人工放射性元素

放射性元素是由核電荷相同的放射性同位素所組成的元素，用人工方法製成的放射性元素稱為人工放射性元素。如鈽、鍆等。

最初通過人工核反應合成而被鑑定的放射性元素。它們是鎝、鉕、鎇、鋦、錇、鐦、鑀、鐨、鍆、鍩、鐒、104、105、106、107、108和109號元素。

基本介紹

• 中文名：人工放射性元素
• 外文名：artificial radioactive element
• 來源：人工核反應
• 實例：鎝、鉕、鎇、鋦、錇
• 學科：無機化學
• 發現時間：1934年

發現

20世紀20年代末，由第1號元素氫到第92號元素鈾組成的元素周期表只剩下43號、61號、85號和87號四個空位。人們用各種方法尋找這四種“空位元素”。

人工放射性元素

1934年法國科學家F.約里奧－居里和I.約里奧－居里發現了人工放射性，為人工獲得放射性元素開闢了道路。1937年義大利礦物學家C.佩列爾和美國物理學家E.G.塞格雷在加利福尼亞大學勞倫斯-伯克利實驗室用回旋加速器加速的氘核轟擊鉬靶， 通過下述核反應98Mo(d,n)99Tc 合成了鎝，這是人類首次用人工的方法製造出來的元素。1940年美國科學家D.R.科森等用加速的α 粒子轟擊鉍靶，合成了85號元素砹。同年，美國化學家E.M.麥克米倫等發現了鎿、G.T.西博格等發現了鈽，開始了超鈾元素的合成。

40多年來，已陸續合成了十幾種超鈾元素，進一步發展了元素周期系。人工放射性元素的發現和重要性質見表。

合成方式

人工放射性元素是通過人工核反應合成的。合成的方式有：

① 反應堆中子輻照合成, 可合成的最重的核素是鐨257，是唯一能獲得可稱量超鈾元素的方法。

② 從輻照過的核燃料中提取, 核燃料在反應堆中經中子輻照發生裂變反應，能產生大量裂變產物，鎝和鉕即可從中提取（見裂變產物化學）。

人工放射性元素

③ 用加速器加速粒子轟擊合成, 粒子轟擊由各種重元素製成的靶，通過核反應可合成絕大多數超鈾元素。

④ 熱核爆炸合成，熱核爆炸裝置中的鈾核在大約10-7～10-8秒的時間內, 多次俘獲中子, 形成極富中子的鈾同位素，再經一系列的β-衰變，即可得到重超鈾元素。

舉例

鎝

鎝（dé）是首個以人工方法製得的元素，其主要來源為反應堆中鈾裂變產物。至80年代初還沒有在地球上找到天然存在的鎝。用氫在500～600℃還原硫化鎝(Tc2S7)或過鎝酸銨，可得金屬鎝。在硫酸溶液中電解過鎝酸銨也可析出金屬鎝。鎝的性質與同族元素錸相似。高溫下鎝與氧生成揮發性的氧化物Tc2O7。常見同位素Tc-97的半衰期260萬年，可用作製備β射線標準源。少量的（約5×10^(-5) mol）過鎝酸銨可使鋼材的腐蝕大為減慢。鎝和鎝鉬合金具有良好的超導性質。1960年以前，鎝只能小量生產，價格曾高達2800美元/克；70年代末已能進行千克量級生產，價格已下降到60美元/克以下。現在鎝已經達到成噸級的產量，是從核燃料的裂變產物中提取的。金屬鎝抗氧化，在酸中溶解度不大，因此可用作原子能工業設備的防腐材料。 該金屬呈銀白色，但通常獲得的是灰色粉末。在潮濕的空氣中緩慢失去光澤，在氧氣中燃燒，溶於硝酸和硫酸。鎝是地球上已知的最輕的沒有穩定同位素的化學元素。

鋦

通過用氦核轟擊鈽原子製得。鋦的放射性如此強烈，以至於在黑暗中會閃閃發光。鋦，原子序數96，因紀念著名科學家居里夫婦而得名。1944年美國科學家西博格、詹姆斯等用32兆電子伏特的α粒子轟擊鈽239時發現鋦242，現已發現質量數為238～251的全部鋦同位素。鋦的發現先於95號元素鎇。

鈽

鈽（Pu）是一種放射性元素，是原子能工業的一種重要原料，可作為核燃料和核武器的裂變劑。投於長崎市的核子彈，使用了鈽製作核心部分。其也是放射性同位素熱電機的熱量來源。

鈽於1940年12月首次在美國加州大學伯克利分校及勞倫斯伯克利國家實驗室被合成[1-4]。參與合成者包括諾貝爾獎得主西博格（伯克利校長）[1-2]和諾貝爾獎得主埃德溫·麥克米倫等人[1-2]。

鎇

鎇的原子序數為95號元素，也就是第三個超鈾元素，是在1944年底被美國加州大學伯克利分校核物理學[1-2]、化學家西博格和他的同事們[3]——詹姆斯、摩根和吉奧索等人首先完成的[2][5]。他們用美洲一詞（America）命名這一新元素為americium，元素符號為Am。

套用

金屬鎝及其合金在低溫下是超導體，可用於火箭、計算機和受控熱核反應裝置中。鉕 147是理想的示蹤原子，可用作純β放射源，用鉕製成的螢光物可用於航標燈,鉕也是製作核電池的燃料之一。鈽239可用作核燃料；其他超鈾元素的套用有放射性示蹤劑、核熱源、核電池和中子源等方面。

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