Откуда берутся новые химические элементы? Зачем расширять таблицу Менделеева?

Наука и жизньНаука

«Пустые клеточки» таблицы Менделеева

• Откуда берутся новые химические элементы • Существуют ли они в природе • Зачем нужно расширять таблицу Менделеева • Есть ли её предел и что дают новые знания о химических элементах в практическом смысле.

Александр Владимирович Карпов. Тобольск, Музей истории управления Сибирью. Фото Наталии Лесковой

Рассказывает доктор физико-математических наук Александр Карпов, учёный секретарь Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова Объединённого института ядерных исследований. Разговор состоялся на фестивале «Менделеевские дни», организованном в феврале 2024 года в честь 190-летия Дмитрия Ивановича Менделеева на его родине, в Тобольске.

Беседу ведёт Наталия Лескова.

— Александр Владимирович, что для вас значит Менделеев?

— Учёным часто приходится рассказывать, чем они занимаются. В таких ситуациях бывает непросто найти ту первую ступень в разговоре, на которой собеседнику должно быть всё знакомо и понятно. Мне как сотруднику Лаборатории ядерных реакций Объединённого института ядерных исследований это сделать легко: говоришь про таблицу Менделеева и про то, что в нашей лаборатории открываются новые элементы, которые наполняют эту таблицу, и более комфортной «первой ступеньки» в разговоре не представить. Чтобы объяснить такие вещи, как, например, бозон Хиггса или теория струн, найти общеизвестную отправную точку сложно. И нужно отыскать своего рода «таблицу Менделеева», чтобы рассказать о том, чем занимаешься.

Конечно, Дмитрий Иванович Менделеев — очень интересная личность. Многогранная! Многоплановая! Не так много людей, которым всегда что-то интересно, а Дмитрий Иванович — из таких, с внутренним мотором, до последних дней заставляющих искать новые задачи, решать научные проблемы. Эта любознательность продлевает жизнь — физическую и умственную, делает людей интересными для окружающих. Такие люди вызывают у меня восхищение, это то, к чему нужно стремиться.

— Как вы думаете, каким образом он додумался до создания такого фундаментального закона? Как ему пришло в голову это сделать?

— Идея витала в воздухе. В то время было очевидно, что химические элементы не просто хаотичный набор каких-то сущностей, а «кирпичики», которые должны укладываться в некую «стену». У разных учёных были попытки, более или менее удачные, разгадать принцип, по которому можно было бы систематизировать элементы, но догадка Менделеева оказалась самой близкой к современному представлению о периодичности свойств химических элементов. Он расположил элементы в соответствии с их атомными весами. Сейчас мы понимаем, что это не совсем верно, правильнее было бы расположить их в соответствии с атомным номером — числом протонов в ядре, но во времена Менделеева не было известно ни ядро, ни то, что в нём находятся протоны, — существовало только понятие атомного веса.

Затем Дмитрий Иванович увидел закономерности повторяемости химических свойств. Так элементы выстроились в периоды и группы. Это групповое сходство стало величайшим открытием, которое дало возможность не только упорядочить существующие элементы, но и оставить пустые клеточки для ещё неизвестных элементов, свойства которых были заранее описаны.

— Откуда он знал, что в пустых клеточках обязательно появятся новые элементы?

— Очевидно, что плохая теория не объясняет ничего. Хорошая теория объясняет то, что мы наблюдаем. А великая — та, которая не только объясняет известные факты, но и предсказывает то, что в настоящее время неизвестно. И пустые клеточки были заполнены ещё при жизни Дмитрия Ивановича. Менделеев сформулировал фундаментальный закон, закон природы.

Кстати, в западном мире эту таблицу не называют «таблицей Менделеева», но ассоциируют именно с именем Дмитрия Ивановича. Год 150-летия открытия периодического закона (2019 год. — Прим. ред.) был объявлен Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Дата праздновалась во всём мире, на эмблеме был Менделеев, и все мероприятия проходили под его именем.

