Nguyên tố thứ 118

Chia sẻ: Dao Huong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

147
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các nhà khoa học thuộc lĩnh vực hóa học, vật liệu học và khoa học đời sống ở Phòng Thí nghiệm Quốc Gia Lawrence Livermore (LLNL), hợp tác với các nhà nghiên cứu đến từ Dubna, Viện hợp tác nghiên cứu hạt nhân (JINR - Joint Institute for Nuclear Research) ở Nga, đã cùng khám phá ra nguyên tố thứ 118, một nguyên tố mới nhất với khối lượng phân tử rất lớn. Vào giữa tháng 2 và tháng 6 năm 2005, các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều thí nghiệm với thiết bị JINR U400 cyclotron, và quan...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nguyên tố thứ 118

Nguyên tố thứ 118 Các nhà khoa học thuộc lĩnh vực hóa học, vật liệu học và khoa học đời sống ở Phòng Thí nghiệm Quốc Gia Lawrence Livermore (LLNL), hợp tác với các nhà nghiên cứu đến từ Dubna, Viện hợp tác nghiên cứu hạt nhân (JINR - Joint Institute for Nuclear Research) ở Nga, đã cùng khám phá ra nguyên tố thứ 118, một nguyên tố mới nhất với khối lượng phân tử rất lớn. Vào giữa tháng 2 và tháng 6 năm 2005, các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều thí nghiệm với thiết bị JINR U400 cyclotron, và quan sát sự phân hủy của chuỗi nguyên tử cấu tạo bởi nguyên tố thứ 118. Ở những chuỗi nguyên tử đang phân rã này, nguyên tố thứ 118 phân hủy bởi các hạt alpha sẽ tạo ra nguyên tố thứ 116. Kết quả cuộc thí nghiệm nghiên cứu được xuất bản vào tháng 10 năm 2006 trên tạp chí Physical Review C. Thí nghiệm đã cho ra 3 nguyên tử của nguyên tố thứ 118 khi bắn ion canxi vào nguyên tố phóng xạ californium. Sau đó, nhóm nghiên cứu quan sát sự phá hủy chuỗi nguyên tử do hạt alpha thì thấy nguyên tố thứ 118 phân rã đến nguyên tố thứ 116 và đến nguyên tố thứ 114. Trong các cuộc thí nghiệm trước đây, nhóm hợp tác nghiên cứu Livermore-Dubna đã tạo ra chất đồng vị tương tự nguyên tố thứ 116. Qua cuộc nghiên cứu này, nhóm hợp tác nghiên cứu Livermore-Dubna đã khám phá ra được 5 nguyên tố mới (nguyên tố thứ 113, 114, 115, 116 và 118). Ken Moody, người dẫn đầu nhóm Livermore, nói:“Tính chất khi phân hủy của tất cả các chất đồng vị mà chúng ta đã khám phá cho đến nay đã thêm vào danh sách các “nguyên tố bền” - “Island of Stability” ; điều này cho thấy rằng chúng ta có thể may mắn thành công nếu chúng ta cố gắng tiếp tục nỗ lực nghiên cứu hơn nữa”. Thuật ngữ “nguyên tố bền” - “Island of Stability” xuất phát từ vật lý hạt nhân diễn tả khả năng có thể cân bằng ổn định số lượng proton và neutron của các nguyên tố. Điều này cho phép các chất đồng vị của nhiều nguyên tố transuranic (là các nguyên tố có số lượng nguyên tử lớn hơn 92) có thể ổn định bền hơn so với các nguyên tố khác, và do đó phân hủy chậm hơn. Nguyên tố thứ 118 được kỳ vọng là một chất khí quý hiếm đứng ngay phía dưới chất radon trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Moody nói: “Có khoảng 90 nguyên tố hóa học, và thật là tuyệt vời khi chúng có thể tìm hiểu học hỏi bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học hơn nữa. Qua đó, chúng ta hiểu sự tồn tại và cấu tạo của thế giới này”.
