Ununseptium - nguyên tố thứ 117 trên bảng tuần hoàn hóa học chính thức được xác nhận tồn tại

Sau 4 năm nghiên cứu, các nhà khoa học đã chính thức xác nhận sự tồn tại của nguyên tố thứ 117 trên bảng tuần hoàn. Nguyên tố 117 siêu nặng còn được biết đến với tên gọi không chính thức là Ununseptium ( Uus 117 ) ban đầu được một nhóm các nhà vật lý người Mỹ và Nga cùng Viện liên hiệp nghiên cứu hạt nhân (JINR), Dubna phát hiện vào năm 2010. Tuy nhiên, Liên minh quốc tế về hóa học thuần túy và hóa học ứng dụng (IUPAC) đã yêu cầu 2 nhóm nghiên cứu độc lập khác cùng chứng thực về nguyên tố mới này và hôm nay, được sự đồng ý của IUPAC, nguyên tố đã chính thức được đặt tên và bổ sung vào bảng tuần hoàn hóa học Mendeleev, qua đó mở rộng tầm hiểu biết của chúng ta về các nguyên tố siêu Uranium .

Trong một bài báo được đăng tải hôm nay trên tờ Physics Review Letters, giáo sư David Hinde đến từ khoa vật lý hạt nhân thuộc đại học quốc gia Úc (ANU) cho biết: "Nguyên tố 117 là giới hạn tuyệt đối trong khả năng hiện tại của chúng tôi. Đây là lý do tại sao việc tạo ra và nhận biết thậm chí chỉ một vài nguyên tử của nguyên tố này đã được xem là một thắng lợi to lớn."

Lần tổng hợp mới nhất của nguyên tố 117 được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu tại trung tâm nghiên cứu ion nặng Helmholtz GSI, Đức và giáo sư David Hinde cũng tham gia vào nghiên cứu này. Tương tự như những người đồng nghiệp tại JINR, Dubna, nhóm nghiên cứu của Hinde cũng tìm cách tạo ra nguyên tố 117 bằng việc bắn phá các đồng vị Calcium vào phóng xạ Berkelium, cụ thể là đồng vị Calcium 48 (48Ca) và Berkelium 249 (249Bk).

Giáo sư David Hinde.

Đây là một nghiên cứu cực kỳ khó khăn bởi đồng vị 249Bk rất khó để sản xuất với số lượng đáng kể và có chu kỳ bán rã nhanh, khoảng 320 ngày. Do đó, chưa đến 1 nửa lượng đồng vị 249Bk sản xuất được còn tồn tại sau 1 năm và điều này có nghĩa hoạt động vận chuyển và tinh chế không thể chờ đợi lâu. Thêm vào đó, 48Ca bản thân nó cũng là một đồng vị rất hiếm của Calcium.

Bằng việc quan sát các hạt alpha giải phóng từ quá trình phân rã phóng xạ, nhóm nghiên cứu đã kết luận rằng có một sản phẩm từ 2 chuỗi phân rã - một nguyên tử với 117 proton và 117 neutron. Để tổng hợp nguyên tố 117, nhóm nghiên cứu đã dùng 1019 nguyên tử 48Ca (chứa 20 proton và 28 neutron) để bắn phá vào một 'tấm bia' 249Bk (chứa 97 proton và 152 neutron) nhằm tạo chỉ 4 nguyên tử nguyên tố 117. Tuy vậy, Hinde nói: "Về cơ bản, nguyên tố 117 sẽ được chấp nhận tồn tại."

Tương tự các nguyên tố siêu Uranium khác, Ununseptium rất bất ổn định và chu kỳ bán rã chỉ vào khoảng 80 milli giây. Tuy nhiên, thời gian này vẫn dài hơn so với dự đoán và phần nào gợi ý rằng các nguyên tố phóng xạ cao hơn nguyên tố 118 (Ununoctium - Uuo 118) sẽ có chu kỳ bán rã khoảng vài giờ, vài ngày hoặc thậm chí là vài năm theo thuyết đảo bền vững (island of stability - khái niệm do Glenn T. Seaborg đưa ra lần đầu tiên với giả thuyết các nguyên tố siêu Uranium chưa được phát hiện sẽ ổn định hơn so với các nguyên tố khác và chu kỳ bán rã phóng xạ của chúng sẽ ít nhất được tính bằng phút hay ngày thay vì giây hoặc vài triệu năm theo như nhiều nhà khoa học ước tính).

Vị trí của Uus trên bảng tuần hoàn hóa học.

Với một lượng nhỏ Ununseptium được tạo ra, các nhà khoa học vẫn chưa thể nghiên cứu nhiều về tính chất hóa học của nó. Chỉ biết vị trí của Ununseptium sẽ là bên dưới các khí halogen (nhóm VII A trên bảng tuần hoàn Mendeleev) như Fluorine (F) hay Chlorine (Cl). Tại mỗi nhóm, ái lực electron có xu hướng giảm dần từ trên xuống như từ Fluorine đến Iodine (I) nhưng với các nguyên tố nặng như Uus thì ái lực electron sẽ rất mạnh. Nếu các nhà khoa học có thể tạo ra đủ lượng Ununseptium cần thiết để quan sát các phản ứng hóa học thì chúng ta sẽ hiểu rõ hơn về khả năng nguyên tố này làm mất electron thay vì nhận thêm electron.

Sự hiện diện của Uus 117 đã lấp đi khoảng trống lâu nay giữa Livermorium (Lv 116) và Ununoctium (Uuo 118). Tuy nhiên, giáo sư David Hinde vẫn mong muốn tìm ra các nguyên tố mới hơn. Ông nói: "Câu hỏi lớn tiếp theo là làm thế nào chúng ta có thể tạo ra các nguyên tố 119 và 120?" Để thực hiện thì chắc chắn các nhà khoa học sẽ phải cần đến một loại hạt bắn phá nặng hơn 48Ca và Hinde cùng các cộng sự vẫn đang săn tìm những ứng cử viên mới cho nhiệm vụ này.

Một bài hát về các nguyên tố trên bảng tuần hoàn:

Theo: The Verge ; Wikipedia