— Когда французский химик Лекок де Буабодран открыл галлий, Менделеев написал ему письмо, что он неправильно посчитал плотность. Тот удивился, пересчитал — и оказалось, что Менделеев прав...

— В этом свойство периодичности — он видел, как изменяются физико-химические свойства элементов и довольно точно предсказал свойства ещё неизвестных элементов, которые и помогли найти эти элементы. Открыли галлий, и вскоре германий.

— Многие новые элементы появляются и сейчас, и вы, в частности, этим занимаетесь. Откуда они берутся? Ведь их может и не быть в природе?

— Часть из них, безусловно, есть в природе. Мы с вами находимся на Земле, в Солнечной системе, возраст которой четыре с половиной миллиарда лет. И, по счастью для нас с вами как людей и по несчастью как для исследователей, мы находимся очень далеко от тех катастрофических событий во Вселенной, в которых рождаются элементы. Мы удалены на десятки тысяч световых лет от этих мест, и поэтому на Земле очень трудно обнаружить тяжелейшие элементы, что могли бы прилететь из космоса.

В основном учёные находят те элементы, которые были когда-то на Земле и сохранились до наших дней. Это возможно, только если ядра стабильны, либо если времена их жизни сравнимы с возрастом Земли — четыре с половиной миллиарда лет. Например, уран, несмотря на свою радиоактивность, считается долгоживущим, период его полураспада — миллиарды лет. Все элементы тяжелее урана живут меньше, и хотя некоторые из них — миллионы и десятки миллионов лет, но и этот срок несравним с возрастом нашей планеты, поэтому трансурановые элементы просто не сохранились, не дожили до наших дней, по крайней мере, в значимых весовых количествах.

— То есть элементы, которые были, но теперь их нет?

— Да. Уран считается самым тяжёлым элементом в природе. Это не совсем верно, но так принято говорить. Начало пути поиска трансурановых элементов — это воссоздание тех условий, которые существовали миллиарды лет назад, или тех, что существуют во Вселенной за десятки и сотни тысяч световых лет от нас. Когда мы говорим о самых тяжёлых элементах, здесь, действительно, встаёт вопрос: есть ли они в природе, могут ли они образовываться, и если образуются, то где?

Современная таблица Д. И. Менделеева. ОИЯИ имеет приоритет по открытию элементов 102—105, 107 и 114—118.

— А почему нужно искать там, где тяжелее?

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Аленькие цветочки» внутренних вод «Аленькие цветочки» внутренних вод

Александр Бобров: очарование водных растений и гибридизации

Наука и жизнь
10 цитат Киры Найтли, которые научат вас слушать себя, а не других 10 цитат Киры Найтли, которые научат вас слушать себя, а не других

Вспоминаем самые яркие высказывания Киры Найтли

Psychologies
Додекаэдры Древнего Рима Додекаэдры Древнего Рима

Археологов давно волнуют странные предметы, попадающиеся при раскопках в Риме

Наука и жизнь
Мастер-класс Мастер-класс

Штрихи к портрету «Джо»

Автопилот
Про напиток из цикория Про напиток из цикория

Есть время и место для кофе и есть время и место для цикория

Наука и жизнь
Похороны Хрущёва Похороны Хрущёва

Отрывок, описывающий похороны опального политика Никиты Хрущёва

Дилетант
Археологи описали три каменные стелы из скифской «Долины царей» Археологи описали три каменные стелы из скифской «Долины царей»

Археологи описали находки, сделанные во время раскопок кургана Туннуг-1

N+1
Космические университеты Юрия Гагарина Космические университеты Юрия Гагарина

Каким был вклад Юрия Гагарина в космонавтику

Наука и жизнь
Тёплая осень 1964-го Тёплая осень 1964-го

«Не прошу милости — вопрос решён» — так Никита Хрущёв завершил своё выступление

Дилетант
Как справиться с тревогой: 10 шагов к спокойствию Как справиться с тревогой: 10 шагов к спокойствию

