Als je in je BINAS het periodiek systeem opzoekt zul je niet alle elementen vinden die natuurkundigen ondertussen gemaakt hebben. In de NRC van 5 september 2020 staan ze wel netjes genoemd: tot atoomnummer 118. Alle atoomnummers boven 92, het atoomnummer van uranium, zijn kunstmatig gemaakt. Bijvoorbeeld plutonium-239
a) Zoek op hoe plutonium-239 gevormd wordt uit U-238. Geef de kernreactie(s).
$_{92}^{238}\textrm{U} + _{0}^{1}\textrm{n} \rightarrow _{93}^{239}\textrm{Np} + _{-1}^{0}\textrm{e}$
$_{93}^{239}\textrm{Np} \rightarrow _{94}^{239}\textrm{Pu} + _{-1}^{0}\textrm{e}$
b) Hoe wordt dit radioactief verval genoemd?
Betaverval.
c) Wat gebeurt er bij dit radioactief verval in de kern?
Een neutron vervalt naar een proton en een elektron. Het elektron wordt uit de kern gestoten.
$_{0}^{1}\textrm{n} \rightarrow _{1}^{1}\textrm{p} + _{-1}^{0}\textrm{e}$
Nog zwaardere elementen maken wordt steeds moeilijker. Daarvoor moeten kernen van zware elementen (zoals uranium) beschoten worden met kernen van lichte elementen.
d) Waarom moet de energie van die lichtere kernen groot zijn om in de kern van de zware kern te kunnen doordringen?
Om de afstotende kracht tussen de protonen in beide kernen te overwinnen.
Daarnaast moet je de atoomkernen zo kiezen dat de kans zo groot mogelijk is dat ze samensmelten. Daarvoor heb je atoomkernen nodig met zoveel mogelijk neutronen.
e) Waarom helpt het als de kernen relatief veel neutronen hebben?
Neutronen stoten elkaar niet af waardoor de kans groter is dat de samengesmolten kern in tact blijft m.b.v. de sterke kernkracht.
Een bijzonder neutronrijk, stabiel en van nature voorkomend atoom is calcium-48 dat 20 protonen en 28 neutronen bevat. De vijf nieuwste elementen (114-118) zijn gemaakt door zware elementen met calcium-48 te beschieten.
f) Welk element moet je met calcium 48 beschieten om het element met atoomnummer 118, oganesson, te krijgen?
Calcium heeft 20 protonen in de kern. Dus moet je atoomnummer 98 beschieten met dit calcium-isotoop om nummer 118 te krijgen. Dat is het element californium.
g) Wat maakt het praktisch zo moeilijk om nog zwaardere elementen te maken met deze methode?
Er is van de gebruikte atoomkernen heel weinig beschikbaar en een samensmelting van deze kernen met zo’n calcium-48 kern is heel zeldzaam.
Daarom proberen onderzoekers nu met titanium-50 zwaardere atoomkernen te maken. Tot nu toe tevergeefs.
h) Welk element moet beschoten worden met titanium-50 om eventueel atoomnummer 119 te fabriceren?
Titanium heeft 22 protonen in de kern. Om atoomnummer 119 te maken moet het element met atoomnummer 97 beschoten worden met deze titaniumkernen. Atoomnummer 97 hoort bij het element berkelium.
Ondertussen proberen natuurkundigen met grote deeltjesversnellers en veel geduld als moderne alchemisten nieuwe, superzware elementen te maken.
