元素周期表或迎來新成員

佚名

背誦元素周期表的學(xué)生，可能又要多記一個(gè)元素了。一個(gè)國(guó)際科研小組5月2日稱，他們利用新實(shí)驗(yàn)成功證實(shí)了117號(hào)元素的存在，這一成果使得該超重元素向正式加入元素周期表更近了一步。

最貴金屬轟出117號(hào)元素

2010年，總部位于莫斯科郊外的杜布納聯(lián)合核研究所，首次成功合成了117號(hào)新元素——在實(shí)驗(yàn)室人工創(chuàng)造的最新的超重元素。按國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)要求，杜布納聯(lián)合核研究所需再次合成該元素，之后它才能正式被批準(zhǔn)加入元素周期表。

2012年，該科研小組再次成功合成117號(hào)元素，為該元素加入元素周期表做了鋪墊。此科研小組的帶頭人、俄羅斯科學(xué)院院士奧加涅相介紹：盡管合成新元素的項(xiàng)目匯聚了諸多世界知名科研機(jī)構(gòu)，但也絕非易事。1869年問世的門捷列夫元素周期表是宇宙的基本規(guī)律之一，也為人類認(rèn)識(shí)自然提供了一把刻度精準(zhǔn)的尺子。而自然界中不存在原子數(shù)超過92的元素，原子數(shù)超過92的重元素，只能在核反應(yīng)堆中人工合成；原子數(shù)超過100的重元素，則只能通過離子加速器，用轟擊重離子靶的方式獲得。在加速器中發(fā)“彈”射“靶”，“彈”“靶”交合，才能孕育出新元素。

杜布納聯(lián)合核研究所使用離子回旋加速器，用由20個(gè)質(zhì)子和28個(gè)中子組成的鈣48原子，轟擊含有97個(gè)質(zhì)子和152個(gè)中子的锫249原子，生成了6個(gè)擁有117個(gè)質(zhì)子的新原子，其中的5個(gè)原子有176個(gè)中子，另一個(gè)原子有177個(gè)中子。有意思的是，實(shí)驗(yàn)所需的锫249原子也是一種人工合成金屬。由于锫元素非經(jīng)核反應(yīng)堆而不可得，俄羅斯媒體稱它為世間最昂貴的金屬，每克價(jià)值超過千萬美元。

新實(shí)驗(yàn)再次驗(yàn)證新元素

今年5月2日，德國(guó)亥姆霍茲重離子研究中心利用新實(shí)驗(yàn)，又一次成功證實(shí)了117號(hào)元素的存在，歐洲、美國(guó)、印度、澳大利亞和日本等多國(guó)研究人員參與。他們?cè)陔x子加速器中，用鈣離子轟擊放射性元素锫，成功生成117號(hào)元素。117號(hào)元素很快又衰變成115號(hào)元素和113號(hào)元素。這也使得該超重元素向正式加入元素周期表更近一步。

這一成果發(fā)表在近期的《物理學(xué)評(píng)論通訊》上。研究人員接下來，將把成果提交給國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)審核，該聯(lián)合會(huì)將決定是否還需進(jìn)一步驗(yàn)證。如果審核通過，該聯(lián)合會(huì)還將決定，到底是杜布納聯(lián)合核研究所還是亥姆霍茲重離子研究中心，擁有117號(hào)元素的命名建議權(quán)。

證實(shí)“穩(wěn)定島”的存在

104號(hào)及以后的元素被稱為“超重元素”，壽命更加短暫，迄今為止，所有的超重元素均為人工合成。雖然114號(hào)和116號(hào)元素被發(fā)現(xiàn)存在，但的確會(huì)發(fā)生衰變，到現(xiàn)在也沒有被看到過“真面目”。114號(hào)在出生半秒鐘后，就會(huì)衰變?yōu)椤案绨啄帷?。?16號(hào)在衰變前，壽命僅有幾毫秒。

不過按照已提出幾十年的“穩(wěn)定島”理論（20世紀(jì)60年代，理論物理學(xué)家預(yù)言，位于質(zhì)子數(shù)為114和中子數(shù)為184的雙“幻數(shù)”球形核附近，存在一個(gè)“超重穩(wěn)定島”，島內(nèi)的元素具有超常壽命），隨著新合成的元素越來越重，它們會(huì)變得更加穩(wěn)定，存在的壽命也隨之延長(zhǎng)。雖然目前在礦物、巖石等樣品中沒有找到超重元素。但持樂觀態(tài)度的核化學(xué)家認(rèn)為，穩(wěn)定島的存在是無疑的。

近年來科學(xué)家合成了113、114、115、116、118號(hào)等一系列超重元素。而成功合成117號(hào)元素，按照德國(guó)亥姆霍茲重離子研究中心科學(xué)主管霍斯特·施托克爾的評(píng)價(jià)，是“通往生產(chǎn)與探測(cè)位于‘穩(wěn)定島上的超重元素的重要一步”。

元素周期表是否有盡頭

目前，118號(hào)元素被視為元素周期表的盡頭，畢竟，元素的半衰期已經(jīng)短到以毫秒計(jì)算了。

超重元素的大小是否有極限？依據(jù)相對(duì)論的一項(xiàng)簡(jiǎn)單計(jì)算，電子無法被擁有超過137個(gè)質(zhì)子的原子核束縛。更加復(fù)雜的計(jì)算也證實(shí)了這個(gè)極限。然而，來自德國(guó)法蘭克福歌德大學(xué)的核物理學(xué)家沃爾特·格雷納卻堅(jiān)持認(rèn)為：“元素周期表絕對(duì)不會(huì)在第137號(hào)元素前止步不前。事實(shí)上，它永無止境。”

元素周期表中102號(hào)住戶被命名為“諾貝爾”，112號(hào)則是“哥白尼”。就在2011年6月以前，原子量為285的“哥白尼”還是最重的元素。不過2011年6月6日，超重元素114和116正式成為元素周期表的一員，原子量分別為289和292。

從1869年門捷列夫?qū)?dāng)時(shí)已知的63種化學(xué)元素按原子量大小排列成表開始，為元素周期表尋找新成員，就成為一項(xiàng)重要的課題。

最初，化學(xué)家們認(rèn)為自然界存在92種天然元素。1942年，大名鼎鼎的92號(hào)元素鈾被發(fā)現(xiàn)，周期表似乎走到了終點(diǎn)?？呻S后，人們又一鼓作氣地找出了13種新元素。有人斷言，105號(hào)元素就是“真正的盡頭”，畢竟核電荷越來越大，質(zhì)子間的排斥力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過核子間的作用力，會(huì)導(dǎo)致它發(fā)生衰變。

不過，這個(gè)“斷言”沒能維持幾年就被打破了，114號(hào)和116號(hào)元素就很快出現(xiàn)了。