Е.В. Савинкина, Г.П. Логинова, С.С. Плоткин - История химии. Элективный курс (1118120), страница 33

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 33)

Макмилланом, Дж. Кеннедии А. Валем в том же 1940 г. Его назвали плутонием по именипоследней планеты Солнечной системы Плутона. Через четырегода после получения нептуния и плутония были полученыэлементы с номерами 95 и 96, названные америцием в честьАмерики и кюрием в память о знаменитых исследователяхрадиоактивности супругах Кюри. Эти элементы были получены6.6,Ядерная ХИМИЯ167Сиборгом с сотрудниками.

Химические свойства нептуния,плутония, америция и кюрия оказались близкими к свойствамурана и совсем не были похожи на свойства платиновых метал­лов, под которыми им были отведены пустые клетки в пери­одической системе. Ученые все больше склонялись к мнению,что уран и следующие за ним элементы должны образовыватьI особую группу, подобную лантаноидам, и располагаться в од­ной клетке периодической системы. Еще через несколько летСиборг и его сотрудники получили трансурановые элементыберклий (1949 г.) и калифорний (1950 г.).

Названия им далипо месту получения этих элементов — город Беркли в штатеКалифорния. В 1951 г. Сиборг и Макмиллан за открытие транс­урановых элементов стали лауреатами Нобелевской премии.Несмотря на наличие относительно устойчивых изотопов спериодом полураспада около тысячи лет, ученым довелосьработать лишь с микрограммовыми количествами берклия икалифорния. Для получения каждого последующего трансура­нового элемента нужен предыдущий — поэтому доступное дляисследователей количество элемента быстро убывает с ростомего порядкового номера. Если годовое производство нептунияи плутония измеряют в тоннах, то берклия и калифорния—вмиллиграммах.Два следующих трансурановых элемента были открытысовершенно иначе.

В 1952 г. американцы провели очередноеиспытание атомной бомбы на атолле Бикини. На месте взрывабыли собраны пробы, из которых были выделены элементыномер 99 — эйнштейний, и номер 100 — фермий, названные такв честь А. Эйнштейна и Э. Ферми.В 1955 г. из 0,1 мкг эйнштейния был получен элемент,открывший вторую сотню химических элементов и названныйв честь автора периодического закона Д. И, Менделеева. Мен­делевий был впервые зарегистрирован в лаборатории А. Гиорсои Сиборга в количестве всего 17 атомов.Элемент номер 102 удалось получить в количестве несколь­ких десятков атомов, а для того, чтобы доказать его образо­вание, понадобилось несколько лет.

Синтез этого элемента былпроведен группой шведских ученых из Нобелевского институтафизики в Стокгольме, позже в лаборатории Сиборга в Берклии в Объединенном институте ядерных исследований в Дубнепод руководством Георгия Николаевича Флерова (1913-1990).Элементу дали название «нобелий» в честь Альфреда Нобеля.Датой открытия нобелия считается 1958 год.168Часть 7Часть 6. Развитие физической х и м и иПриоритет открытия следующего элемента — лоуренсия —принадлежит ученым из Беркли (1961 г.). Исследователям на­учных центров в Дубне и Беркли принадлежит ч е с т ь о т к р ы т аэлемента номер 104 (1964 г.), который ч е р е з т р и д е с я т к а летполучил название резерфордий.

И м е я в своем распоряжении12 атомов этого элемента, физики из Дубны сумели доказатьего химическое сходство с гафнием.В 70-е гг. учеными из Дубны и Б е р к л и б ы л открыт стопятый элемент — дубний, названный в честь ядерного центра вДубне, где исследователям хватило 18 атомов элемента, чтоб:подтвердить его место в пятой группе периодической системы.Открытие последующих элементов было е щ е более труд­н ы м — ученым пришлось иметь дело с единичными атомами,распадающимися за миллисекунды. Приведем л и ш ь назва­ния и даты обнаружения этих элементов: номер 106 — сиборгий — открыт в Беркли в 1974 г., 1 0 7 — б о р и й — в Дармштадте(Германия) в 1981г., 108 — хассий — т а м же в 1984 г., 109 —мейтнерий—там же в 1982 г., 110 — дармштадтий — т а м жев 1994 г., 111 — рентгений — там же в 1994 г.

Уже появиласьинформация об обнаружении элементов с номерами 112, 114и 116, но пока их только изучают и названия им еще неприсвоены.Вопросы1. Почему синтезы последних элементов осуществляютсялишь в трех ядерных центрах мира:2. Будет ли периодическая система когда-нибудь закончена?Современная химияКакоеместоXX века?занялахимиявсистеменауккконцуУспехи х и м и и в последние десятилетия XX в. значительноспособствовали научному прогрессу. Особенно больших дости­жений ученые добились в области структурной химии, бази­рующейся на н о в ы х методах исследования вещества, медицин­ской х и м и и и х и м и и природных соединений, теоретической икомпьютерной х и м и и , а т а к ж е химии окружающей среды.7.1. Взаимосвязь химиис другими наукамиКак развивались отношения междуми в разные периоды истории?естественныминаука­Е щ е в X I X в.

