Московий и Нихоний: учёные впервые раскрыли свойства самых тяжёлых исследованных элементов

Впервые установлены химические свойства двух тяжёлых синтетических элементов — московия и нихония. Московий стал самым тяжёлым из элементов, чьи химические характеристики теперь частично изучены. Оба элемента оказались умеренно реактивными, однако их крайне короткий период полураспада делает создание полезных соединений проблематичным.

Эпоха ядерных исследований открыла возможность создания трансуранидов — элементов, расположенных за ураном в таблице Менделеева. Считается, что такие элементы образуются в ходе сверхновых и килоновых взрывов, но их короткий срок существования не позволяет им сохраняться на Земле.

Некоторые из ранних трансуранидов, например, плутоний и америций, оказались достаточно стабильными для практических исследований и даже нашли применение. Однако по мере увеличения массы ядер период полураспада этих элементов сокращается, и для дальнейших экспериментов требуется значительное количество материала. Так, для исследования московия с периодом полураспада менее секунды учёным приходится синтезировать большое количество вещества, чтобы изучить его реактивность в течение короткого времени. Нихоний-286 держится дольше — около 9,5 секунд, что несколько облегчает задачу.

Недавно группа исследователей из Ассоциации Гельмгольца изучила реактивность нихония и московия. Ранее они проводили аналогичные эксперименты с флеровием, находящимся ниже свинца в таблице Менделеева. Установлено, что из-за массивного ядра этих элементов внешние электроны движутся с высокими скоростями, близкими к скорости света, и классическая механика больше не описывает их поведение — необходимы расчёты, учитывающие специальную теорию относительности.

Примечательно, что флеровий ведёт себя не так, как свинец, несмотря на своё положение в таблице. Он менее реактивен, имеет температуру плавления ниже комнатной и легко переходит в газообразное состояние. В новом исследовании выяснилось, что нихоний и московий более реактивны, чем флеровий, подобно тому, как таллий и висмут ведут себя по сравнению со свинцом.

Эксперимент включал облучение листов америция-243 ионами кальция-48 для создания московия-288, который затем распадается в нихоний-284. Чтобы измерить взаимодействие атомов, команда использовала инертный газ для их переноса к кварцевому детектору. Наблюдения показали, что не все атомы образовывали прочные связи с кварцем, а часть достигала золотого детектора ниже по потоку, что подтверждает их относительно низкую реактивность.

Исследователи пришли к выводу , что усиленный релятивистский эффект свинца делает флеровий по свойствам близким к благородным газам. Этот эффект в меньшей степени распространяется и на нихоний с московием, снижая их реактивность. Подобное поведение наблюдается и у коперниция, элемента 112.

Несмотря на их короткий срок существования, дальнейшее изучение химических свойств этих элементов может помочь открыть возможности для использования более долговечных аналогов в различных отраслях.