I kjemi er et syntetisk grunnstoff et kjemisk grunnstoff som ikke forekommer naturlig på jorden , og som bare kan lages kunstig. Så langt er det laget 24 syntetiske grunnstoffer (de med atomnummer 95-118). De er alle ustabile, forfaller med halveringstider fra 15,6 millioner år til noen få hundre mikrosekunder.
Fem andre grunnstoffer ble først kunstig skapt, og dermed ansett som syntetiske, selv om de senere ble funnet å forekomme naturlig (i spormengder); blant dem plutonium — først syntetisert i 1940 —, den mest kjente av de profane, på grunn av bruken i atombomber og atomreaktorer .
31. desember 2015 bekreftet et team av forskere fra det japanske Riken-senteret identifiseringen av element nummer 113 i det periodiske systemet, av syntetisk art og med det foreløpige navnet ununtrium .
Syntetiske grunnstoffer er radioaktive og forfaller raskt til andre lette grunnstoffer. De har så korte halveringstider sammenlignet med jordens alder ( som ble dannet for ca. 4,6 milliarder år siden) at alle atomer av disse grunnstoffene som kunne ha eksistert da planeten ble dannet for lengst har gått i oppløsning. Atomer av syntetiske grunnstoffer produseres kun på jorden ved eksperimenter som involverer atomreaktorer eller partikkelakseleratorer , via kjernefysisk fusjon eller massenøytronabsorpsjon .
Atommassen for naturlig liv er basert på den vektede gjennomsnittlige forekomsten av naturlig forekommende isotoper som forekommer i jordskorpen og atmosfæren . For syntetiske elementer er isotopen avhengig av syntesemidlene, så konseptet med naturlig isotopisk overflod er meningsløst. Derfor, for syntetiske grunnstoffer, er de totale kjernetellingene ( protoner og nøytroner ) til den mest stabile isotopen, dvs. isotopen med lengst halveringstid, oppført som atommasse i klammeparenteser ([ ]).
Ikke alle radioaktive grunnstoffer er syntetiske. For eksempel har ikke uran og thorium stabile isotoper, men de forekommer naturlig i jordskorpen og atmosfæren. Andre ustabile grunnstoffer, som polonium , radium og radon - som dannes gjennom nedbrytning av uran og thorium - finnes også i naturen, til tross for deres korte halveringstid. Plutonium er en uteligger: halveringstiden, avhengig av isotopen, kan være så lang som 80,8 millioner år. ( Hovedisotopen av plutonium i bruk har en halveringstid på 24 100 år.)
Det første elementet som ble oppdaget gjennom syntese var technetium (oppdagelsen ble definitivt bekreftet i 1936). Denne oppdagelsen fylte et gap i det periodiske systemet , og det faktum at ingen stabile isotoper av technetium eksisterer forklarer dets naturlige fravær på jorden (og gapet). Etter å ha den lengstlevende isotopen av technetium, Tc-98, en halveringstid på 4,2 millioner år, er det ingen technetium igjen fra dannelsen av jorden. Bare små spor av teknetium forekommer naturlig i jordskorpen , som et spontant fisjonsprodukt av uran-238 eller ved nøytronfangst i molybdenmalm - selv om teknetium er naturlig tilstede i røde kjempestjerner . Det første syntetiske elementet som ble oppdaget var curium , syntetisert i 1944 av Glenn T. Seaborg , Ralph A. James og Albert Ghiorso ved alfapartikkelbombardement av plutonium . Oppdagelser av americium , berkelium og californium fulgte snart. Einsteinium og fermium ble oppdaget av et team av forskere ledet av Albert Ghiorso i 1952, mens de studerte radioaktive rester fra detonasjonen av den første hydrogenbomben . Isotopene som ble oppdaget var einsteinium-253, med en halveringstid på 20,5 dager, og fermium-255 , med en halveringstid på rundt 20 timer.
Oppdagelsene av mendelevium , nobelium og lawrencium fulgte. Under høyden av den kalde krigen oppdaget Sovjetunionen og USA uavhengig rutherfordium og dubnium . Navngivningen og æren for funnet forble uavklart i mange år, men til slutt ble den delte æren anerkjent av IUPAC / IUPAP i 1992. I 1997 bestemte IUPAC seg for å gi dubnium sitt nåværende navn til ære for byen Dubná - hvor Det russiske teamet gjorde sine oppdagelser - ettersom navnene valgt av amerikanerne allerede hadde blitt brukt for mange eksisterende syntetiske elementer, mens navnet "rutherfordium" (valgt av det amerikanske teamet) ble akseptert for element 104.
Ingen grunnstoffer med et atomnummer større enn 99 har noen bruk utenfor vitenskapelig forskning, da de har svært korte halveringstider.
Følgende elementer forekommer ikke naturlig på jorden. De er alle transuranelementer og har atomnummer på 95 og høyere.
| Elementnavn | kjemisk symbol | Atomnummer | Første definitive syntese |
|---|---|---|---|
| Americium | ER | 95 | 1944 |
| Curium | cm | 96 | 1944 |
| Berkelium | bk | 97 | 1949 |
| California | jfr | 98 | 1950 |
| Einsteinium | Det er | 99 | 1952 |
| Fermium | FM | 100 | 1952 |
| Mendelevium | MD | 101 | 1955 |
| Nobelium | Nei | 102 | 1966 |
| Lawrence | lr | 103 | 1961 |
| Rutherfordium | RF | 104 | 1966 ( USSR ), 1969 ( USA ) * |
| dubnium | dB | 105 | 1968 ( USSR ), 1970 ( USA ) * |
| seaborgium | Sg | 106 | 1974 |
| Bohrium | bh | 107 | 1981 |
| hassium | timer | 108 | 1984 |
| Meitnerium | Mt | 109 | 1982 |
| darmstadtium | Ds | 110 | 1994 |
| Roentgenium | rg | 111 | 1994 |
| copernicium | cn | 112 | nitten nittiseks |
| nihonium | Nh | 113 | 2003 |
| Flerovium | FL | 114 | 1999 |
| Moscovius | Mc | 115 | 2003 |
| Livermorium | nivå | 116 | 2000 |
| jeg har | Ts | 117 | 2010 |
| Oganesson | og | 118 | 2002 |
| * Delt oppdagelseskreditt. | |||
Alle grunnstoffer med atomnummer fra 1 til 94 forekommer naturlig, i det minste i spormengder, men de følgende grunnstoffene produseres vanligvis gjennom syntese. Bortsett fra polonium og francium, ble alle oppdaget gjennom syntese før de ble funnet i naturen.
| Elementnavn | kjemisk symbol | Atomnummer | Første definitive syntese |
|---|---|---|---|
| Teknetium | CT | 43 | 1936 |
| promethium | P.m | 61 | 1945 |
| Polonium | Po | 84 | 1898 |
| astatin | På | 85 | 1940 |
| Francium | Fr | 87 | 1939 |
| Neptunium | n.p. | 93 | 1940 |
| Plutonium | Pu | 94 | 1940 |