Ю. Либих в своих «Письмах о химии» пи­сал: «Сама природа составляет одно целое, поэтому и всеестественные науки находятся между собою в необходимойс в я з и , т а к что одна не может вполне развиваться без участиявсех других». В последние годы стало очевидно, что быстроеразвитие одной науки приводит к повышению уровня развитиядругих наук.7.1.1. Математическая химияКакова рольматематическихметодовв развитиихимии?Х и м и к и и алхимики с древних времен и до XVII в. малоиспользовали достижения математики в своих исследованиях.Применение математических методов в химии стало результа­том взаимодействия химии и физики, которая раньше началауспешно использовать математику.В 1741 г. М.В. Ломоносов написал работу «Элементы мате­матической химии», которая положила начало использованиюматематических методов в химии.

Он считал, что поскольку« х и м и я — н а у к а об изменениях, происходящих в смешанномтеле», а «изменения смешанных тел происходят механически»,то «изменения эти могут быть объяснены законами механики».В История химии1707.1.Часть 7. Современная химияА.Лавуазье в 1783г. писал: «Быть может, однажды точностьимеющихся данных будет доведена до такой степени, что гео­метр сможет рассчитывать в своем кабинете явления, сопрово­ждающие любое химическое соединение, тем же, так сказать,способом, каким он рассчитывает движение небесных тел».По мере своего развития химия использует все более слож­ный математический аппарат.

Первоначально при исследова­нии весовых и объемных характеристик химических явленийбыло достаточно простых арифметических и алгебраических-!вычислений. Изучение скоростей химических реакций привелок использованию дифференциальных уравнений для описа­ния химических явлений. Развитие термодинамики требовало Iиспользования методов математической статистики. Разрабо­танный Н.С.

Курнаковьгм физико-химический анализ основанна построении диаграмм состав-свойство, где схематическиизображаются физико-химические превращения.Особенно активно математические методы используются вобласти квантовой химии. К задачам квантовой химии от­носится не только получение численных значений физикохимических характеристик индивидуальных соединений, но ипредсказание механизмов и закономерностей протекающих ре­акций на основе математических расчетов.

Основой квантовойхимии являются физический квантовомеханический подход иклассические представления химии о строении химическихсоединений. Однако использование математического аппаратаквантовой механики для решения любых задач химическойнауки невозможно, поскольку точное решение математическихуравнений квантовой химии может быть найдено лишь дляпростейших случаев. Для реальных расчетов разрабатываютсяприближенные методы, основанные на качественных моделях,построенных на основе экспериментальных данных.В XX в.

в естествознании и, в частности, в химии сталодшироко использоваться математическое моделирование. В этомметоде системой уравнений описывается математическая мо­дель химического объекта, отражающая его реальное поведе­ние. Математическая модель дает возможность прогнозироватьэто поведение при изменяющихся условиях. Сущностью мате­матического моделирования является вычислительный экспе­римент, который проводится, как правило, с использованиемкомпьютера.

Для построения математической модели исполь­зуются экспериментальные данные, полученные для реальнопротекающих процессов. Компьютеризация науки и развитиечисленных методов привели к разработке методов шшнирова-Взаимосвязь химии с другими науками171ния эксперимента в химии. При этом достигаются две основ­ные цели: планирование состава и структуры соединений с за­данными свойствами и планирование оптимальных путей син­теза сложных соединений.

Это направление математическойхимии экономит время и средства при решении поставленныхзадач.Вопросы1. Какова роль физики в развитии математической химии?2. Какое влияние оказывает химия на развитие математики всовременном мире?7.1.2. Химическая физикаЧем химическая физика отличается от физической хи­мии?Появление в начале XX в. новых разделов физики (кванто­вая механика, электронная теория атомов и молекул) привелок созданию новой науки — химической физики. Сначала этуобласть называли электронной химией, а в 1 9 3 0 г. появилсятермин «химическая физика». Выдающийся русский химикН. Н. Семенов дал ей такое определение: «Химическая физи­ка — физика химического превращения и строения молекул.Эта новая область химической науки возникла благодаря про­никновению в химию теоретической физики и эксперименталь­ных физических методов, она проникла во все области химиии фактически стала играть роль ее теоретической основы».Химическая физика применяет теоретические и экспери­ментальные методы физики к вопросам строения и превра­щения веществ, то есть к химическим проблемам.

При этомрассматривается электронная и атомно-молекулярная структу­ра химических частиц и образованных ими соединений и из­менение энергетических и структурных характеристик частицво времени.Разработка соединений с заданной атомно-молекулярнойструктурой для обеспечения требуемых свойств и выполнениязаданных функций является основой для создания лекарств,полупроводниковых материалов, катализаторов и т. д. Особоеместо уделяется изучению возбужденных частиц, что необхо­димо для их аналитического определения, разработки новыхлазерных систем, предсказания механизмов реакций.Механизм реакции и природа элементарного химическогопревращения стали предметом первых исследований в области172Часть 7.

Современная химияСеменов Николай Николаевич (1896-1986) — со­ветский физик. Один из основоположников хи­мической физики. Исследования относятся кучению о химических процессах. На основе со­зданной им теории теплового взрыва и горениягазовых смесей развил учение о распростране­нии пламени, детонации, горении взрывчатыхвеществ и пороха. Экспериментально доказали теоретически обосновал все наиболее важ­ные представления теории цепных реакций. Наоснове теоретических представлений, развитыхоснованной им научной школой, впервые осу­ществлены многие процессы, в том числе строгонаправленная полимеризация. Нобелевский лау­реат (1956 г.).химической физики.

Характеристики

Список файлов книги