Гипотетические химические элементы¶

Гипотетические химические элементы — химические элементы, существование которых предполагалось или предполагается на основании теоретических моделей, но которые не были обнаружены в природе или синтезированы в лабораторных условиях. К этой категории относятся как элементы, предсказанные задолго до их открытия, так и элементы, чьё существование остаётся под вопросом из-за ограничений современных физических теорий или технических возможностей.

¶История и предсказания

Первые систематические предсказания неоткрытых элементов были сделаны Дмитрием Менделеевым при создании периодической таблицы в 1869 году. Он оставил пустые клетки для ещё не найденных элементов, опираясь на периодичность свойств. Так, для алюминия (предсказан «экаалюминий», открыт в 1875 году как галлий), бора («экабор», открыт в 1879 году как скандий) и кремния («экасилиций», открыт в 1886 году как германий) свойства были описаны с поразительной точностью.

В XX веке предсказания стали более формализованными. На основе квантовой механики и модели ядерных оболочек были теоретически описаны свойства сверхтяжёлых элементов за пределами урана (Z=92). Многие из этих элементов (нептуний, плутоний, америций и другие) были впоследствии синтезированы, подтвердив прогнозы.

¶Элементы за пределами таблицы Менделеева

¶Остров стабильности

Современные гипотетические элементы в основном относятся к области сверхтяжёлых ядер с атомным номером более 118 (оганэсон). Теоретическая ядерная физика предсказывает существование «острова стабильности» — группы изотопов с магическими числами протонов и нейтронов (например, 114, 120, 126 протонов), которые могут обладать значительно большим периодом полураспада, чем соседние сверхтяжёлые элементы. Наиболее обсуждаемые кандидаты — элементы 119 (унуненний), 120 (унбинилий), 122 (унбибий) и 126 (унбигексий). Их синтез крайне сложен из-за низкого сечения реакции и быстрого распада.

¶Элементы с аномальными свойствами

Существуют теоретические работы, допускающие существование элементов, не вписывающихся в стандартную периодическую систему. Например, рассматриваются гипотетические элементы, состоящие не из протонов и нейтронов, а из других частиц (например, странная материя), однако такие объекты не являются химическими элементами в классическом понимании.

¶Элементы, существование которых не подтверждено

Ряд элементов был заявлен к открытию, но впоследствии не подтверждён или опровергнут:

Небулий — гипотетический элемент, предложенный в 1868 году для объяснения неопознанных линий в спектре солнечной короны. В 1930-х годах было показано, что линии принадлежат ионизированному железу.
Короний — элемент, предполагавшийся в составе солнечной короны; позже выяснилось, что линии соответствуют сильно ионизированным атомам никеля и кальция.
Пантоний — гипотетический элемент, который, по мнению некоторых учёных XIX века, составлял эфир.
Иллиний (Z=61) и виргиний (Z=87) — заявленные, но не подтверждённые открытия; впоследствии были открыты прометий и франций.

¶Теоретические ограничения

Существование сверхтяжёлых элементов ограничено пределами стабильности атомных ядер. Согласно квантово-механическим расчётам, для элементов с Z > 137 (постоянная тонкой структуры) электронная оболочка становится нестабильной, а для Z > 173 — 1s-электроны могут достигать скорости света, что требует релятивистской квантовой механики. Эти оценки не запрещают существование ядер, но делают их химическую идентификацию крайне затруднительной.

¶Критика и скептицизм

Часть заявлений об открытии новых элементов (например, в 1960–1970-х годах в Дубне и Беркли) впоследствии была пересмотрена. Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) и Международный союз теоретической и прикладной физики (IUPAP) требуют воспроизводимых экспериментов для признания элемента. Гипотетические элементы, не подтверждённые такими процедурами, остаются в статусе теоретических предсказаний.

¶См. также

¶Источники

Менделеев Д. И. «Основы химии».
Химическая энциклопедия / под ред. И. Л. Кнунянца.
Seaborg G. T. «The Search for New Elements».

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →