Luki układu okresowego. Pierwiastki transuranowe

W chwili odkrycia zjawiska sztucznej promieniotwórczości (1934) układ pierwiastków naturalnych od wodoru do uranu zawierał 4 luki, nie zajęte przez żaden znany pierwiastek. Odpowiadały one liczbom atomowym 43, 61, 85 i 87. W latach 1939—1940 stwierdzono powstawanie niewielkich ilości ostatnich dwóch pierwiastków wśród produktów rozpadu naturalnych pierwiastków promieniotwórczych (§ 138 i 320). Co do pozostałych dwóch wątpić należy, czy w ogóle istnieją w przyrodzie izotopy trwałe tych pierwiastków. Wynika to z tzw, reguły Matt a u c h a, w myśl której nie mogą istnieć trwałe izobary, których liczby atomowe różnią się o jedność. Wśród izotopów molibdenu (42) i ru- tenu (44) występują atomy o masach wyrażonych przez wszystkie liczby całkowite od 94 do 102. Podobnie masy izotopów neodymu (60) i samaru (62) zajmują wszystkie liczby całkowite od 142 do 150. W ten sposób dla trwałych izotopów pierwiastków 43 i 61, których ciężar atomowy powinien leżeć mniej więcej w tych granicach, nie ma wolnego miejsca. Na drodze sztucznych przemian jądrowych zostały jednak otrzymane izotopy promieniotwórcze również i tych pierwiastków.

Do bardzo ciekawych wyników doprowadziło bombardowanie neutronami pierwiastków o największych liczbach atomowych. Poddając izotop uranu 238U działaniu powolnych neutronów, H a h n ze współpracownikami (1936) przekształcił go w izotop 239U. Izotop ten ulega przemianie p z okresem półtrwania 23,5 min. Późniejsze badania wykazały (McMillani Abelson, 1940), że twofzy się przy tym pierwia- stek o liczbie atomowej 93, nazwany neptunem (symbol Np). Dalszy rozpad neptunu z wydzieleniem promieni fł (okres półtrwania 2,35 dnia) prowadzi do powstawania pierwiastka 94. Pierwiastek ten został zidentyfikowany po raz pierwszy przez Seaborga i jego współpracowników (1941), którzy nazwali go plutonem (Pu). Odznacza się on stosunkowo bardzo długim okresem półtrwania (24 360 lat) i rozpada się z. wydzieleniem cząstek a, dając izotop uranu 235U: