the Atomic Heritage Foundation has recently received a historic video showing some of the famous scientists who led the race to discover new chemical elements. O vídeo mostra a descoberta de mendelevium, ou elemento 101. Produzido e narrado por Claude Lyneis, um físico aposentado do Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley, o vídeo destaca as ferramentas e técnicas utilizadas pelos cientistas em sua descoberta emocionante. Clique aqui ou desloque para baixo para ver o vídeo.
The Search for Transuranic Elements
Scientists have been looking for new elements for hundreds of years. Quando Dmitri Mendeleev organizou os elementos conhecidos de acordo com o periódico, ou de repetição, de sistema na década de 1860, havia lacunas, elementos ainda não conhecidos, mas com propriedades que poderia ser previsto por sua relação para fechar química vizinhos. A tabela de Mendeleev foi expandida para incorporar novos elementos além dos postulados por Mendeleev. Tais elementos incluem urânio, plutônio e mendelevium.
O urânio tem um dos números atômicos mais elevados, 92, de qualquer elemento natural da terra. Elementos além do urânio, os elementos transuranianos, existiram na terra após a sua formação, mas as suas semi-vidas mais curtas levaram ao seu desaparecimento ao longo do tempo. A descoberta dos elementos transuranianos ocorreu assim no laboratório. Enquanto traços de dois elementos transurânicos-neptúnio e plutônio—foram descobertos na natureza, ambos foram sintetizados antes de serem encontrados para ocorrer naturalmente.
Dmitri Mendeleev
As primeiras tentativas para produzir esses elementos transuranianos começou com Enrico Fermi, Emilio Segrè, e de seus colegas em Roma. Em 1934, logo após o nêutron ser descoberto por James Chadwick, Fermi e seus colegas usaram nêutrons para bombardear urânio, após o que eles observaram novos produtos radioativos. No início, eles acreditavam que estes eram novos elementos. No entanto, experimentos de Otto Hahn e Fritz Strassmann indicaram que eles eram isótopos de elementos menores, anteriormente conhecidos, resultantes da divisão do núcleo de urânio. Estes experimentos inauguraram a Era Atômica, e, por um tempo, o foco dos físicos deslocou-se para estudar este fenômeno recém-descoberto de fissão.
os elementos transuranianos foram sintetizados usando o mesmo método geral Fermi e Segrè usado em seus experimentos no início da década de 1930. Quando uma partícula menor colide com um núcleo pesado, o núcleo pode se separar em pedaços menores, um processo chamado fissão, ou os dois corpos podem se fundir para formar um elemento mais pesado. As colisões de partículas em altas velocidades levaram à descoberta de um grande número de elementos pesados. No entanto, esta não é uma tarefa simples. Foi preciso novas técnicas e materiais, e muita sorte, para primeiro sintetizar esses elementos.
the Discovery of Mendelevium
In their chapter written for the New Chemistry, Glenn T. Seaborg and Walter D. Loveland descreveu a descoberta de mendelevium como “uma das mais dramáticas na sequência de sínteses de elementos transuranianos.”In particular,” It was the first case in which a new element was produced and identified one atom at a time.”
a descoberta de Mendelevium começou com um estrondo, ou, mais especificamente, com uma explosão no Pacífico Sul. Em 1952, o primeiro dispositivo termonuclear, Ivy Mike, foi lançado no Atol Eniwetok, uma explosão de dez megatons que enviou uma nuvem radioativa a mais de 130 mil pés no ar. Amostras dessa nuvem foram levadas para laboratórios nos Estados Unidos, onde dois novos elementos foram descobertos entre os escombros—os elementos 99 e 100, mais tarde chamados einstênio e férmio, respectivamente.Estas descobertas foram feitas no meio de outra corrida nuclear que se desenrolava em meados do século XX, uma para descobrir novos elementos. Nos Estados Unidos, os principais pesquisadores estavam concentrados no Laboratório de radiação da Universidade da Califórnia, Berkeley, sob a direção de Ernest Lawrence. Usando o ciclotrão de 60 polegadas de Lawrence, pesquisadores correram para encontrar evidências de novos elementos. Estes novos elementos, eles esperavam, desbloqueariam os segredos do átomo e abririam novas áreas de pesquisa, como a descoberta do plutônio fez em 1940.
Usando um bilhão de átomos de einsteinium-253 formado em um reator, em Idaho, pela irradiação de plutónio com nêutrons, a equipe de cientistas—que incluiu Albert Ghiorso, Stanley G. Thompson, G. Bernard Harvey, Gregory R. Choppin, e Seaborg—elaborou um plano para produzir um novo elemento, o elemento 101. Primeiro, os átomos de einsteinio foram espalhados em uma fina folha de ouro. Uma vez que einsteinium tem uma meia-vida de cerca de três semanas, os cientistas só tiveram cerca de uma semana após receber o elemento para realizar suas experiências.
recolhendo a folha de ouro contendo vestígios de mendelevium.
