דרמשטטיום הוא יסוד כימי כבד במיוחד הממוקם transactinide הסדרה, אשר להתחיל רק לאחר לורנציום מתכת. היא ממוקמת ספציפית בקבוצה 10 ובתקופה 7 בטבלה המחזורית, בהיותם congeners של המתכות ניקל, פלדיום ופלטינה.
יש לו את הסמל הכימי Ds, עם מספר אטומי של 110, ומעט מאוד האטומים שלו שסונתזו מתפרקים באופן מיידי. לפיכך זהו מרכיב חלופי. סינתזה וגילויו ייצגו הישג בשנות התשעים, כאשר קבוצת חוקרים גרמנים קיבלה קרדיט על גילויו.
היסוד דרמשטאדיום התגלה במכון הגרמני GSI, בעיר דרמשטאדט. מקור: מפקד-פירקס בוויקיפדיה הגרמנית
לפני שגילתה ושמה התלבט, מערכת הנומיות של IUPAC כינתה אותה רשמית כ- "ununilio" שמשמעותה "אחד-אפס-אפס", שווה ל 110. והלאה חזרה מהנוט-קלאסיה הזו, על פי שיטת מנדלב, שמה היה אקקה-פלטינה מכיוון שנחשבת כאל אנלוגית כימית למתכת זו.
דרמשטאדיום הוא מרכיב לא רק חלוף-חלוף ובלתי יציב, אלא גם רדיואקטיבי ביותר, שבירידותיו הגרעיניות מרבית האיזוטופים שלו משחררים חלקיקי אלפא; אלה גרעיני הליום חשופים.
בגלל אורך החיים החולף שלה, כל המאפיינים שלו מוערכים ולעולם לא ניתן להשתמש בהם למטרה מסוימת.
תַגלִית
זכות גרמנית
הבעיה סביב גילוי הדרמשטדיום הייתה שכמה צוותי חוקרים התמסרו לסינתזה שלה בשנים עוקבות. ברגע שנוצר האטום שלו, הוא נעלם לחלקיקים מוקרנים.
לפיכך, אי אפשר היה למגוש מי מהצוותים ראוי לאשראי שסינתזה אותו תחילה, כאשר אפילו גילויו כבר היה מאתגר, מבולל כל כך מהר ומשחרר מוצרים רדיואקטיביים.
צוותים נפרדים ממרכזי המחקר הבאים עבדו על סינתזה של דרמשטאדיום: המכון המרכזי לחקר הגרעין בדובנא (אז ברית המועצות), המעבדה הלאומית לורנס ברקלי (ארצות הברית) ומרכז המחקר כבד יונים (מקוצר בגרמנית כ GSI).
ה- GSI ממוקם בעיר דרמשטאט הגרמנית, שם בנובמבר 1994 סינתזה את האיזוטופ הרדיואקטיבי 269 ד.ס. הצוותים האחרים סינטזו איזוטופים אחרים: 267 Ds ב- ICIN, ו- 273 Ds ב- LNLB; עם זאת, תוצאותיהם לא היו חד משמעיות בעיני הביקורתיות של ה- IUPAC.
כל צוות הציע שם מסוים לאלמנט חדש זה: hahnio (ICIN) ו- becquerel (LNLB). אולם בעקבות דו"ח של IUPAC בשנת 2001, הייתה לצוות ה- GSI הגרמני הזכות לקרוא ליסוד הדרמשטדיום.
סִינתֶזָה
דרמשטאדיום הוא תוצר של מיזוג אטומי מתכת. איזה? באופן עקרוני, כבד יחסית שמשמש כמטרה או יעד, ואחד אחר שיבוצע להתנגש עם הראשון במהירות השווה לעשירית מהירות האור בוואקום; אחרת, לא ניתן היה להתגבר על הדחות הקיימות בין שני גרעיניםיה.
ברגע ששני הגרעינים יתנגשו ביעילות, תתרחש תגובת היתוך גרעינית. הפרוטונים מסתכמים, אך גורלם של הנויטרונים שונה. לדוגמה, ה- GSI פיתח את התגובה הגרעינית הבאה, שממנה הופק האטום הראשון 269 Ds:
תגובה גרעינית לסינתזה של אטום איזוטופי 269Ds. מקור: גבריאל בוליבר.