Các thành viên trong nhóm Livermore gồm: Moody, Dawn Shaughnessy, Mark Stoyer, Nancy Stoyer, Philip Wilk, Jacqueline Kenneally, Jerry Landrum, John Wild, Ron Lougheed và cựu nhân viên Joshua Patin. Giám đốc Hiệp hội Hóa học, Vật liệu và Khoa học đời sống - Chemistry, Materials and Life Sciences Associate, Tomas Diaz de la Rubia nói: “Điều này hoàn toàn là một bước đột phá trong lĩnh vực khoa học. Chúng ta đã khám phá ra một nguyên tố mới cho ta những hiểu biết sâu sắc các tính chất của vũ trụ. Đối với các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu thì đây là một bản di chúc mạnh mẽ và có giá trị đối với Khoa học kỹ thuật tại Phòng Thí nghiệm này”. Kể từ khi thành lập năm 1952, Phòng Thí nghiệm Livermore đã khám phá ra nhiều nguyên tố nặng. Trong những năm qua, nhờ được cung cấp các vật liệu đặc biệt để làm thí nghiệm, nhóm nghiên cứu ở đây đã gặt hái nhiều thành công trong việc khám phá ra các nguyên tố mới. Năm 1999 và 2001, Phòng Thí nghiệm thông báo đã phát hiện lần lượt các nguyên tố 114 và 116. Năm 2004, nhóm hợp tác nghiên cứu Livermore-Dubna tiến hành khảo sát nguyên tố 113 và 115. Trong tương lai, nhóm hợp tác nghiên cứu LLNL-Dubna sẽ tiếp tục bổ sung thêm nhiều nguyên tố trong bảng các “nguyên tố bền”. Năm 2007, nhóm nghiên cứu dự định sẽ tìm ra nguyên tố thứ 120 bằng cách bắn phá Plutonium vào chất đồng vị của sắt. Mark Stoyer nói: “Sẽ tiếp tục tìm kiếm các nguyên tố mới trong nhóm các nguyên tố nặng cho đến giới hạn bền của hạt nhân. Hy vọng sẽ tìm ra giới hạn đó”. Phòng Thí nghiệm Quốc Gia Lawrence Livermore, thành lập năm 1952, có nhiệm vụ bảo đảm an toàn quốc gia và ứng dụng các khoa học kỹ thuật vào những vấn đề quan trọng trong thời buổi hiện đại này. Phòng Thí nghiệm Quốc Gia Lawrence Livermore do Đại Học California, Bộ Quản Lý Năng lượng An Toàn Hạt Nhân Quốc Gia của Mỹ quản lý. Khám phá bí mật của nguyên tố Plutonium Các nhà nghiên cứu ở Rutgers, Đại học bang New Jersey đã vừa vén lên những bí mật về đặc tính hoá học và vật lý của nguyên tố plutonium nổi tiếng. Trong một công trình đăng trên Nature, nhóm nghiên cứu đã báo cáo rằng, các electron hoá trị trong kim loại plutonium rắn luôn thăng giáng rất nhanh giữa các orbital
khác nhau của nguyên tử. Điều đó trái với khẳng định của các lý thuyết trước đây cho rằng có một số xác định các electron hoá trị trên những orbital này. Khám phá của nhóm Rutgers giúp giải thích một số đặc trưng khó hiểu của plutonium: không giống nhiều kim loại, plutonium không có từ tính và cũng không phải là chất dẫn điện tốt, thể tích của nó thay đổi nhiều một cách bất thường khi thay đổi nhiệt độ và áp suất. Những khám phá này ngoài ý nghĩa giải thích khoa học còn có khả năng giúp các nhà khoa học tạo ra những vật liệu hạt nhân an toàn hơn phục vụ công nghiệp, năng lượng và y tế. "Một lý thuyết cho phép sự thăng giáng thất thường của các electron hoá trị ở đây có thể dùng để giải thích rất tốt các tính chất được quan sát trong phòng thí nghiệm," Kristjan Haule ở Rutgers nói. Ông cũng chỉ ra những kết quả mới nhận được từ phổ hấp thụ tia X và phổ hụt năng lượng điện tử. "Thêm vào đó, lý thuyết còn tiên đoán chính xác tính chất hai nguyên tố láng giềng của plutonium là americium và curium. Chúng có cấu trúc nguyên tử tương tự nhau nhưng lại khác nhau nhiều về các tính chất điện và từ." Lý thuyết mới này là sự kết hợp rất hiệu quả của hai lý thuyết hiện có: Lý thuyết gần đúng mật độ địa phương và lý thuyết trường trung bình động học. Nếu làm ăn riêng rẽ, mỗi lý thuyết này sẽ không thể mô tả được tất cả các tính chất vật lý được quan sát của plutonium. Công trình đăng trên Nature của Rutgers còn có tầm quan trọng củng cố thêm các phương pháp nghiên cứu những vật liệu phức tạp của các nguyên tố láng giềng với plutonium. Chúng chủ yếu là những kim loại phóng xạ và đất hiếm, có tính chất