De meeste elementen die de afgelopen jaren zijn ontdekt, zijn geïdentificeerd in het nucleaire onderzoekscentrum in Dubna, Rusland. Momenteel ziet het periodieke systeem er volkomen ongebruikelijk uit, maar de zoektocht naar nieuwe elementen gaat door.
Er zijn veel mythes rond de naam van Dmitry Ivanovich Mendeleev. Dat hij bijvoorbeeld een belangrijke bijdrage leverde aan de productie van wodka met zijn proefschrift over de relatie tussen alcohol en water, dat een Russische chemicus in 1865 verdedigde aan het Technologisch Instituut in Sint-Petersburg. Of dat het briljante idee om orde op zaken te stellen in de toenmalige chaos van chemische elementen in 1869 bij hem opkwam in een droom. Beide merkwaardige verhalen missen echter betrouwbaar bewijs.
Het is zeker bekend dat hij 148 jaar geleden, op 28 oktober 1869, het periodiek systeem van chemische elementen publiceerde, dat uiteindelijk de 63 toen bekende elementen bestelde door ze in de vorm van een tabel te plaatsen in oplopende volgorde van het aantal protonen.
Hiermee maakte Mendelejev ook een einde aan de 50 jaar durende zoektocht naar de relatie tussen de massa van atomen en de eigenschappen van elementen: in zijn periodiek systeem zijn grofweg alkalimetalen gegroepeerd aan de linkerkant, inerte gassen - aan de rechterkant, daartussen zijn overgangsmetalen, niet-metalen en andere reeksen.
Zeldzame volledigheid
Maar ondanks het fundamentele belang ervan, is het periodiek systeem nog steeds niet definitief. Hieruit volgt dat er, naast de 118 elementen die we vandaag de dag kennen, er nog vele andere zijn. Ze worden gezocht in een klein Russisch stadje aan de Wolga, zo'n 120 kilometer ten noorden van Moskou, Dubna genaamd.
In deze tijd van het jaar is de stad versierd met bonte boombladeren die torenen boven kleine eengezinswoningen. Totdat u het grondgebied van het Joint Institute for Nuclear Research (JINR) betreedt, verborgen achter een hoog hek, is het moeilijk aan te nemen dat u zich in een wetenschappelijke stad van wereldbelang bevindt.
Promotie video:
Waar enkele decennia geleden nog wouden en struikgewas regeerden, werd in 1956 een centrum voor elementaire deeltjesfysica geopend. Van de 18 elementen die sindsdien over de hele wereld zijn ontdekt, zijn er tien ontdekt bij dit instituut.
Dus droeg Dubna bij aan het feit dat momenteel alle regels van het periodiek systeem zijn gevuld: begin 2016 werden vier nieuwe elementen in het periodiek systeem officieel erkend, waardoor de zevende rij werd voltooid. In november vorig jaar kregen ze eindelijk hun officiële naam: element met serienummer 113 kreeg de naam Nihonium (Nh) ter ere van Japan (Japanese Nihon), nummer 115 - Muscovy (M) ter ere van Moskou, nummer 117 - Tennessin (Ts) ter ere van de Amerikaanse staat Tennessee, en nummer 118 - oganesson (Og) ter ere van zijn medeoprichter en hoofd van het laboratorium voor kernreacties bij JINR in Dubna, Yuri Oganesyan.
Met 118 protonen is oganesson momenteel het element met het hoogste atoomnummer. De synthese van zware atoomkernen van dit type bij JINR vindt plaats door deeltjesbotsingen. Het oganeson-element werd verkregen door de kernen van de calciumisotoop Ca-48 te laten botsen met het radioactieve metaal Californium Cf-249.
Ultieme nauwkeurigheid
Zoals Andrei Popako, een JINR-onderzoeker, benadrukt, moet in dit geval een uiterst nauwkeurig berekende energiewaarde worden gebruikt: als de energie niet genoeg is, vliegen de atoomkernen, hoewel ze dichterbij komen, uit elkaar. Als er bij een botsing teveel energie is, zullen er nieuwe fragmenten verschijnen, maar geen nieuwe atoomkernen. "Om nieuwe atomen te creëren, mag de nauwkeurigheid van het instellen van de ionenenergie niet hoger zijn dan één procent", zegt Popako. Maar er zijn geen bijzonder hoge energieën vereist, "om deze reden hebben we niet zo'n grote hadronversnipperaar zoals CERN nodig."
De productiesnelheid van superzware elementen is dienovereenkomstig beperkt: momenteel wordt er één oganesson-atoom per maand gegenereerd. Het gaat niet alleen om fundamenteel onderzoek, de elementen hebben ook een commerciële prijs. Het radioactieve element Californium Cf-252 wordt verkocht voor ongeveer $ 27 miljoen (ongeveer € 23 miljoen) per gram. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt in de olie-industrie om de porositeit en permeabiliteit van oliehoudende formaties te analyseren.
Om de achtste rij van het periodiek systeem door te dringen, zijn de onderzoekers onder leiding van Popako van plan om met titanium te beginnen, maar het gedraagt zich chemisch extreem agressief in het gaspedaal. Onderzoekers zullen wellicht op zoek moeten gaan naar ander uitgangsmateriaal voor de synthese van nieuwe elementen.
Alexander Vladimirovich Karpov, een vooraanstaand onderzoeker aan de theoretische afdeling van het Laboratorium voor Kernreacties bij JINR, gelooft dat de achtste periode in het systeem nooit zal worden gevuld, we hebben het over meer dan 50 elementen, waarvan er nog geen zijn ontdekt. Zijn advies: "Gebruik het periodiek systeem terwijl het gevuld is zoals het nu is."
Tanja Traxler