科学新闻:第117号元素的合成

来源 :中学生数理化·八年级物理人教版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:christain008
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  小宝:牛老师,2009年有在化学史上具有划时代意义的大事吗?挑一个我能懂得的说一说好吗?
  牛老师:好的。2009年10月传出一个消息,合成了第117号元素,从此,元素周期表里的所有空格全填满了。我认为这件事对化学具有划时代意义。
  小宝:牛老师,您是说发现了一个新元素?
  牛老师:不是发现,是发明。在自然科学中人们把“看到了”自然界里本来就存在的事物叫做“发现”,而把“创造了”自然界本来没有存在的事物叫做“发明”。
  小宝:您是说第117号元素自然界里没有,是人类创造的,因此不是发现而是发明?
  牛老师:正是!发明的基础是发现,没有发现,就不会有发明。正像小孩儿只有先学会走才会跑一样。
  小宝:发明第117号元素的基础是什么?
  牛老师:如果不按人类认识自然的先后顺序而按事物发展的逻辑顺序,首先是发现核融合的客观事实。简单说,就是发现自然界里有将2个原子核融合成1个原子核的事实。
  小宝:2个原子核会融合成1个原子核?这样神奇?我想想(摊开元素周期表),哇!如果2个第1号元素氢原子核融合在一起,岂不得到第2号元素氦原子核了吗?这可能吗?
  牛老师:现代宇宙学理论认为,现今我们所在的整个宇宙诞生于一次宇宙大爆炸,英文叫做“bigbang”,bigbang这个词儿风行于世多年了。刚刚诞生的宇宙只有元素周期表里第1号元素氢,后来,由于核融合,氢才逐渐融合成元素周期表里诸多元素,才有如今万紫千红的世界!
  小宝:这样说来,氢是万物之母!
  牛老师:哈哈!玩深沉呢,小宝。好啊!氢是万物之母,这可是英国化学家普罗特fWilliam Prout1785—1850)在1815年说过的话。不过,当时既不知道原子还有结构,连电子、质子、中子都不知道,更不知道原子核会融合,普罗特是完全凭原子的质量关系做出这一预言的。我们说预言不能算科学理论,只是按人类的逻辑思维做出的思辨性推想,没有科学上的实在根据。而你这个小宝就比普罗特高明多了,你说的氢是万物之母是对宇宙发展史的科学认识的高度概括,是科学归纳,
  小宝:如此说来,我比古人高明?
  牛老师:现代人在总体认识上讲肯定比古人高明,这是历史的必然。知道得越多,就越高明,这是人类认识世界和认识自身的必然。
  小宝:氢是万物之母得到科学证明了吗?
  牛老师:问到点子上了!实证是科学不同于宗教和哲学思辨最根本的属性。没有证明了的东西不叫科学。氢融合成氦正是太阳发光发热的本源啊!人类不仅认识了太阳,而且已在日益逼近制造出人造太阳。而氢弹爆炸更是人类已创造性地实现了的人工核融合。
  小宝:您刚才说首先……其次呢?
  牛老师:其次是人类对原子核发生衰变的认识。所谓核的衰变,就是一种原子核会放射出一些微粒和能量转变为另一种原子核。
  小宝:放射性就是核衰变的现象吧。放射性也是一个风行于世的词儿呢,我经常听到这个词儿。
  牛老师:正是。
  小宝:那么,第117号元素是怎样合成的呢?它怎么会成了填满元素周期表空格的老末呢?
  牛老师:1869年俄国化学家凭当时弓,知的69种元素的性质异同得出元素周期律,并制作了第一张周期表。为了证明周期律的正确性,门捷列夫还科学地预言了他的周期表上的空格元素,并得到证实。此后经过140多年的发展,元素周期表里的未知元素凡自然界里存在的都一一发现了,凡自然界没有的通过人工核融合都一一合成了。第7周期最后几个元素是最后合成的,其原因是多方面的:(1)需要一架大型加速器,把一个相当重的原子核(例如钙原子)加速到具有足够高的能量去轰击一个很重的原子核(简称靶原子)。(2)需要有足够多的适合当做靶子的靶原子。就以第117号元素的合成而言,其靶原子是第97号元素锫(钙是第20号元素,含20个质子,用它去轰击97号元素锫,2个核融合才能得到第117号元素)。靶原子锫的半衰期只有320天(每过320天,样品中50%的锫原子就变成其他原子了)。合成117号元素的锫是由美国橡树岭国家实验室提供的,样品的总量只有区区22mg!这一点点样品可来之不易啊,只有橡树岭实验室才有能力制造出来!(3)需要有足够强大的科学家小组能够鉴定钙原子轰击锫原子得到的产物。据报道,一共只合成了6个原子!更要命的是,合成的117号元素衰变极快,半衰期估计为0.1~40ms,你想想,能鉴定出这6个原子该有多难!
  
  做一做
  
  上网打开网页http://prl.aps.org/covers/104/14,可见到一张图,图中是117号元素衰变系列,请你算一算图上方框里的元素在周期表里都在哪里。可能对你有用的提示:ms(毫秒),s(秒),α(衰变释放的氦原子核),F(裂变,即1个重核分裂成2个较轻的原子核)。
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