điện và từ phụ thuộc vào các electron orbital f. Chúng được coi là những ví dụ cho loại vật liệu tương quan mạnh, có nhiều đặc điểm phức tạp và bất thường. Khí trơ nhân tạo đầu tiên Ngày 16 tháng 10 năm 2006 nhóm các nhà khoa học thuộc viện nghiên cứu hạt nhân của Nga và các cộng sự tại California (Mỹ) đã công bố kết quả về việc cho ra đời một nguyên tố hóa học mới có số nguyên tử 118 được coi là nguyên tố siêu nặng Sau khi cho Canxi (calcium) tác dụng với nguyên tố nhân tạo Californium, các nhà khoa học thu được nguyên tử với 118 proton trong hạt nhân. Nguyên tố mới chỉ tồn tại trong
một phần triệu giây sau đó chuyển thành nguyên tố 114 tiếp theo đó chuyển thành nguyên tố 112 và tách đôi. Tuy nhiên, đây là nguyên tố tổng hợp nặng nhất và là khí trơ nhân tạo đầu tiên. Nếu được công nhận, nguyên tố mới còn chưa được đặt tên này có thể được xếp đứng dưới radon trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Vào năm 1999 các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả tạo thành công nguyên tố 118 nhưng phải rút lại công trình này vào năm 2002 do không đưa ra được những dẫn liệu chứng minh tính chính xác và một thành viên trong nhóm rút tên khỏi nhóm tác giả công trình và phủ nhận kết quả. Ba trong số các nhà khoa học của nghiên cứu đó cũng là đồng tác giả của công bố lần này. Moody, một thành viên của nhóm, cho biết lần này số liệu không chỉ do một thánh viên duy nhất nắm giữ mà các thành viên khác cũng có thể theo dõi để hạn chế tối đa trường hợp chỉ một cá nhân đã có thể phủ nhận hết kết quả. Theo GS Richard Casten, phó tổng biên tập tạp chí Physical Review C (tạp chí đăng tải công trình này), việc cho công bố kết quả nghiên cứu lần này phải được cân nhắc đặc biệt do tính nhạy cảm của vấn đề. Ông cũng cho rằng chỉ khi được xác nhận bởi các nhà khoa học khác thì một nguyên tố mới chính thức được khai sinh. Theo Moody, việc chờ đợi thường phải mất vài năm. Theo Konrad Gelbke đại học Michigan, tạo một nguyên tố mới là một công việc cực kỳ khó khăn tựa như tạo thêm một chiếc chén thánh (Holy Grail) trong vật lý hạt nhân vậy. Không chỉ các tác giả của công trình mà nhiều người đang cùng chờ đợi Hội Hóa học Quốc tế thông qua để công nhận và đặt tên cho nguyên tố mới này. Cho đến nay các nguyên tố 113,114,115,116 cũng vẫn đang chờ để được đặt tên! Thông tin về acid Picric Cứ vài tháng lại xuất hiện một bài báo địa phương về một đội gỡ bom dọn dẹp axít picric được tìm thấy trong một phòng thí nghiệm. Một chất rất dễ phát nổ, như vậy tại sao axít picric lại được xem là một chất nguy hiểm. Hãy điểm
qua một vài sự kiện của việc sử dụng axít này và hãy xem cần làm những gì để tránh xảy ra những rủi ro đáng tiếc. Picric axít (2,4,6 Trinitrophenol) thường được tìm thấy trong các bộ phận giám định pháp y dùng để làm biến màu cây noel và cho việc phát hiện nước tiểu. Ngành mô học dùng dể biến màu cơ ở những khớp nối, thể không bào, các phần gỗ (picro aniline xanh) và tác nhân làm thuốc hãm màu. Nó đã được sử dụng làm được phẩm để trị bệnh sốt rét, giun móc, mụn giộp, đậu mùa cũng như dùng làm thuốc kháng sinh. Và dung dịch 1% của axít picric dùng để xử lý ngoại thương cho người bị bỏng. Nhà Hóa Học người Anh Peter Woulfe tìm ra axít picric vào năm 1771. Axít Picric được đặt tên từ tiếng Hy Lạp pikros, có nghĩa là ‘chát’ vì nó có vị chát. Axít này đã được dùng để nhuộm vàng vải nhung và len. Picric axít được sản xuất đại trà trong chiến tranh Thế Giới thứ I và được gọi là ‘chim hoàng yến’ vì da của các công nhân đều bị nhuốm vàng. Tính dễ nổ của axít picric được phát hiện vào đầu năm 1885, các thí nghiệm về axít này được tiến hành tại Lydd, nước Anh, đã chứng minh nó là chất nổ và gọi là Lyddite vào năm 1888. Nó được dùng phổ biến để chế bom và lựu đạn trong chiến tranh Thế Giới I. Axít picric khan nguy hiểm giống như thuốc nổ TNT, nó cần