元素周期表或迎来新成员

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  背诵元素周期表的学生可能又要再多记一个元素了。一个国际科研小组5月2日称,他们利用新实验成功证实了117号元素的存在,这一成果使得该超重元素向正式加入元素周期表更近了一步。
  最贵金属轰出117号元素
  2010年,总部位于莫斯科郊外的杜布纳联合核研究所首次成功合成了117号新元素——在实验室人工创造的最新的超重元素。按国际纯粹与应用化学联合会要求,杜布纳联合核研究所需再次合成该元素,之后他们才能正式批准将它加入元素周期表。
  2012年,该科研小组再次成功合成117号元素,为加入元素周期表做了铺垫。此科研小组的带头人、俄罗斯科学院院士奥加涅相介绍:尽管合成新元素的项目汇聚了诸多世界知名科研机构,但也绝非易事。1869年问世的门捷列夫元素周期表是宇宙的基本规律之一,也为人类认识自然提供了一把刻度精准的尺子。而自然界中不存在原子数超过92的元素,原子数超过92的重元素,只能在核反应堆中人工合成;原子数超过100的重元素,则只能通过离子加速器,用轰击重离子靶的方式获得。在加速器中发“弹”射“靶”,“弹”、“靶”交合,才能孕育出新元素。
  杜布纳联合核研究所使用离子回旋加速器,用由20个质子和28个中子组成的钙48原子,轰击含有97个质子和152个中子的锫249原子,生成了6个拥有117个质子的新原子,其中的5个原子有176个中子,另一个原子有177个中子。有意思的是,实验所需的锫249原子也是一种人工合成金属。由于锫元素非经核反应堆而不可得,俄罗斯媒体称它为世间最昂贵的金属,每克价值超过千万美元。
  新实验再次验证新元素证
  今年5月2日,德国亥姆霍兹重离子研究中心利用新实验又一次成功证实了117号元素的存在,欧洲、美国、印度、澳大利亚和日本等多国研究人员参与。他们在粒子加速器中,用钙离子轰击放射性元素锫,成功生成117号元素。117号元素很快又衰变成115号元素和113号元素。这也使得该超重元素向正式加入元素周期表更近一步。
  这一成果发表在近期《物理学评论通讯》上。研究人员接下来将把成果提交给国际纯粹与应用化学联合会审核,该联合会将会决定是否还需进一步验证。如果审核通过,该联合会还将决定到底是杜布纳联合核研究所还是亥姆霍兹重离子研究中心拥有117号元素的命名建议权。
  实“稳定岛”的存在
  104号及以后的元素被称为超重元素,寿命更加短暂,迄今所有的超重元素均为人工合成。虽然114号和116号元素被发现存在,但的确会发生衰变,到现在也没有被看到过“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,按照已提出几十年的“稳定岛”理论(20世纪60年代,理论物理学家预言,位于质子数为114和中子数为184的双“幻数”球形核附近,存在一个“超重稳定岛”,岛内的元素具有超常寿命),随着新合成的元素越来越重,它们会变得更加稳定,存在寿命也随之延长。虽然目前在矿物、岩石等样品中没有找到超重元素。但持乐观态度的核化学家认为,稳定岛的存在是无疑的。
  近年来科学家合成了113、114、115、116、118号一系列超重元素。而成功合成117号元素,按照德国亥姆霍兹重离子研究中心科学主管霍斯特·施托克尔的评价,是“通往生产与探测位于‘稳定岛’上的超重元素的重要一步”。
  元素周期表是否有尽头
  目前,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。
  超重元素的大小是否有极限?依据相对论的一项简单计算,电子无法被拥有超过137个质子的原子核束缚。更加复杂的计算也证实了这个极限。然而,来自德国法兰克福歌德大学的核物理学家沃尔特·格雷纳却坚持认为:“元素周期表绝对不会在第137号元素前止步不前。事实上,它永无止境。”
  元素周期表中102号住户被命名为“诺贝尔”,112号则是“哥白尼”。就在2011年6月以前,原子量为285的“哥白尼”还是最重的元素。不过,2011年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。
  最初,化学家们认为自然界存在92种天然元素。1942年,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,114号和116号元素就很快出现了。(据新华社、中国青年报)
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