Таблица Менделеева. Элементы уже близко

Может возникнуть вполне резонный вопрос – зачем тратить столько времени, сил и ресурсов на синтез трансфермиевых элементов? Их сложно синтезировать, но, как показывает практика, их получение представляет собой более простой процесс, чем изучение их химических свойств. Получают их в таких количествах, что можно не только не думать об их практическом применении, но и даже нельзя полноценно применять термин «период полураспада», который является статистической величиной и может применяться к сотням и больше тысяч атомов, с определённой натяжкой – к сотням и никогда к десяткам (чтобы осознать, что такое статистическая величина, представьте: если вы будете кидать монету тысячу раз, то около пятисот раз выпадет «орёл» и около пятисот раз «решка», но если вы кинете ту же монету десять раз, вряд ли она упадет вверх «орлом» ровно пять раз). Тем не менее синтез новых элементов и изучение их свойств, – это не просто «химическое коллекционирование» и заполнение пустых клеток: эксперименты по синтезу сверхтяжёлых элементов позволяют проверить и уточнить теоретические выкладки, и элемент №107 сыграл в изучении Периодического закона особую роль.

Особенность элемента №107, бория, в том, что это первый искусственный химический элемент, полученный с помощью холодного слияния ядер. Суть холодного слияния в том, что эта методология сталкивает мишени и ядра атомов с относительно низкой энергией возбуждения (всего лишь с меньшей энергией, чем 20 МэВ). Понижение энергии столкновения нужно, чтобы дочернее ядро – продукт слияния – не обладало избытком энергии и не разрушалось бы сразу после образования, не давая возможности себя обнаружить. Естественно, что холодное слияние протекает не при комнатной температуре (для слияния атомных ядер нужна энергия, эквивалентная температурам в десяток миллионов градусов), и его не нужно путать с псевдонаучной концепцией «холодного ядерного синтеза», анонсированного в 1989 году в сообщении Мартина Флейшмана и Стенли Понса об электрохимически индуцированном превращении дейтерия в тритий или гелий в условиях электролиза на палладиевом электроде или так называемой «биологической трансмутации».

О синтезе элемента № 107 впервые сообщила в 1976 году группа Юрия Цолаковича Оганесяна – исследователи изучали спонтанное деление продуктов реакции слияния ядер висмута ²⁰⁹Bi и хрома ⁵⁴Cr. Как показали дальнейшие исследования изотопов элементов 107, 105 и 104, в реакции ²⁰⁹Bi+⁵⁴Cr действительно рождаются ядра ²⁶¹Bh и ²⁶²Bh, но многие выводы, сделанные в 1976 году группой из ОИЯИ, оказались ошибочными. Первый успешный синтез бория с помощью холодного слияния был осуществлен в Центре по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца в немецком городе Дармштадте – исследователи сталкивали те же ядра, что и учёные из Дубны, но при меньших энергиях, в результате чего было получено несколько изотопов элемента № 107, в том числе и ²⁷⁰Bh с периодом полураспада в 61 секунду.

В сентябре 1992 года учёные Дармштадта и Дубны, изучавшие элемент №107 совместно, договорились, что его следует назвать «нильсборий» в честь датского физика Нильса Бора. В 1993 году рабочая группа по трансфермиевым элементам ИЮПАК признала приоритет немецкой группы, а в 1994 году в своей рекомендации предложил название «борий», так как названия химических элементов не было принято образовывать из имени и фамилии учёного. Это предложение было окончательно утверждено в 1997 году (Pure and Applied Chemistry. – 1997. – Т. 69, № 12. – С. 2471–2473.).

В Периодической системе борий находится в седьмой группе (по старой номенклатуре – в побочной подгруппе седьмой группы) с марганцем, технецием и рением. Однако применение принципов специальной теории относительности к расчетам, предсказывающим свойства тяжёлых атомов, таких как борий, позволяло говорить о том, что они будут обладать аномальным поведением, отличаясь свойствами от типичных представителей своей группы. Расчёты расчётами, а эксперименты с резерфордием и дубнием действительно позволяли говорить, что свойства этих элементов благодаря релятивистским эффектам несколько отличаются от свойств, которые можно предсказать на основании периодического закона. Пошли разговоры о том, что создатели трансфермиевых элементов вышли на тот рубеж, где прекращается действие периодического закона и его графического отображения – Периодической системы.