ngòi nổ để phát nổ. Tuy nhiên, là một axít mạnh, nó phản ứng với các kim loại phổ biến (trừ nhôm) tạo thành muối dễ phát nổ nếu bị cọ xát. Bom, mìn và lựu đạn đều được mạ một lớp thiếc hoặc để ngăn không cho axít piric phản ứng với vỏ bọc kim loại. Có rất nhiều sự cố xảy ra liên quan đến axít picric. Vào ngày 6 tháng 12 năm 1917, một tàu quân sự ở Nova Scotia chở 2300 tấn axít piric và 180 tấn TNT đã bốc cháy và phát nổ làm 1900 người chết ngay tại chỗ và 9000 người khác bị thương. Chỉ cần các kim loại va chạm nhẹ với axít picric thì muối picrat sẽ thể hiện tính nguy hiểm của nó. Vào ngày 1 tháng 5 năm 1916 một xí nghiệp sản xuất quân dụng ở Pháp bốc cháy làm axít picric nóng chảy và lan ra nền bê tông. Canxi picrat tạo thành và phát nổ làm chất 170 người. Đã có vụ nổ nào trong phòng thí nghiệm hay chưa? Vẫn chưa có một tài liệu nào nói về tai nạn do axít picric phát nổ trong phòng thí nghiệm. Bộ phận vận chuyển Hóa chất độc hại cháy nổ phân loại axít piric chứa ít hơn 30% nước về khối lượng vào chất chảy nổ loại 1.1D và nếu lượng nước trên 10% về thể tích được xếp vào loại 4.1 chất rắn dễ cháy. Ở trạng thái ướt thì khả năng phát nổ bị hạn chế rất nhiều. Điều đáng quan tâm là khi gặp phải axít picric đã bị dehydrat hóa. Trường hợp nguy hiểm nhất khi chai đựng nó quá cũ và có nắp đậy bằng kim loại lúc này nắp
kim loại và các tinh thể axít có thể phản ứng hình thành muối picrat và phát nổ, với những tình trạng này xẩy ra tốt nhất là gọi các chuyên gia chất nổ đến. Các chuyên gia gỡ bom có kinh nghiệm sẽ dùng robot gắp lọ đựng axít rồi thả vào nước để hydrat hóa axít hoặc đem cho nổ ở một nơi khác. Nếu lọ đựng axít bằng nhựa và axít bên trong đã bị khô, một vài tinh thể có thể được hình thành trên miệng chai, ma sát khi mở nắp có thể làm cho chai axít nổ tung. Trường hợp này nên mở chai đựng axít trong một xô nước, nghiêng chai để cho nước vào nắp và ren xoắn để hòa tan các tinh thể bám dính lên đó. Thêm đá lạnh để làm chìm lọ chứa để nước ngấm vào dễ hơn. Để yên bình chứa trong nước như vậy khoảng vài ngày cho đến khi nhìn thấy nước ở bên trong chai, lúc này có thể mở nắp chai một cách an toàn và tái hydrat axít, nếu như bạn còn nghi ngờ thì nên gọi chuyên gia chất nổ. Dẫu sao đề phòng vẫn tốt hơn, nếu bạn thật sự muốn dùng axít picric trong phòng thí nghiệm bạn cần thực hiện một số điều sau đây. Phải giữ axít picric ướt, đừng mở lọ hóa chất mới ra xem nếu như bạn chưa sử dụng cho đến khi thật sự cần thiết. Và ghi ngày tháng mở nắp lần đầu tiên lên nhãn điều này sẽ giúp bạn dễ kiểm soát, kiểm tra mức độ hydrat hóa của axít 6 tháng một lần và thêm nước cất vào nếu thấy cần thiết. 1. Không dùng muỗng sắt để lấy axít ra khỏi lọ. 2. Khi lấy hóa chất xong nên lau sạch miệng chai bằng khăn ướt, nhất là các ren xoắn trên cổ chai. 3. Thanh lý những chai axít picric cũ có nắp bằng kim loại. 4. Không nên cất giữ một lượng lớn axít picric trong phòng thí nghiệm.Thay hóa chất mới sau hai năm sử dụng. 5. Làm việc với hóa chất này trong tủ hút, và nếu có thể nên mua dung dịch 1% đã pha sẵn để dùng vào việc làm biến màu khi cần thiết. Khi bạn muốn thanh lý axít picric ướt thì có rất nhiều phương pháp để thực hiện. Trước hết bạn nên khử axít sang một dạng an toàn hơn dùng natri hydroxit và natri sulfit (Na2SO3 ). Khi xử lý xong hóa chất vẫn còn độc tính và thải theo qui trình xử lý chất thải độc hại. Không được đổ xuống bồn rửa, nó có thể phản ứng với ống dẫn nước thải bằng kim loại và gây nổ. Cuối cùng, axít picric là chất độc hại, nuốt phải 1-2 gam có thể gây ngộ độc. Bụi của axít gây kích thích da và mắt. Tác dụng lên mắt làm mắt đổi màu vàng. Bị ngộ đôc axít picric có thể gây nhức đầu, buồn nôn, tiêu chảy, chóng mặt vàng da nước tiểu màu đỏ. Những triệu chứng như thế này không nên xử lý trong phòng thí nghiệm theo cách cổ điển, mà phải đưa đến bệnh viện.