元素周期表迎新住户超重元素 有没有“尽头”

2011年07月06日 20:07    Liming
关键词: 超重元素 , 元素周期表
一觉醒来,哥白尼和诺贝尔发现大楼里搬来两位新邻居,他们将要住进空置了100多年的114和116号房间。这栋大楼被称作“人类最伟大、最美丽的创造”。老街坊们都知道,业主委员会对住户的要求严苛极了,从19世纪到现在,总共也只有100来个住户如愿以偿。大楼名叫元素周期表,每种元素都有编号,大小恰好等于该元素原子的核内电子数。

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众所周知,元素大楼眼下只有118个房间。102号住户被命名为“诺贝尔”,112号则是“哥白尼”。
就在今年6月以前,原子量为285的“哥白尼”还是最重的元素。不过,它现在必须拱手让出霸主的地位了。6月6日,超重元素114和116正式成为元素周期表的一员,原子量分别为289和292。
从1869年门捷列夫将当时已知的63种化学元素按原子量大小排列成表开始,为元素周期表寻找新成员,就成为一项重要的课题。
门捷列夫发现,元素的性质随着原子量的增加呈周期性的变化,但又不是简单的重复。他根据这个规律在周期表上留下空格,并大胆地预测:“属于这些空位的元素将来一定会被发现。”
最初,化学家们认为自然界存在92种天然元素。1942年,后来大名鼎鼎的92号元素铀被发现,周期表似乎走到了终点。可随后,人们又一鼓作气地找出了13 种新元素。有人断言,105号元素就是“真正的尽头”,毕竟核电荷越来越大,质子间的排斥力将远远超过核力,会导致它发生衰变。
不过,这个“断言”没能维持几年,106至109号元素又陆续被合成。眼下,就连114号和116号都出现了。
自1999年以来,有若干研究小组宣称成功制得114号元素。但只有来自俄罗斯杜布纳的联合核子研究所和美国加州的劳伦斯·利弗摩尔国家实验室的联合研究小组的实验结果获得了业界的认可。
俄美联合科研小组让两个较轻的原子核互相撞击,以制取较重元素的核子。他们把含有96个质子的放射性元素锔作为标靶,然后用含有20个质子的钙原子核轰击锔原子核,从而制得116号重元素的原子核。
之后,116号会衰变为114号,并释放出含2个质子、2个中子的粒子。当然,114号元素也可直接通过钙原子核轰击钚而制得,其中钚元素的质子数为94。
来自国际纯化学与应用化学联盟(IUPAC)和国际纯物理与应用物理联合会(IUPAP)的科学家组成的专门委员会整整评估了三年,才为这两名新成员发放了通行证。
它们在“元素大楼”里的行踪相当神出鬼没,到现在也没有被谁看到过“真面目”。114号在出生半秒钟后,就会衰变为“哥白尼”。而116号在衰变前,寿命仅有几毫秒。不过,据俄罗斯科学家介绍,在微观世界里存在0.05秒,已经“十分惊人”。
在专门委员会主席保罗·卡罗尔看来,这两种新元素稳定存在的时间起码要延长到1分钟,人们才有可能对其化学性质进行追踪分析。眼下科学家们只能依靠推测,两名新成员“可能是固态”。
同时申请入住元素周期表的还有113、115和118号元素,但委员会发表声明称:“就目前已获得的科学依据来看,还不足以授予其入住元素周期表的入场券。”
这两位新成员还没有自己的名字,发现它们的研究人员有权就命名问题提出建议,由国际纯化学与应用化学联盟考虑是否予以采纳。比如,“哥白尼”的发现者称,“‘哥白尼’改变了我们对世界的认识,我们很荣幸能通过这一方式纪念这位杰出的科学家。”
在卡罗尔看来,命名原则只有一条,“只要别太离谱儿就行。”
他可能更为担心安排住宿的问题。118号元素曾经被视为元素周期表的尽头,毕竟,元素的半衰期已经短到以毫秒计了。
前不久,位于俄罗斯叶卡捷琳堡市的全俄发明家专利研究院迎来了一位神秘的工程师,他声称自己发现了119号元素。但他不愿意透露自己的姓名,也不愿透露这一元素的合成方法。
没人说得准,119号元素是真是假,但同样也没有人敢轻易预测元素周期表的终点。说不定,科学家很快就得为新元素盖一栋新大楼。
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