Как остановить тревожные мысли, заземлиться и успокоиться

ТехИнсайдер
Настроения на подъеме Настроения на подъеме

Почему растет потребительская активность россиян

Деньги
Океанская рыба, заплывшая в реку Океанская рыба, заплывшая в реку

Об истории замысла Словаря культуры XXI века

Знание – сила
Кокаин, связь с мафией и удар стулом: за что известные футболисты попадали в тюрьму Кокаин, связь с мафией и удар стулом: за что известные футболисты попадали в тюрьму

Самые известные истории футболистов, попадавших в тюрьму

Forbes
«Замужняя невеста»: женитьба двести лет тому назад «Замужняя невеста»: женитьба двести лет тому назад

В Театре Моссовета — премьера спектакля Евгения Марчелли «Замужняя невеста»

Монокль
Только вперед Только вперед

Детские и недетские вопросы — от важности побыть одному до индульгенции границ

Psychologies
От мусорщика до лауреата Нобелевской премии. 7 вещей, которые нужно знать о колумбийском писателе Габриэле Маркесе От мусорщика до лауреата Нобелевской премии. 7 вещей, которые нужно знать о колумбийском писателе Габриэле Маркесе

О семи вещах, которые нужно знать об авторе романа «Сто лет одиночества»

СНОБ
Советы для «сов»: как просыпаться по утрам проще и эффективнее Советы для «сов»: как просыпаться по утрам проще и эффективнее

Как облегчить себе пробуждение и просыпаться быстрее?

ТехИнсайдер
Россия «в состоянии крайней слабости» Россия «в состоянии крайней слабости»

Положение «белой России» в 1919 году выглядело крайне уязвимым

Дилетант
Восемь продуктов, повышающих гемоглобин Восемь продуктов, повышающих гемоглобин

Какие продукты помогут повысить гемоглобин в крови и справиться с анемией

РБК
Любовь без памяти: что происходит с нами, когда мы по-настоящему влюбляемся, с точки зрения науки Любовь без памяти: что происходит с нами, когда мы по-настоящему влюбляемся, с точки зрения науки

Как влюбленность влияет на наш организм?

ТехИнсайдер
Сезонный переполох Сезонный переполох

Какие болезни чаще всего обостряются весной и что с этим делать

Добрые советы
Наталия Архангельская Наталия Архангельская

Наталия Архангельская выжгла дотла первоосновы русского люкса и глянца

Собака.ru
Премиальный полуприцеп заезжает в свободную нишу Премиальный полуприцеп заезжает в свободную нишу

«Вагнермайер Руссланд» намерен взять лучшее от своего зарубежного партнера

Монокль
Кокни пацана Кокни пацана

«Джентльмены»: образцовый Гай Ричи в восьми сериях

Weekend
Самки шимпанзе не перестали играть со своими детенышами в условиях нехватки пищи Самки шимпанзе не перестали играть со своими детенышами в условиях нехватки пищи

Ученые наблюдали за игровым поведением шимпанзе в течение десяти лет

N+1
Кочубеи Кочубеи

На крови Василия Леонтьевича Кочубея возвысился весь его род

Дилетант
Мозг умеет ждать награду и предсказывать время ее получения Мозг умеет ждать награду и предсказывать время ее получения

Как мозг «предсказывает» уровень вознаграждения и оценивает время его получения

ТехИнсайдер
Как Ив-Сен Лоран исследовал обнаженное тело и освобождал женщин от условностей Как Ив-Сен Лоран исследовал обнаженное тело и освобождал женщин от условностей

Как Ив-Сен Лоран исследовал роль человеческого тела в искусстве XX и XXI веков

Forbes
Как отличить поддельный смартфон от оригинального Как отличить поддельный смартфон от оригинального

Гайд, как обнаружить поддельное устройство, заказанное на маркетплейсе

Maxim
«Мы начнем все заново». Главы из романа Хелены Побяржиной «Другие ноты» «Мы начнем все заново». Главы из романа Хелены Побяржиной «Другие ноты»

Второй роман Хелены Побяржиной о молчании, смерти, предательстве и музыке

СНОБ
Открыть в приложении