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越来越多“神奇”的人造元素丰富了元素周期表
越来越多“神奇”的人造元素丰富了元素周期表
2019/5/24 18:15:26 | 浏览:653 | 评论:0

      从门捷列夫制作出世界上第一张元素周期表开始,越来越多的元素被写进了元素周期表里。但有些元素因为半衰期太短,在自然界的丰度非常小,或者根本不存在。因此,必须用人工方法制造,这些元素我们称之为人造元素。早在1937年,意大利科学家卡洛·佩里埃和艾米罗·塞格雷就用氘轰击钼从而获得了锝的同位素。自此,随着时间发展和科技进步,越来越多的人造元素被制造出来,我们的元素周期表也丰富了起来。

越来越多“神奇”的人造元素丰富了元素周期表

      人造元素与自然元素相比最大的特点就是不稳定性与放射性。锎(读:kai)是一种人造元素,合成极为困难。其中,锎-252作为锎的同位素,也是其中最有商业价值的。别看锎-252寿命不长,可本事却特别大。每克锎-252每秒钟放出的中子有2.31万亿个,这些中子的平均能量为230万电子伏特,因此,锎-252是十分理想的中子源。科学家还发现在核医学领域,锎-252是癌症的“克星”。在患癌部位注射约几微克锎-252,它放出的中子就能有效地杀死癌细胞,同时对周围健康细胞的危害也比其他放射疗法要小得多。

      现有的人造元素一般只能通过核反应堆或加速器这两种方法来合成。通俗来讲,核反应堆合成方法是让铀不断地去吸收中子,产生一些比铀更重的一些核素,再通过衰变产生新的元素。再往后更重一些的元素,就需要用加速器来合成了。我们将一个轻的原子,用加速器加速到大概1亿电子伏特左右,作为“炮弹”去轰击另外一个元素,让它们两个融合在一起,然后再通过衰变形成新的元素。合成的道路也并非一帆风顺,新元素合成需要投入巨大的财力, 而且合成成功率是非常小的,要付出极大的努力,如提出新的方法、设计新的装置、制造新的探测器等等。一旦合成后还要被其他实验室重复并确证,最终才可能被相关国际机构认定。

      虽然人造元素合成很难,但研究人造元素对于探索原子质量极限、确定元素周期表极限有重要意义。迄今为止,元素周期表上从自然界发现的元素只到第92号元素铀,93号及以上的元素都是人工合成的。

      在应用方面,我们常用的烟雾报警器,里面用到的就是人造放射性元素。在未来,人造元素可能会发挥更大作用。

 

化学元素周期表:横看周期,竖看族

      “氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖……”在初识化学元素周期表时,你是否有过这样的疑问:元素周期表应该横着看还是竖着看呢?横着看和竖着看有什么区别呢?

      首先从化学元素周期表的发明开始说起,这离不开化学家们的辛苦研究。1803年,英国化学家道尔顿在他的论文中提出了原子学说,首次提出原子量的概念。他认为,不同的原子,不仅大小、形状各异,并且具有不同的质量——原子量。早在1789年出版的《化学大纲》中,法国化学家拉瓦锡就发表了历史上第一张《元素表》。在这张表中,当时已知的33种元素被分为了4类。此后,有多位化学家对元素的性质和分类开展研究。1865年,英国化学家纽兰兹在研究中发现,当元素按原子量递增的顺序排列起来时,每隔8个元素,元素的物理性质和化学性质就会重复出现。他称这一规律为“八音律”。至1869年门捷列夫在彼得堡俄罗斯物理化学学会会议上发表论文,提出他编了一份元素表,表内依照原子量从小到大的顺序排列,元素周期表正式出现。

      元素周期表中每一种元素都有一个编号,这个编号称为原子序数。原子的核外电子排布和性质有明显的规律性,是按原子序数递增排列,将电子层数相同的元素放在同行,将最外层电子数相同的元素放在同一列。在元素周期表中,横行称周期,用阿拉伯数字表示,有第1、2、3、4、5、6、7周期,其中1、2、3称为短周期,4、5、6称为长周期,第7周期称不完全周期。而纵行称为族,16个族分为7个主族(IA~V II A),7个副族(IB~V II B),1个V III B族,1个零族。(II、III为罗马数字)

      同一周期从左到右,元素核外电子层数相同,最外层电子逐渐增多,失去电子能力减弱,获得电子的能力在增强,金属性在减弱,非金属性随之增强。同一主族的元素,其最外层电子数相同,从上到下,元素的核外电子层数依次增加,原子序数递增,金属性在增强,非金属性减弱。

      在元素周期表中,元素的位置能反映出元素的核外电子排布,可以对元素性质进行有效推断。所以,无论是横着看还是竖着看,都能够根据其规律得出相应元素性质。

      值得一提的是,随着我们对元素规律认知的日益深刻,科学家发现元素周期表存在不少“怪异”之处,有人提出要对现在的元素周期表进行重新设计,并且也已经有了数百个版本的元素周期表。

      随着化学的不断发展,新的化学元素会继续填充元素周期表,未来的元素周期表会变成什么样子呢?让我们拭目以待。

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