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(Am)、(Cm)、(Bk)、Cf)、(Es)、(Fm)、(Md)、(No)、(Lr)、釒盧(Rf)、釒杜(Db)、釒喜(Sg)、釒波(Bh)、釒黑(Hs)、釒麥(Mt)、(Ds)、(Rg)、(Cn)、113號元素、(Fl)、115號元素、(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
Tc
1937
Tc97 260萬年
61
Pm
1945
Pm145 18年
98
1950
Cf251 900年
95
Am(紀念在美國發現)
1944
Am243 7370年
96
Cm
1944
Cm247 1.54×107年
97
Bk(紀念貝可勒耳
西博格,湯普生等
1949
Bk247 1400年
99
Es(紀念愛因斯坦
1955
Es252 276天
100
Fm(紀念費米
1955
Fm257 82天
101
Md(紀念門捷列夫
1955
Md258 55天
102
No(紀念諾貝爾
弗列羅夫等
1957
No259 58分鐘
103
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
Rg
1~3.5毫秒(Lr272)
112
(?)
Cn
德國重離子研究中心
1996
113
釒爾
Uut/Nh
日本
1998
30s
114
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號元素的原子核,在分裂的時候,會以極高的速度射出它的“碎片”——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!
,銀閃閃的,是一種金屬,,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個質子的原子核去“轟擊”42號元素——,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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