שים לב שהפרוטונים (באדום) מסתכמים. על ידי שינוי המוני האטום של האטומים המתנגשים, מתקבלים איזוטופים שונים של דרמשטאדיום. למעשה, ה- GSI ביצע ניסויים עם איזוטופ 64 Ni במקום 62 Ni, מתוכם הם סינתזו 9 אטומים בלבד מהאיזוטופ 271 Ds.
ה- GSI הצליח ליצור 3 אטומים של 269 ד"צ, אך לאחר ביצוע של שלוש טריליון הפצצות בשנייה במשך שבוע שלם. נתונים אלה מציעים פרספקטיבה מוחצת של מימדי ניסויים כאלה.
מבנה הדרמשטדיום
מכיוון שרק אטום דרמשטדיום אחד ניתן לסנתז או ליצור בשבוע, אין זה סביר שיהיו מספיק מהם כדי ליצור קריסטל; שלא לדבר על כך שהאיזוטופ הכי יציב הוא 281 Ds, שה- 1/2 שלהם הוא 12.7 שניות בלבד.
לכן, כדי לקבוע את המבנה הגבישי שלה, החוקרים מסתמכים על חישובים והערכות המבקשים להתקרב לתמונה המציאותית ביותר. לפיכך, הערכת מבנה הדרמשטדיום הוא מעוקב במרכז הגוף (bcc); בניגוד לקבוצתם הקלה יותר ניקל, פלדיום ופלטינה, עם מבנים מעוקבים (Fcc) מרוקדים פנים.
בתיאוריה, האלקטרונים החיצוניים ביותר של האורביטלים 6d ו- 7s חייבים להשתתף בקשר המתכתי שלהם, על פי התצורה האלקטרונית המשוערת שלהם:
5f 14 6d 8 7s 2
עם זאת, סביר להניח שנלמד מעט באופן ניסיוני על התכונות הפיזיקליות של מתכת זו.
נכסים
גם שאר המאפיינים של דרמשטאדיום מוערכים מאותן סיבות שהוזכרו למבנהו. עם זאת, חלק מההערכות הללו מעניינות. לדוגמה, דרמשטדיום תהיה מתכת אצילית אפילו יותר מזהב, כמו גם צפופה בהרבה (34.8 גרם / ס"מ 3 ) מאשר אוסמיום (22.59 גרם / ס"מ 3 ) וכספית (13.6 גרם / ס"מ 3). ס"מ 3 ).
לגבי מצבי החמצון האפשריים שלהם, ההערכה היא שהם יהיו +6 (Ds 6+ ), +4 (Ds 4+ ) ו- +2 (Ds 2+ ), שווים לאלה של המתווכים הקלים שלהם. לכן, אם תגיבו 281 האטומים Ds לפני שהתפוררו, היו מתקבלים תרכובות כמו DsF 6 או DsCl 4 .
באופן מפתיע, קיימת הסתברות לסנתז את התרכובות הללו, מכיוון ש 12.7 שניות, ה- 1/2 של 281 Ds, הוא די והותר די זמן לבצע את התגובות. עם זאת, החיסרון ממשיך להיות שרק אטום Ds בשבוע אינו מספיק בכדי לאסוף את כל הנתונים הדרושים לניתוח סטטיסטי.
יישומים
בהיותו מתכת כה נדירה, המסונתזת כיום בכמויות אטומיות ולא מסיביות, אין כל שימוש שמור לה; אפילו לא בעתיד הרחוק.
אלא אם כן הומצאה שיטה לייצוב האיזוטופים הרדיואקטיביים שלהם, אטומי דרמשטדיום ישמשו רק כדי לעורר סקרנות מדעית, במיוחד בכל מה שקשור לפיזיקה וכימיה גרעינית.
אבל אם תמצאו דרך ליצור אותם בכמויות גדולות, יותר אור ישפך על הכימיה של האלמנט האולטרה-כבד והחלוף.
הפניות
- שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
- ויקיפדיה. (2020). דרמשטאדיום. התאושש מ: en.wikipedia.org
- סטיב גנון. (sf). האלמנט דרמשטדיום. משאבי מעבדה של ג'פרסון. התאושש מ: education.jlab.org
- המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2020). דרמשטאדיום. מאגר PubChem. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- בריאן קלג. (15 בדצמבר, 2019). דרמשטאדיום. כימיה ביסודותיה. התאושש מ: chemistryworld.com