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

Чудесная Чудесная

В созвездии Кит расположилась одна из самых удивительных звёзд нашего неба, Мира

Наука и жизнь
Как избавиться от пивного живота: советы врачей Как избавиться от пивного живота: советы врачей

«Пивной живот» может дорого обойтись вашему здоровью

ТехИнсайдер
Додекаэдры Древнего Рима Додекаэдры Древнего Рима

Археологов давно волнуют странные предметы, попадающиеся при раскопках в Риме

Наука и жизнь
Что такое свап двигателя и нужно ли его регистрировать Что такое свап двигателя и нужно ли его регистрировать

Альтернативой капитальному ремонту ДВС может стать свап

РБК
Про напиток из цикория Про напиток из цикория

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

Наука и жизнь
Грибы перестают расти Грибы перестают расти

Рынок культивируемых грибов близок к перепроизводству, но есть возможность роста

Монокль
«Хранительница очага» «Хранительница очага»

Руками Голды Меир строилось государство Израиль. Один из символов Израиля

Дилетант
Пауль Эрлих и его идеалы лечения Пауль Эрлих и его идеалы лечения

В XIX веке иным врачам удавалось спасти не десять, не сто, а сотни тысяч жизней

Наука
Разница в таблетках Разница в таблетках

Дешевые аналоги дорогих лекарств – стоит ли экономить на здоровье?

Лиза
10 мифов о Великом посте 10 мифов о Великом посте

Как провести пост с пользой для души и тела, без заблуждений и ошибок

Maxim
«Капитал лишним не бывает» «Капитал лишним не бывает»

Почему инфлюенсеры двигают рынками капитала и почему был приобретен Хоум Банк

Деньги
Как США стали сверхдержавой и почему им в этом помогли союзы с диктаторами и Голливуд Как США стали сверхдержавой и почему им в этом помогли союзы с диктаторами и Голливуд

Глава из книги «Американцы и все остальные: Истоки и смысл внешней политики США»

Forbes
Вне моды Вне моды

Blue Jeans — одна из самых сложных суперъяхт верфи Van der Valk

Y Magazine
На одной волне На одной волне

Ученые разработали несколько инноваций для российского судостроения

Наука
Точка баланса Точка баланса

Интерьер как фон для произведений искусства

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Перепись птичьего населения Перепись птичьего населения

Ученые предложили новый способ оценки синантропизации птиц

Наука
2 препятствия, которые мешают отделиться от токсичных родителей 2 препятствия, которые мешают отделиться от токсичных родителей

Что мешает жить своей жизнью? Какие шаги помогут выпутаться из токсичной семьи?

Psychologies
Для смелых читателей: как Дарина Якунина 15 лет руководит издательством «Поляндрия» Для смелых читателей: как Дарина Якунина 15 лет руководит издательством «Поляндрия»

Основательница «Поляндрии» — об издательстве и детских книгах

Forbes
Дефицитные кадры: почему бизнесу так сложно нанимать сотрудников с инвалидностью Дефицитные кадры: почему бизнесу так сложно нанимать сотрудников с инвалидностью

Зачем людям приходится скрывать свою инвалидность на работе?

Forbes
«Горбачева»: как фильм о первой леди СССР создает портрет женщины, опередившей время «Горбачева»: как фильм о первой леди СССР создает портрет женщины, опередившей время

Главные страницы биографии первой леди СССР Раисы Горбачевой

Forbes
Как вылечить робота Как вылечить робота

На участке окончательной приемки врач пытается реанимировать пациента-андроида.

ТехИнсайдер
Премиальный поворот Премиальный поворот

В России меняются представления о дорогих автомобилях

Деньги
«Совершенно Невероятное Событие»: женитьба середины XIX века «Совершенно Невероятное Событие»: женитьба середины XIX века

Премьера спектакля Евгения Каменьковича по пьесе Николая Гоголя

Монокль
Бионические протезы. Русский след Бионические протезы. Русский след

Важные этапы в области развития биопротезирования

Наука и техника
Защита от негатива Защита от негатива

Как работает сублимация и почему этот защитный механизм для нас так важен

Лиза
По разным канонам По разным канонам

Фантазия на тему усадьбы с винтажной мебелью и отделкой конца XIX в.

Идеи Вашего Дома
Только вперед Только вперед

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

Psychologies
Факты о фильме «Страх и ненависть в Лас-Вегасе» Факты о фильме «Страх и ненависть в Лас-Вегасе»

Факты о культовом роад-муви о том, куда приводят вредные наркотики

Maxim
От ландшафта к дому От ландшафта к дому

Сочетание атмосферы загородного уюта с ощущением свободы

Идеи Вашего Дома
Заодно с природой Заодно с природой

Лаконичное пространство в фахверке Домогацкого, полное света, воздуха и природы

Идеи Вашего Дома
Открыть в приложении