Quando Ghiorso calculado o número aproximado de átomos do elemento 101 que seria criado quando a folha de ouro foi bombardeada por partículas alfa, ele descobriu que o número seja muito menor do que ele esperava. De acordo com os cálculos de Ghiorso, apenas cerca de um átomo do novo elemento 101 seria criado para cada três horas a folha de ouro foi bombardeada por partículas alfa.
a fim de separar a quantidade inimaginavelmente pequena do novo elemento que seria produzido no experimento, os cientistas criaram uma segunda folha de ouro atrás da primeira para capturar os átomos que seriam derrubados pelo impacto das partículas alfa. Este pedaço de papel de alumínio foi levado pela colina do ciclotrão para o laboratório Rad, onde foi dissolvido e analisado. A meia-vida do elemento 101 estava na ordem das horas, então era uma corrida para descobrir o novo elemento antes que ele desaparecesse novamente.
Nas primeiras horas da manhã de 19 de fevereiro de 1955, os cientistas viram cinco fissão conta, um produto da divisão apanhados por um dos muitos detectores, característica do elemento 101, e oito do elemento de 100, fermium. Esta foi a evidência conclusiva que eles precisavam; o elemento 101 não era mais Desconhecido. A descoberta do átomo mais pesado então conhecido foi anunciada no final de abril de 1955. Em um comunicado de imprensa emitido pela Universidade, a natureza emocionante da descoberta foi destacada: “Os átomos do novo elemento podem ter sido as mais raras unidades de matéria que existiram na terra por quase 5 bilhões de anos … os 17 átomos do novo elemento todos deteriorados, é claro, e o elemento’ novo ‘ é para o presente extinto mais uma vez.”The scientists published their discovery in the June 1955 issue of Physical Review Letters, naming their element “mendelevium” in honor of Dmitri Mendeleev and his periodic table.
em 1967, um novo isótopo de mendelevium foi descoberto, que na época assumiu como o átomo mais pesado conhecido pelos cientistas. O que foi mais emocionante, no entanto, foi a meia-vida do isótopo: Mendelevium-258 duraria no laboratório por meses, o que aumentou drasticamente as oportunidades de estudo de elementos pesados e suas propriedades. Do potencial de outros elementos pesados com longas semi-vidas, Seaborg disse, “Eles vão adicionar imensuravelmente a nossa compreensão básica da estrutura nuclear. Ainda não sei o que isso significará em termos práticos, mas não sabíamos para que plutônio seria bom quando descoberto anos atrás e agora está alimentando naves.”Existem dezesseis isótopos conhecidos de mendelevium.
The Video
o insecto VW Super-carregado do Ghiorso a conduzir a amostra para o laboratório Rad.
Parte dos 18 minutos de filmagem por KQED, um público de radiodifusão estação no Norte da Califórnia, o vídeo retrata a descoberta de mendelevium como revividos por alguns dos cientistas que realizaram os experimentos. O vídeo mostra dramaticamente a habilidade e velocidade necessárias para sintetizar o novo elemento, e a viagem dramática do ciclotron para o Rad Lab no Supercharged VW Bug de Ghiorso.
estas técnicas colocam a equipa de Berkeley na vanguarda da descoberta elementar. O trabalho de Seaborg e Ghiorso levou à descoberta de mais de uma dúzia de novos elementos, e ajudou a expandir e alterar a forma da tabela periódica, adicionar e preencher o que é agora o actinídeos série. Embora a filmagem possa ter sido originalmente feita para um documentário sobre as técnicas experimentais do Laboratório Rad, se a filmagem foi lançada antes da descoberta do Sr. Lyneis não é conhecida.
o vídeo foi encontrado por Lyneis, um ex-diretor de operações e desenvolvimento no laboratório Berkeley, onde os experimentos foram realizados, em uma caixa de filmes dirigidos para o lixo. Lyneis editou o vídeo para adicionar efeitos sonoros e narração, explicando as técnicas utilizadas por Ghiorso e seus colegas há mais de sessenta anos. A caixa também continha uma gravação da celebração do 25º aniversário em Hanford, que Lyneis também doou para a Fundação Atomic Heritage e pode ser visto aqui.
a partir de 2016, não há mais lacunas nas primeiras sete linhas da tabela periódica. A expansão futura permanece incerta, mas a busca por novos elementos continua até hoje. A fundação da herança atômica está grata ao Dr. Lyneis por seu trabalho e explicações sobre esta descoberta revolucionária.