámú ólmot 64-es tömegszámú nikkelionokkal bombázva.

Az ólom- és a nikkel választását az indokolta, hogy az igen stabil atomok és rendszámuk összege (82 + 28) éppen 110, tehát ha sikerül "összeragasztani" őket, már kész is az új elem. Azért az ügy nehézségét jelzi, hogy tíz év kellett a megfelelő kísérleti körülmények (pl. gyorsítás) megtalálásához.

A darmstadtium 0,17 ms alatt könnyebb elemekké esik szét, miközben a-részecskék keletkeznek. Éppen az a-részecskék energiájának és az időállandóknak a meghatározásával, valamint a bomlási sorok elemzésével volt bizonyítható az új elem létrehozása. Fizikai vagy kémiai tulajdonságai nem ismertek. Ha a fantáziánkat szabadon engedjük, és elképzeljük, hogy néhány grammnyi darmstadtiumot sikerül előállítani, akkor egy ezüstösen csillogó fémet láthatunk, hiszen a platina alatt foglal helyet a periódusos rendszerben, így vélhetően hasonló jellemzői vannak.

Az IUPAC szabályai szerint a névadás joga a felfedezőké, ők pedig a kutatásaiknak helyet adó város nevének megörökítése mellett döntöttek. Ugyanez a csoport (G. Münzenberg, P. Armbruster) volt az előállítója a 107-es bohrium, a 108-as hassium és a 109-es meitneriumnak, és versenyben vannak a 111-es és 112-es elem felfedezője büszke címért is. Eddig 18 elemet állítottak elő a németországi kutatók, de az elnevezésben - az 1886-ban leírt germániumot (Clemens Winkler) kivéve - csak az utóbbi időkben adtak a helyszínre utaló nevet, a hassium idézi Hessen tartományt, ahol Darmstadt is található.

Mi várható a közeljövőben, avagy
hogyan értsük a távirati irodák híreit?

2003. június 17-én az MTI moszkvai tudósítójától hallottuk a hírt: orosz tudósok három új elemmel egészítették ki a Mengyelejev-féle táblázatot. A bejelentett felfedezés a 114-es, a 116-os és a 118-as elemre vonatkozott. Az ilyen nyilatkozatok nem ritkák, akár igazak is lehetnek, de a felfedezés elismertetéséhez hosszú út vezet. A 118-as elem létezéséről a Berkeley Laboratórium tudósai már 1999-ben beszámoltak, amit azonban 2001-ben szégyenszemre vissza is kellett vonniuk, mert nem tudták a kísérleti eredményt két év alatt sem reprodukálni.

A jelenlegi helyzet a következő. Az IUPAC bizottságai a 111-es elem tekintetében nem találták meggyőzőnek Hofmann és munkatársai 1995-ös közleményét, amelyben a 209Bi céltárgynak 64Ni izotóppal való bombázása eredményeként a 111-es elem létrejöttét valószínűsítették. A 112-es elem előállítására is biztató kísérleteket tett ugyanez a kutatócsoport, de 1996-os bejelentésük óta a meggyőző bizonyítékokat nem sikerült felmutatniuk arra, hogy a

                                   (2)

reakció valóban végbemegy. (A még nem elnevezett elemek ideiglenes munkanevet és jelet kapnak, így a 112-es elemé Uub, azaz ununbium lett, ami a rendszám latin fordítása.) A JWP-bizottság még kritikusabb volt A. Marinov és munkatársai 1990 óta ismétlődő bejelentéseivel, amelyekben azt állították, hogy létrehozták a 112-es ekahiganyt. A 114-es elem felfedezésére YuriOganessian és Vlagyimir Utyonkov vezette kutatócsoport jelentette be igényét 1999-ben, amelyet a 244Pu céltárgynak a ritka 48Ca-mal való bombázása útján kaptak. Ennek élettartama rendkívül nagynak, 30 másodpercnek adódott, ami összhangban lenne azzal az elméleti jóslattal, hogy a 114-esnél nagyobb rendszámú elemek között lesznek aránylag stabilisak is.

Itt tart napjainkban a modern alkímia, amelynél az elemek átalakításához használt "bölcsek köve" az egyre bővülő elméleti tudásunk és az egyre hatékonyabbá váló kísérleti technikánk. Arra a kérdésre, hogy mi a haszna a transzfermiumelemek előállításának, a kutatók válasza az, hogy ezek az eredmények közelebb vihetik az emberiséget a világegyetem keletkezésének megismeréséhez, különösképpen a nagy tömegű atomok születésének megértéséhez. Bármennyire valószínűtlennek tűnik ma, lehet, hogy ez a tudás egyszer még hasznosulni fog, hiszen 250 évvel ezelőtt még nem látszott, hogy milyen nagy lesz az első elektromos kísérlet gyakorlati jelentősége, az atomenergia alkalmazását pedig még hetven évvel ezelőtt sem gondolta volna senki.

IRODALOM

[1] Inzelt Gy.: Természet Világa, 2001. április, 164-167. o.

[2] S. Hofmann, V. Ninov, F. P. Hessberger, P. Armbruster, H. Folger, G. Munzenberg, H. J. Schott, A. G. Popeko, A. V. Yeremin, A. N. Andreyev, S. Saro, R. Janik, M. Leino: ,,Production and decay of 269110", Z. Phys. A 350, 277-280. (1995)

[3] A. Ghiorso, D. Lee, P. Somerville, W. Loveland, J. M. Nitschke, W. Giorso, G. T. Seaborg, P. Wilmarth, R. Leres, A Wydler, M. Nurmia, K. Gregorich, R. Gaylord, T. Hamilton, N. J. Hannink, D. C. Hoffman, C. Jarzynski, C. Kacher, B. Kadkhodayan, S. Kreek, M. Lane, A. Lyon, M. A. McMahan, M. Neu, T. Sikkeland, W. J. Swiatecki, A. Turler, J. T. Walton, S. Yashita: "Evidence for the synthess of 267110 produced by the 59Co + 209Bi reaction", Nucl. Phys. A 583, 861-866. (1995)

[4] Y. A. Lazarev, Y. V. Lobanov, Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, F. S. Abdullin, A. N. Polyakov, J. Rigol, I. V. Shirokovsky, Y. S. Tsyganov, S. Iliev, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, G. V. Buklanov, B. N. Gikal, V. B. Kutner, A. N. Mezentsev, K. Subotic, J. F. Wild, R. W. Lougheed, K. J. Moody: "a decay of 273110: shell closure at N = 162", Phys. Rev. C 54, 620-624. (1996)
 


Természet Világa, 134. évfolyam, 12. szám, 2003. december
http://www.chemonet.hu/TermVil/ 
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/