人造元素

人造元素

人造元素是指用人工方法製造的某元素同位素。有些元素因為半衰期太短,在自然界的豐度非常小,因此,必須用人工方法製造。人造元素一般用加速器或核反應堆通過一定的核反應而生成。人造元素都是放射性元素,它們除不穩定性和放射性外,與相應的天然元素具有相同的化學和物理性質。

基本介紹

  • 中文名:人造元素
  • 外文名:Artificial elements
  • 實質:自然界本來不存在的元素
  • 製作方法:增大原子序數
概述,產生方式,一覽表,出現,

概述

最先是通過人工核反應合成並被鑑定的元素。
它們都是放射性元素,包括鎇(Am)、鋦(Cm)、錇(Bk)、鐦(Cf)、鑀(Es)、鐨(Fm)、鍆(Md)、鍩(No)、鐒(Lr)、釒盧(Rf)、釒杜(Db)、釒喜(Sg)、釒波(Bh)、釒黑(Hs)、釒麥(Mt)、鐽(Ds)、錀(Rg)、鎶(Cn)、113號元素、鈇(Fl)、115號元素、鉝(Lv)、117、118號元素(95~118號元素,共24種)。以後數十年間,人們陸續合成了十幾種超鈾元素,進一步發展了元素周期系。鈽239(239Pu)用作核燃料;其他超鈾元素可用於放射性示蹤劑、核熱源、核電池和中子源等方面。

產生方式

人造元素的關鍵是用某種元素的原子核作為“炮彈”來轟擊另一種元素的原子核,當它的能量足以“擊穿”原子核的外殼並熔合成新核時,質子數改變,新元素也就產生了。
質子數的改變嚴格地遵從加法原則,如用硼(原子序數為5)轟擊鐦(原子序數為98),得到103號元素鐒(1961年);用鉻(原子序數為24)轟擊鉛(原子序數為82)得到106號元素釒喜(1974年)。
元素周期表成了核物理學家手中的一張十分特殊的加法表。不過,實現核反應遠非做加法那樣輕而易舉,要有昂貴的特殊實驗裝置(如回旋加速器)和高超的實驗技術。

一覽表

元素名稱
元素符號
發現者/發現國/發現機構
發現年代
43
鎝
Tc
1937
Tc97 260萬年
61
鉕
Pm
1945
Pm145 18年
98
鐦
1950
Cf251 900年
95
鎇
Am(紀念在美國發現)
1944
Am243 7370年
96
鋦
Cm
1944
Cm247 1.54×107年
97
錇
Bk(紀念貝可勒耳)
西博格,湯普生等
1949
Bk247 1400年
99
鑀
Es(紀念愛因斯坦)
1955
Es252 276天
100
鐨
Fm(紀念費米)
1955
Fm257 82天
101
鍆
Md(紀念門捷列夫)
1955
Md258 55天
102
鍩
No(紀念諾貝爾)
弗列羅夫等
1957
No259 58分鐘
103
鐒
Lr(紀念勞倫斯)
1961
Lr260 3分鐘
104
Rf
弗列羅夫,吉奧索
1964,1968
~1分鐘
105
Db
弗列羅夫,吉奧索
1970,1970
~40秒
106
Sg
美,蘇
1974
~0.9秒
107
Bh(紀念玻爾)
聯邦德國
1981
~10-3秒
108
Hs
聯邦德國
1984
~10-3秒
109
Mt(紀念梅特納)
聯邦德國
1982
5×10-3秒
110
Ds(原稱Uun)
S. Hofmann等
1~2.4毫秒(Ds271)
111
錀
Rg
1~3.5毫秒(Lr272)
112
鎶(?)
Cn
德國重離子研究中心
1996
113
釒爾
Uut/Nh
日本
1998
30s
114
鈇
Fl
核研究聯合研究所
1998
2.6s
115
釒莫
Uup Mc
尤里.奧加涅相研究小組
2004
60s
116
核研究聯合科研所
2000
60ms
117
石田
Uus Ts
勞倫斯利弗莫爾國家實驗室
2010
118
氣奧
Og(Uuo)
尤里.奧加涅相研究小組
2002
12ms
119

出現

用算盤做加法,那很便當,只需要把算盤珠朝上一撥,就加上一了。可是,要往一個原子核里加一個質子或別的什麼東西,可不就那么容易了。
從1925年起,整整經過9個年頭——直到1934年,法國科學家弗列特里克·約里奧·居里和他的妻子伊綸·約里奧·居里(即鐳的發現者居里夫人的女兒)才找到進行原子“加法”的辦法。當時,他們在巴黎的鐳學研究院裡工作。他們發現,有一種放射性元素——84號元素釙的原子核,在分裂的時候,會以極高的速度射出它的“碎片”——氦原子核。在氦原子核里,含有2個質子。於是,他們就用這氦作為“炮彈”,去向金屬鋁板“開火”。嘿,出現了奇蹟,鋁竟然變成了磷!
鋁,銀閃閃的,是一種金屬,磷,卻是非金屬。鋁怎么會變成磷呢?用“加法”一算,事情就很明白:鋁是13號元素,它的原子核中含有13個質子。當氦原子核以極高的速度向它衝來時,它就吸收了氦原子核。氦核中含有2個質子。13+2=15於是,形成了一個含有15個質子的新原子核。你去查查元素周期表,那15號元素是什麼?15號元素是磷!就這樣,鋁像變魔術似的,變成了另一種元素——磷!
不久,美國物理學家勞倫斯發明了“原子大炮”——回旋加速器。在這種加速器中,可以把某些原子核加速,像“炮彈”似的以極高的速度向別的原子核進行轟擊。這樣一來,就為人工製造新元素創造了更加有利的條件,勞倫斯因此而獲得了諾貝爾物理學獎。
1937年,勞倫斯在回旋加速器中,用含有1個質子的氘原子核去“轟擊”42號元素——鉬,結果製得了第43號新元素。
鑒於前幾年人們接連宣稱發現失蹤元素,而後來又被一一推翻,所以這一次勞倫斯特別慎重。他把自己製得的新元素,送給了著名的義大利化學家西格雷,請他鑑定。西格雷又找了另一位義大利化學家佩里埃仔仔細細進行分析。最後,由這兩位化學家向世界鄭重宣布——人們尋找多年的43號元素,終於被勞倫斯製成了。這兩位化學家把這新元素命名為“鎝”,希臘文的原意是“人工製造的”。
鎝,成了第一個人造的元素!當時,他們製得的鎝非常少,總共才一百億分之一克。後來,人們進一步發現:鎝並沒有真正的從地球上失蹤。其實,在大自然中,也存在著極微量的鎝。1949年,美籍中國女物理學家吳健雄以及她的同事從鈾的裂變產物中,發現了鎝。據測定,一克鈾全部裂變以後,大約可提取26毫克鎝。另外,人們還對從別的星球上射來的光線進行光譜分析,發現在其他星球上也存在鎝。這位“隱士”的真面目,終於被人們弄清楚了:鎝是一種銀閃閃的金屬。具有放射性。它十分耐熱,熔點高達攝氏2200度。有趣的是,鎝在攝氏零下265度時,電阻就會全部消失,變成一種沒有電阻的金屬!

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