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· 寻找元素家族“最后的明星”
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2006年10月24日     收藏 打印 推荐 朗读 评论 更多功能 
寻找元素家族“最后的明星”
  “化学新超重元素的成功合成,其科学意义远远高于实用意义。”中科院院士、复旦大学化学系教授吴浩青介绍,超重元素是指排在元素周期表第105号元素之后的元素,在自然界中都很难出现。科学家们发现的一系列超重元素都是在实验室中合成的,它们往往在生成后极短时间内就衰变成原子量较小的其他元素。“在实验室中合成的极少数超重元素可能不会有什么日常用途,但超重元素的合成能够帮助人们更多更深入地认识元素的起源、元素存在的极限等等。”

  以104号、105号、106号到116号元素为开端,超铀元素构成了化学元素家族中“最后的明星”,也是迄今已知的原子量超重、其在门捷列夫元素周期表上的排列尚未完全明确的化学元素。

  人类在寻找化学元素的过程中,尽管有过很多激动人心的时刻,但对化学元素家族来说,每增加一个新的成员,都让人类经历一番漫长的等待,而且越是往后,新化学元素出现的机会就越少。

  中科院化学所研究员胡亚东说,寻找新的化学元素,是人类在探求物质世界奥秘过程中一件很重要的事。化学元素周期表曾长期停留在92种元素,差不多90年前从研究铀元素开始,发现原子可以分裂,也可以通过对中子等粒子轰击的方法,产生出新元素,元素周期表也自那时起被多次刷新。但元素表能扩展到多大程度,有无极限?这是人们在不断探索的课题。

  总的来说,元素周期表从92到118,人类已经制造了一批自然界原本没有的新元素。人们把92号铀元素以后、用人工方法造出来的元素称为超铀元素。后来再往下又出来一批比超铀元素更重的元素,称为超重元素,如108号、109号、110号等都是超重元素。这些超铀元素或者超重元素都是不稳定的,有些可存在几年,有些只存在几小时,甚至零点几秒,但只要存在到能够被监测到的程度,就可以被证明存在,现在已经可以检测到千分之一秒这种存在时间(放射性物质的半衰期)很短的元素的存在。

  尽管现在的科学手段可以检测到这种寿命很短的物质,但最终某一新元素要获得科学界的承认,有赖于实验所给出的数据(通常在相关的论文中要公布)是否完整和具有说服力。当然最好的证明是来自其他实验室的重复证明。过去有些新元素发现的报道后来被否定了,就是因为以后再也没有重复,或者没有给出过硬的数据。

  “也许有人会问,这种新元素的应用前景如何?”唐有祺教授觉得,即使变化过程中的变化规律,放射出来的东西都值得研究,其应用难以预期,也无可限量,研究和探索过程本身无论对专业人员培训,或者是掌握科技前沿,都有益处。超铀元素已经搞到第118号了,26个新元素的发现用了近百年时间。日后,一旦搞清楚了“稳定岛”的中子、质子的配比,在撞击的时候就可有所调控,这样可能会加快新元素的发现。

  吴浩青教授说,118号元素的成功合成,将有助于科学家确定门捷列夫元素周期表的界限。从人们对化学元素的认识过程来看,即使今后找到或合成全部稳定的超重核,从新发现的超重核中,又会发现各种各样意想不到的新鲜事。

  今后这种新发现有没有终结?化学家有一个估算,按照“稳定岛”理论,目前离超重核的“稳定岛”还有一些空间,也就是说还有可能发现一些新元素。做出这种发现首先要有轰击原子的手段,而且检测手段要足够好,这样给出的数据才可靠。

  这一进展再次证明人类有能力去探索未知,人类在掌握物质变化的深层次方面又进了一步。吴浩青教授说,人类对化学元素的认识是没有止境的,不能肯定地说,化学元素周期表的终点在哪里。

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