Самый дорогой изотоп кальция — за что его ценят в науке (3 фото)

Кальций нельзя отнести к дорогостоящим элементам. Но у него есть изотопы, один из которых отличается очень высокой стоимостью из-за свойств и редкости. Такой изотоп необходим при синтезе сверхтяжелых новых элементов, созданных учеными.

Самый редкий изотоп кальция

Впервые этот элемент сумел выделить путем электролиза химик из Англии Гемфри Дэви в начале 19 века. Он же придумал и наименование. И если первое время кальций считался простым веществом, позже такое мнение было опровергнуто. В природе нет кальция в свободном виде, причиной чему является его высокая химическая активность. Существует 6 изотопов кальция. Наиболее распространенный из них 40Ca, а вот самый редкий 48Ca. Он самый тяжелый, самый нестабильный. Данная разновидность кальция в природе равна лишь 0,187%, что крайне мало. У изотопа двойной бета-распад, период полураспада которого составляет срок дольше предполагаемого возраста самой Вселенной – 6,4⋅1019.

Самый дорогой изотоп кальция — за что его ценят в науке (3 фото)
У кальция существует очень редкий изотоп Ca48

Стоимость редкого изотопа

Из-за своей уникальности и редкости цена на изотоп огромна. Всего за 2 грамма придется отдать 50 000 долларов. Самая большая трудность — произвести кальций-48. Первым делом ученые должны получить ионы элемента. Для этого проводится нагревание кальция до очень высокой температуры. После в вакууме магнитного поля проводится отделение изотопов. Извлечение 48Ca требует времени, приходится отделять атом от атома.

Все это нуждается в эксплуатации очень дорогостоящего оборудования. Сегодня такое оборудование есть только в России.

Кальций-48 производится в крайне малом количестве — всего 10 мг за год. Такое количество равно двум чайным ложкам. Он необходим при синтезе сверхтяжелых элементов, проблема которых в их крайне коротком периоде полураспада, равном нескольким миллисекундам или минутам. Покупают кальций лаборатории разных стран. Внешне это белый, ничем не примечательный порошок, но 1 мг стоит 150 Евро. Из него получают металлический кальций. Один его кусочек весит приблизительно 192 мг и стоит 73 000 долларов. И это без стоимости восстановительного процесса. Но чтобы проводить эксперименты по получению новых химических элементов, недостаточно лишь одного кусочка.

Самый дорогой изотоп кальция — за что его ценят в науке (3 фото)
Из карбоната Са, обогащенного 48 изотопом, производят дорогой металлический кальций

Особенность изотопа-48

У 48Ca есть двойное атомное число, которое ученые называют магическим. Дело в том, что ядро этого изотопа очень интересное, его форма почти идеально повторяет форму шара. Все из-за большого количества нейтронов, которые имеются в составе ядра. И все его ячейки заполнены, нет ни одной пустой. Поэтому именно 48Ca является отличным ионным источником для ускорения частиц тех элементов, которые обладают очень маленьким периодом распада. Это поможет увеличить число нейтронов сверхтяжелых элементов, за счет чего они станут стабильнее, время полураспада будет дольше. Чем дольше будет данный период, тем больше у ученых будет времени на изучение элементов.