Гленн Сіборг і ряд актиноїдів

Хто такий Гленн Сіборг?

Гленн Теодор Сіборг (1912–1999) народився в Ішпемінгу, штат Мічиган, і виріс у Південній Каліфорнії. Він здобув ступінь доктора хімії в Каліфорнійському університеті в Берклі 1937 року й провів там більшу частину кар’єри, працюючи пліч-о-пліч із фізиками, які за допомогою циклотронів Ернеста Лоуренса створювали нові радіоактивні ізотопи.

Отримання плутонію

1940 року Едвін Макміллан і Філіп Абельсон у Берклі отримали нептуній, елемент 93, перший елемент важчий за уран. Пізніше того ж року Сіборг, Макміллан, Джозеф Кеннеді та Артур Валь бомбардували уран дейтронами й отримали елемент 94, який вони ідентифікували хімічно на початку 1941 року та назвали плутонієм на честь Плутона. 1941 року Сіборг із колегами також показав, що плутоній-239 розщеплюється під ударом повільних нейтронів, що зробило його кандидатом на паливо для ядерних реакторів і зброї. Під час Другої світової війни Сіборг перейшов до Металургійної лабораторії Чиказького університету, де очолив роботу з відділення плутонію для Манхеттенського проєкту.

Загадка з елементами 95 і 96

На той час періодичні таблиці розміщували торій, протактиній і уран в основній частині таблиці, під гафнієм, танталом і вольфрамом, ніби вони були перехідними металами. За такою логікою елементи 95 і 96 мали б поводитися як іридій і платина. Експерименти, засновані на цьому припущенні, не змогли їх знайти.

Концепція актиноїдів

1944 року Сіборг запропонував іншу ідею. Важкі елементи, починаючи з актинію, припустив він, утворюють власну родину, заповнюючи внутрішній набір електронних орбіталей (5f-орбіталі) так само, як лантаноїди заповнюють 4f-орбіталі. Якби це було правдою, елемент 95 мав би нагадувати європій, а елемент 96 — гадоліній. Шукаючи з огляду на цю хімію, його група ідентифікувала обидва елементи 1944 року, і пізніше їх назвали америцієм і кюрієм. Через воєнну секретність відкриття вперше розкрили в листопаді 1945 року, коли Сіборг відповів на запитання дитини у радіовікторині за кілька днів до офіційного оголошення.

Сіборг опублікував концепцію актиноїдів 1945 року разом з періодичною таблицею, що розмістила актиноїди в окремому рядку під лантаноїдами. Пізніше він згадував, що колеги застерігали його: ця ідея може зруйнувати його наукову репутацію.

Зміна вигляду таблиці

Концепція актиноїдів перемістила торій, протактиній і уран із перехідних металів і надала періодичній таблиці знайомого сучасного вигляду з двома рядами елементів f-блоку, надрукованими під основною частиною. Вона також виявилася надійним дороговказом. Команда Сіборга використала її, щоб спланувати пошуки, які дали берклій 1949 року та каліфорній 1950 року, і вона правильно визначила кінець ряду на лоуренсії, елементі 103, а елемент 104 повертається до основної таблиці під гафнієм.

Нобелівська премія та сіборгій

Сіборг розділив Нобелівську премію з хімії 1951 року з Едвіном Макмілланом за їхні відкриття в хімії трансуранових елементів. Він брав участь у відкритті плутонію, америцію, кюрію, берклію, каліфорнію та менделевію, серед інших, а згодом з 1961 по 1971 рік очолював Комісію з атомної енергії США.

1974 року команда з Берклі та Національної лабораторії імені Лоуренса в Ліверморі отримала елемент 106, і першовідкривачі запропонували назвати його сіборгієм. Після довгих міжнародних дебатів про назви найважчих елементів ІЮПАК схвалив назву сіборгій 1997 року — вперше елемент офіційно назвали на честь живої людини. Сіборг помер через два роки, 1999-го.