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加州大学劳伦斯·伯克利国家实验室首次揭示第99号元素锿基本化学性质
2021/2/7 13:07:39 | 浏览:125 | 评论:0

 

        据《自然》网站报道,美国研究人员首次揭示了元素周期表中最神秘且最重的元素之一——锿的基本化学性质。这一成就使化学家们离发现所谓的稳定岛更近了一步。稳定岛意味着元素的维持时间足以进行研究和使用。

       1952年,美国能源部在首次氢弹试验中发现了锿。该元素并非自然存在于地球上,只能通过专门的核反应堆微量生产。锿也很难与其他元素分离,具有很高的放射性并迅速衰变,这使得研究锿极为困难。

       美国加州大学劳伦斯·伯克利国家实验室研究人员造出了233纳克纯锿样品,并进行了自上世纪70年代以来的首次实验,由此发现了该元素的一些基本化学性质。

       研究人员测量出了锿的化学键长度(两个键原子之间的平均距离),这是一种基本的化学性质,可以帮助科学家预测其将如何与其他元素相互作用。他们还发现,锿的键长与锕系元素的总体趋势背道而驰。这是过去理论上已经预测过的,但从未在实验中被证明。

       与其他锕系元素相比,锿暴露于光线时的发光能力也大不相同,研究人员将其描述为前所未有的物理现象,需要进一步实验以确定原因。

       锿是通过用中子和质子轰击目标元素锔以制造更重元素时生成的。研究小组在美国橡树岭国家实验室使用了一个专门的核反应堆,这是世界上少数可以制造锿的地方之一。

       然而反应的目的是制造锎,极少量的锿只是反应的副产品。由于两种元素很相似性,要从锎中提取纯锿样品极具挑战性。研究人员最终仅得到微量的锿-254样品,这是其较稳定的同位素之一。

       新研究使将来制造锿变得更容易,从而有望用锿作为目标元素来创造更重的元素。对于某些化学家而言,最终目的之一就是发现半衰期更长的假想超重元素。锿-254的半衰期约为276天,与半衰期最多只有几微秒的其他重元素相比,它们就好像处在稳定岛上。

       -254会衰变为锫-250,后者会发射有害的伽玛射线。洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员为此设计了一种特殊的3D打印样品架,以容纳锿并保护伯克利实验室的科学家免受这种辐射。但研究人员称,它一直在衰减,每个月都会损失7.2%的质量。

       总编辑圈点

       在众多化学元素当中,放射性元素因其神奇的特质,令众多科学家痴迷。这些元素往往字眼生僻,特别难念,但又与人们的生活息息相关。比如放射性元素氚可与氘发生核聚变反应,产生大量能量。相比核裂变,这种核聚变能源更加清洁安全。再比如氡,作为一种天然放射性气体,无处不在,甚至包括我们居住的房间。据统计,3%—14%的肺癌由氡暴露引起。科学家对放射性元素的研究不断加深,普通公众对这些元素的认知也要跟上脚步。

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