Öppna huvudmenyn
  Stabilt grundämne
  Naturligt radioaktivt grundämne
  Naturligt radioaktivt grundämne (industriellt viktigt)
  Syntetiskt grundämne
  Sällsynta radioaktiva naturliga grundämnen; oftast producerade artificiellt

Ett syntetiskt grundämne (även konstgjort grundämne) är ett grundämne som för första gången identifierades som en produkt av artificiell syntes. Några av dem (tunga transuraner, alla supertunga grundämnen) saknas uppenbarligen i naturen; andra grundämnen återfinns endast i spårmängder i jordskorpan (teknetium, prometium, astat, neptunium och plutonium), i stjärnors fotosfär (teknetium och möjligen prometium) och i supernovor (californium och förmodligen dess sönderfallsprodukter – berkelium, curium, americium och lättare).

Alla syntetiska grundämnen är radioaktiva, med halveringstider som sträcker sig från 15,6 miljoner år till några hundra mikrosekunder.

De mest kända laboratorierna för syntetisering av nya grundämnen och flera tiotals eller hundratals nya isotoper är Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) och Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) i USA, Joint Institute for Nuclear Research (JINR) i Dubna i Ryssland, Gesellschaft für Schwerionenforschung i Darmstadt i Tyskland, Cavendish Laboratory vid Universitetet i Cambridge i Storbritannien samt RIKEN i Japan.[1][2]

Innehåll

EgenskaperRedigera

Syntetiska grundämnen är radioaktiva och sönderfaller snabbt till lättare grundämnen – med halveringstider som är så korta i förhållande till jordens ålder (ungefär 4,6 miljarder år), att alla atomer av dessa grundämnen sedan länge skulle ha sönderfallit om de hade existerat när jorden bildades. Atomer av syntetiska grundämnen förekommer endast på jorden som en produkt av atombomber eller experiment som involverar kärnreaktorer eller partikelacceleratorer, via kärnfusion eller neutronabsorption.

Atommassa för naturligt liv baseras på en viktad medelförekomst av naturliga isotoper som förekommer i jordens skorpa och atmosfär. För syntetiska grundämnen beror isotopen däremot på medelvärdet av syntesen, så konceptet naturlig isotopförekomst har ingen betydelse. Därför anges atommassan för syntetiska grundämnens masstal (protoner plus neutroner) av den mest stabila isotopen inom parentes.

Inte alla radioaktiva grundämnen är syntetiska. Exempelvis har uran och torium inga stabila isotoper, men förekommer ändå naturligt i jordskorpan och atmosfären. Instabila grundämnen som polonium, radium, och radon – som bildas genom uran- och toriumsönderfall – är också naturligt förekommande, trots deras korta halveringstider. Plutonium är ett extremvärde: dess halveringstid, beroende på isotop, kan vara så lång som 80,8 miljoner år. (Den huvudsakliga plutoniumisotopen som används har en halveringstid på 24 100 år.)

HistoriaRedigera

Det första grundämnet som upptäcktes genom syntes var teknetium (1936). Denna upptäckt fyllde en lucka i det periodiska systemet, och det faktum att inga stabila isotoper av teknetium förklarar dess naturliga frånvaro på jorden (och gapet). Med den mest långlivade isotopen av teknetium (98Tc) – vars halveringstid är 4,2 miljoner år – återstår inget eventuellt teknetium vid jordens bildande. Endast ytterst ringa spår av teknetium förekommer naturligt i jordskorpan – som en spontan fissionsprodukt av 238U eller genom neutroninfångning i molybdenmalmer – men teknetium förekommer naturligt i röda jättestjärnor.

Det sista naturligt förekommande grundämnet som blev syntetiserat var francium (1939).

Det första upptäckta syntetiska grundämnet var curium (1944), som syntetiserades av Glenn T. Seaborg, Ralph A. James och Albert Ghiorso genom att bombardera plutonium med alfapartiklar. Upptäckterna av americium, berkelium och californium följde snart. Einsteinium och fermium upptäcktes av en grupp forskare under ledning av Albert Ghiorso (1952), medan han studerade radioaktivt skräp från detonationen av den första vätebomben. De isotoper som upptäcktes var 253Er, med en halveringstid på 20,5 dagar, och 255Fm, med en halveringstid på cirka 20 timmar.

Upptäckterna av mendelevium, nobelium och lawrencium följde. Under höjden av kalla kriget, upptäckte Sovjetunionen och USA oberoende av varandra rutherfordium och dubnium. Namngivningen och krediten för upptäckten av dessa grundämnen förblev olöst under många år, men så småningom erkändes delad kredit av IUPAC/IUPAP (1992).[3][4][5][6][7][8] År 1997 beslutade IUPAC att ge dubnium sitt nuvarande namn som hedrar staden Dubna där det ryska teamet gjorde sina upptäckter eftersom amerikanska namn redan hade använts för många syntetiska element, medan namnet rutherfordium (valt av det amerikanska teamet) godkändes för element 104.

