2013-2014/6 19
Az utolsó halogén elemek előállítása
A periódusos rendszer VII. főcsoportjának (a „hosszú” táblázatban a 17. csoport) elemei a halogének, melyek atomjainak legkülső, a vegyérték héján 7 elektron van: ns2p5 (ahol n a periódus számát jelöli, az ismert halogén elemeknél értéke 2-7) A 7. periódus- ban található utolsó halogén elem felfedezéséről 2010. április 9-én a Physical Review Letters elfogadta publikálásra azt a cikket, amelyben a dubnai Egyesített Atomkutató Intézet kutatói közölték, hogy előállították hat atomját. Azzal a kísérlettel, mely során
48Ca-ionokkal bombáztak egy 249Bk-céltárgyat, a sikeres magreakciók során keletkezett 117-es rendszámú izotóp keveréke képződik:
A transzuránok közé tartozó új, az elektronszerkezete alapján a halogének csoportjába tartozó elemet addig, amíg létezését megismételt kísérlettel nem tudják megerősíteni, Ununseptiumnak nevezték el. A vegyjele Uus. Szenzációs hír, hogy 2014. május 1-jén a Helmholtz Nehézion Kutató Központ darmstadti laboratóriumából Düllman és kutatótársai a Physical Review Lettersben közölték, hogy sikeres kísérletet végeztek a 117-es rendszámú elem előállítására, amivel megerősítették a dubnai kutatók eredményeit. Ezzel jogot nyert az Uus elem a periódusos rendszer VII. csoportjába való beiktatásra. A JUPAC elfogadottnak minősítette létezését, s a következőkben döntenek végleges nevéről.
Elképzelhető, hogy ilyen kis mennyiségben nyert atomféleségeknek a tulajdonságait nem lehet vizsgálni, arról nem is beszélve, hogy nagyon instabil a magjuk, radioaktívak, felezési idejük nagyon kicsi. Kvantummechanikai modell számítások alapján felezési ideje 0,1-40 milliszekundum között lehet, melynek során alfa-bomlással ununpentiumra
115UUPhasad.
A halogén csoport teljessé vált:
AZ XE
19 9F4,0
35,5 17Cl3,0
79,9 35Br2,8
126,9 53I2,5
210 85At2,2
294 117Uus
ahol A: tömegszám, Z: rendszám X: vegyjel
E: elektronegativitás (Pauling féle értéke)
A halogén elemek közül csak az asztáciumot nem tudták előállítani természetben előforduló vegyületből, annak ellenére, hogy bizonyos urán és tórium izotópok bomlási sorában végtermékként jelentkezik. Mégsem tudott a természetben feldúsulni, mivel minden izotópja radioaktív, s a legstabilabbaknak is a felezési ideje 0,58-8,1 óra között van. Ezért a Földön előforduló elemek közül a legritkábbnak tekinthető, számítások szerint egy km3-nyi földkéregben maximum 1 milligramm asztácium található. Nevét is a görög asztatosz-instabil szóból kapta. Mesterségesen állította elő D.R. Carson, K.R.
MacKenzie, E. Segre (először 1940-ben a kaliforniai egyetemen) a 209Bi izotópnak α- ré- szecskékkel való bombázásával. A 210Po izotópból elektronbefogadással is előállítható.
Annak ellenére, hogy majdnem 75 éve előállították, tulajdonságairól nagyon keveset tu- dunk, mivel csak nagyon kis mennyiségben sikerül előállítani, ami tulajdonságainak vizsgálatára nem elegendő. Elméleti számítások alapján feltételezik, hogy elemi állapot-
20 2013-2014/6 ban szilárd fázisú, nem kétatomos molekulák alkotják. Sötét, fémes fényű, 300oC körül van az olvadáspontja. Félfém jellegű lehet. Kémiai jellege a jódéhoz hasonlítható. A szervezetben a pajzsmirigyben kötődik, erős sugárhatása nagyon káros.
M. E.
A labdarúgás fizikája
II. rész A labda vízszintes mentén történő mozgása
A labda vízszintes irányú mozgása akkor valósulhatna meg, ha a labda súlyát vala- milyen erő kiegyensúlyozná. Ezen ideális feltételezés mellett a mozgó labdára csak a kö- zegellenállás hat. Newton II. törvénye ebben az esetben a következő formát ölti:
2 2 2 2
dv c dv c
m π r ρ v vagy k v , ahol k π r ρ.
dt 2 dt 2 m
A k számértéke az m=0,44kg tömegű és r=0,11m sugarú labda esetében, ha v < 16 m/s: k 0,45 3,14 0,11 1,2829 0,0252
m 12 0,44
’
és háromszor kisebb, ha v >
16 m/s, mert ekkor c = 0,15.
Integráljuk a kapott differenciálegyenletet:
o
v t
2
v 0 o
1 1 1
dv k dt k t,
v v v
ahonnan a mozgó test pillanatnyi sebessége a vízszintes mentén t idő elteltével a
o
o
v v
1 k v t
(6)
alakban fejezhető ki. A test t idő alatt megtett x útja
0
o o
v 1
x v dt dt ln 1 k v t
1 k v t k
(7)
A (6)-os és a (7)-es összefüggésekből adódik, hogy a mozgó test sebessége
x k
o
e
v
v
(8)
függvény szerint exponenciálisan csökken az x távolság függvényében. A (8)-as képlet- ből kiindulva kiszámíthatjuk, hogy mekkora x távolság megtétele után csökken a labda sebessége a felére:
k x
o o
o
o
0,693
v v ev x ln2 x 0,025 28 m ha v 16 m/s ,
v k
x 83 m ha v 32 m/s .
2
