Elementlerin dönüşümü (Transmutasyon) ne anlama geliyor? Elementlerin dönüşümünün tarihi nedir? Elementlerin dönüşümü hakkında bilgi.
Elementlerin Transmutasyonu Verilen herhangi bir kimyasal elementin diğer kimyasal elementlere dönüştürülmesi. Elementlerin dönüştürülmesi, terimler açısından bir çelişki gibi görünebilir, çünkü bir element geleneksel olarak daha basit madde biçimlerine dönüştürülemeyen veya bunlardan üretilemeyen bir madde biçimi olarak tanımlanır. Adi metalleri altına dönüştürmek için boş yere çabalayan ortaçağ simyacılarının temel amacı buydu. Onların sonuçsuz çabaları, Empedokles, Aristoteles gibi antik Yunan filozoflarının kavramlarına dayanıyordu. Tüm maddenin dört “elementin” çeşitli oranlarından oluştuğunu iler sürmüşlerdir: ateş, su, toprak ve hava. 19. yüzyılda modern kimyanın gelişmesiyle birlikte elementlerin dönüştürülmesi imkansız kabul edildi. Daha sonra, radyoaktivite fenomeninin keşfi ve ardından atomun yapısı ve çekirdeğinin iç görüsü ile bir gerçeklik haline geldi.
Bir kimyasal elementin doğası, atomlarının çekirdeğinin elektrik yükü ile belirlenir. Bu nedenle, bir elementin dönüştürülmesi, bu yükün değişmesini içerir. Atom çekirdeğini bir arada tutan kuvvetlerin doğası ve büyüklüğü ve çekirdeği çevreleyen elektronların koruması nedeniyle, sıradan kimyasal reaksiyonlarda yer alan enerji değişiklikleri nükleer yükü etkilemez.
İlk gözlemlenen dönüşüm örneğine radyoaktivite, yani yüklü parçacıkların belirli kararsız atomların çekirdeğinden kendiliğinden fırlatılması neden oldu.
Yapay olarak indüklenen dönüşüm süreçleri, iyonların, nötronların veya elektromanyetik radyasyonun çekirdeğe girmesiyle başlatılabilir. Atom çekirdeğinin yakın çevresinde hakim olan yüksek elektrostatik itme kuvvetleri nedeniyle, çekirdeğe yalnızca yüksek enerjiye sahip iyonlar girebilir. Yüksüz nötronlar çekirdeğe nüfuz etmek için fazla enerji gerektirmez ve bu nedenle çekirdeğin yalnızca kütlesini değiştirebilir, ancak yükünü değiştiremez. Nötronlar, çekirdekten yüklü bir parçacığı atarak veya çekirdeği radyoaktif hale getirerek dönüşüme neden olur. Yüksek enerjili elektromanyetik radyasyonun etkisi altında meydana gelen dönüşümler, foto dönüşüm veya foto parçalanma olarak adlandırılır.
Radyoaktif olmayan bir elementin yapay dönüşümünün ilk örneği, 1919’da Ernest Rutherford tarafından, radyoaktif elementler tarafından yayılan yüksek hızlı helyum çekirdeklerinin (bir parçacık) etkisi altında nitrojenin oksijene ve hidrojene dönüştürülmesinde keşfedildi.
1932’de John D. Cockroft ve Ernest TS Walton, lityum ve diğer çekirdekleri elektriksel olarak hızlandırılmış protonlarla bombalayarak ve İngiltere’de Norman Feather ve Amerika Birleşik Devletleri’nde William D. Harkins ve iş arkadaşları tarafından nitrojen açığa çıkarılarak tamamen yapay dönüşüm gerçekleştirildi. , oksijen ve diğer elementler nötronları hızlandırır, böylece çekirdekten bir parçacık seçer. Transmutasyondaki daha fazla ilerleme, bir parçacık (Irène ve Frédéric Joliot-Curie, 1934) ve yavaş nötronların yakalanması ( Enrico Fermi ve arkadaşları, 1934) tarafından indüklenen yapay radyoaktivitenin keşfinin bir sonucuydu.
Nötronların etkisine maruz kaldığında uranyum veya toryum çekirdeklerinin bölünmesi, yüksek enerjili bir dönüşüm sürecidir. Bu süreçte, çekirdek yaklaşık olarak eşit büyüklükte iki çekirdeğe bölünür ve bir dizi yüksek enerjili nötron yayılır. Fisyon, 1938’de Otto Hahn ve Fritz Strassmann tarafından keşfedildi ve 1939’da Lise Meitner ve Otto R. Frisch tarafından doğru bir şekilde yorumlandı. Nükleer fisyon, nükleer enerjinin sözde atom bombasında ve nükleer santrallerde kullanımının temelidir.
Ayrıntılı iyon ve elektron hızlandırıcıların (siklotronlar, betatronlar, senkrotronlar) ortaya çıkışı ve nükleer reaktörlerde güçlü nötron kaynaklarının bulunması, hemen hemen her elementin dönüşümünü mümkün kıldı ve nükleer kimyanın gelişmesine yol açtı.
Dönüşüm veya nükleer reaksiyonlar, üst simgenin nükleer yükü ve alt simgenin atom ağırlığını gösterdiği formüllerle temsil edilir:
Transmutasyon reaksiyonlarının ürünleri, hemen hemen tüm elementlerin radyoaktif izotoplarının yanı sıra belirli elementlerin kendilerini içerir. Periyodik sistemde eksik olan (43, 61, 85 ve 87 numaralı) elementler ve 93 ila 103 numaralı sözde transuranyum elementleri arasında, plütonyum (94 numaralı) ile bağlantılı olarak özel bir önem kazanmıştır. nükleer silahlar.
