Va fi vreodată complet tabelul periodic?

Ultima dată când au fost adăugate noi elemente în tabelul periodic a fost acum un deceniu. Elementele 113, 115, 117 și 118 au fost cele care și-au câștigat menționarea atunci.

Iar autoritatea internațională de reglementare a nomenclaturii din tabelul periodic a făcut ceva ce a mai îndrăznit o singură dată înainte: a numit unul dintre elemente după un fizician în viață.

Yuri Oganessian a condus un grup de cercetare ruso-american care a descoperit elementul 118 (oganesson) în 2002. A fost nevoie de ani de zile pentru a confirma descoperirile - elementul este atât de radioactiv încât au fost creați doar câțiva atomi până acum.

Ne-am putea întreba: de ce nu au mai fost adăugate elemente noi în cei 10 ani care au trecut de atunci și oare vom putea spune vreodată că tabelul periodic este complet?

Ce este tabelul periodic?

Tabelul periodic este, în esență, o hartă a elementelor chimice, cu o mulțime de pătrate în care sunt trecute abrevierile acestora - cunoscute și sub numele de simboluri chimice. Acesta este revizuit constant.

Un element este o substanță pură alcătuită dintr-un singur tip de atom. Atomii sunt unitățile de bază ale materiei și au un nucleu - care conține, în general, protoni încărcați cu sarcină electrică pozitivă și neutroni neutri din punct de vedere electric - înconjurat de electroni cu sarcină negativă.

Elementele din tabelul periodic alcătuiesc împreună tot ceea ce cunoaștem în Univers - inclusiv pe noi înșine.

La începutul secolului al XIX-lea, multe elemente fuseseră deja descoperite, dar nu erau organizate într-un mod sistematic. Un număr de pionieri ai tabelului periodic au urmărit să schimbe acest lucru.

Unul dintre ei a fost chimistul britanic John Newlands.

El a ordonat elementele în funcție de greutatea lor atomică (o măsură a greutății atomului) și a observat că fiecare al optulea element avea proprietăți similare. De exemplu, litiul, sodiul și potasiul se află la distanță de opt locuri unul de celălalt și au reacții similare în contact cu apa.

El a numit acest fenomen legea octavelor.

Chimistul rus Dmitri Mendeleev - recunoscut pe scară largă drept părintele tabelului periodic - a preluat ideea proprietăților recurente și a transformat-o în așa-numita lege a periodicității.

El a creat o structură pentru tabelul periodic modern în 1869, cu elementele ordonate în funcție de greutatea atomică.

Spre deosebire de versiunea lui Newlands, au fost lăsate spații pentru elemente care lipseau, iar munca sa a căpătat recunoaștere atunci când aceste elemente anticipate au fost descoperite ulterior.

Astăzi, elementele din tabelul periodic sunt definite și organizate în funcție de numărul lor atomic - numărul de protoni din nucleu. Hidrogenul are un proton, în timp ce oganessonul are 118.

Elementele din aceeași coloană au proprietăți chimice similare, cum ar fi modul în care reacționează cu alte substanțe.

Ele urmează adesea un tipar și în privința proprietăților fizice, cum ar fi punctul de topire, ceea ce îi ajută pe oamenii de știință să anticipeze modul în care se vor comporta. Inginerii, de exemplu, pot utiliza tabelul periodic pentru a-i ajuta să aleagă materiale atunci când proiectează poduri și avioane.

Dacă un om de știință crede că a identificat un element nou, un organism global de monitorizare numit Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC) verifică dacă acesta există și dacă va primi un loc în tabel - este vorba de un proces care poate dura ani de zile.

Se crede că toate elementele care apar în mod natural pe Pământ au fost descoperite - și ele alcătuiesc cea mai mare parte a tabelului. Elementele mai grele trebuie create artificial în laborator prin combinarea a două elemente mai ușoare.

Oamenii de știință au reușit să descopere și să adauge din ce în ce mai multe elemente supergrele pe măsură ce tehnologia a avansat. Cu toate acestea, deși teoretic oamenii pot continua să încerce să creeze elemente noi, acest lucru devine din ce în ce mai dificil.

Crearea de elemente noi

Pentru a putea combina elemente mai ușoare pentru a crea altele noi, din ce în ce mai mari, „trebuie să atingem condiții de energie din ce în ce mai ridicate prin construirea unor ciclotroane sau a unor acceleratoare din ce în ce mai mari”, explică prof. Phil Blower, șeful Departamentului de Chimie Imagistică și Biologie de la King's College London.

„Pe măsură ce elementele devin din ce în ce mai mari și mai grele, ele sunt din ce în ce mai puțin stabile din cauza protonilor din acel nucleu”, spune Blower.

Raportul dintre protoni și neutroni dintr-un nucleu determină dacă acesta va fi stabil sau instabil. Protonii cu sarcină pozitivă se resping în mod natural, dar prezența neutronilor îi poate ține împreună.

„Ceea ce faci atunci când creezi elemente din ce în ce mai grele este să adaugi mai mulți protoni în nucleu, iar pentru a împiedica disoluția lui, ai nevoie de un număr tot mai mare de neutroni”, explică dr. Cinzia Imberti, liderul grupului Imaging Metallomics de la King's College London.

Un element poate exista cu numere diferite de neutroni - aceste variații se numesc izotopi. Izotopii instabili sunt radioactivi - ei se descompun emițând radiații.

„Toate elementele care sunt mai grele decât plumbul (elementul 82) sunt radioactive și sunt, în mod inerent, instabile și se descompun”, explică dr. Jonathan Rourke, chimist la Universitatea din Cardiff și profesor onorific la Universitatea din Warwick din Marea Britanie.

„Dacă am putea produce un singur atom din unul dintre aceste elemente, acesta nu ar rezista pentru mult timp”, explică el.

Acest lucru se întâmplă mai ales de la elementul 100 (fermiu) încolo, spune Imberti. „Produci câțiva atomi și poți afla puțin despre, posibil, proprietățile lor fizice. Dar nu au nicio utilizare practică”, spune ea.

Cu toate acestea, căutarea unor noi elemente - care ar duce la introducerea unui nou rând în tabelul periodic - continuă.

Multe încercări de a descoperi elementele 119 și 120 au eșuat până acum, dar diverse grupuri de cercetare continuă să încerce. Oamenii de știință spun că studierea elementelor aflate la extreme ne-ar putea oferi noi perspective asupra modului în care funcționează atomii, asupra limitelor nucleelor atomice și o șansă de a testa teorii despre fizica nucleară.

„Trebuie să te gândești nu doar dacă poate fi creat”, spune Imberti, „ci dacă și poate exista suficient de mult timp încât să fie studiat semnificativ, să aflăm câte ceva despre el...înainte să dispară”.

Acest articol a fost scris și revizuit de jurnaliști BBC, folosind inteligența artificială pentru a ajuta în procesul de localizare, ca parte a unui proiect pilot.

Editat de Andreea Gheorghe.