Inget grundämne med högre atomnummer än 99 har någon praktisk användning utanför vetenskaplig forskning, eftersom de har mycket korta halveringstider.

Lista över syntetiska grundämnenRedigera

Följande grundämnen inte förekommer naturligt på jorden. Alla är transuraner och har atomnummer 95 och högre.

Namn Tecken Atomnummer Första definitiva syntes
Americium Am 95 1944 (USA)
Curium Cm 96 1944 (USA)
Berkelium Bk 97 1949 (USA)
Californium Cf 98 1950 (USA)
Einsteinium Es 99 1952 (USA)
Fermium Fm 100 1952 (USA)
Mendelevium Md 101 1955 (USA)
Nobelium No 102 1966 (Sovjetunionen)[9]
Lawrencium Lr 103 1971 (Sovjetunionen och USA)
Rutherfordium Rf 104 1966 (Sovjetunionen), 1969 (USA) *
Dubnium Db 105 1968 (Sovjetunionen), 1970 (USA) *
Seaborgium Sg 106 1974 (USA)
Bohrium Bh 107 1981 (Ryssland och Tyskland)
Hassium Hs 108 1984 (Tyskland)
Meitnerium Mt 109 1982 (Tyskland)
Darmstadtium Ds 110 1994 (Tyskland)
Röntgenium Rg 111 1994 (Tyskland)
Copernicium Cn 112 1996 (Tyskland)
Nihonium Nh 113 2003 (Ryssland och Japan)
Flerovium Fl 114 1999 (Ryssland)
Moskovium Mc 115 2003 (Ryssland)
Livermorium Lv 116 2000 (Ryssland)
Tenness Ts 117 2010 (Ryssland)
Oganesson Og 118 2002 (Ryssland)
* Delad kredit för upptäckten.

Andra grundämnen vanligtvis framställda genom syntesRedigera

Alla element med atomnummer 1 till 94 är naturligt förekommande åtminstone i spårmängder, men följande element framställs oftast genom syntes. Med undantag för polonium och francium, upptäcktes de alla genom syntes innan de återfanns i naturen.

Namn Tecken Atomnummer Första definitiva syntes
Teknetium Tc 43 1936
Prometium Pm 61 1945 (USA)
Polonium Po 84 1898
Astat At 85 1940 (USA)
Francium Fr 87 1939
Neptunium Np 93 1940 (USA)
Plutonium Pu 94 1940 (USA)

KällorRedigera

NoterRedigera

  1. ^ ”Institutet i Dubna är fyra i världen i antalet skapade isotoper” (på ryska). Lenta. http://pda.lenta.ru/news/2011/10/05/isotopes/. Läst 13 november 2015. 
  2. ^ ”Isotoprankning avslöjar ledande laboratorier” (på engelska). Nature. http://www.nature.com/news/2011/111004/full/news.2011.571.html. Läst 13 november 2015. 
  3. ^ R. C. Barber et al. (1993). ”Discovery of the transfermium elements”. Pure & Appl. Chem. (International Union of Pure and Applied Chemistry) 65 (8): sid. 1757-1814. http://www.iupac.org/publications/pac/1993/pdf/6508x1757.pdf. 
  4. ^ http://element114.narod.ru/Polit/sverhelem.html
  5. ^ ”Om skydd av Rysslands prioriteringar i syntesen av transurana grundämnen” (på ryska). Arkiverad från originalet den 25 november 2004. https://web.archive.org/web/20041125120727/http://mgo-rksmb.narod.ru/Science/ainf.html. Läst 13 november 2015. 
  6. ^ ”Kemi : Periodiska systemet : darmstadtium : historisk information” (på engelska). Arkiverad från originalet den 17 januari 2005. https://web.archive.org/web/20050117160457/http://element114.narod.ru/110-history.html. Läst 13 november 2015. 
  7. ^ ”IUPAC – ett sätt att lösa namntvister på grundämnen” (på ryska). http://element114.narod.ru/Projects/ao-iupac.html. Läst 13 november 2015. 
  8. ^ ”Diskussioner om prioritet” (på ryska). Arkiverad från originalet den 5 september 2004. https://web.archive.org/web/20040905043717/http://mgo-rksmb.narod.ru/Education/chem2-58.html. Läst 13 november 2015. 
  9. ^ https://web.archive.org/web/20071213231144/http://flerovlab.jinr.ru/rus/elements.html