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元素周期表又添新丁啦

2014-09-10 已有1391人阅读

114号元素和116号元素现已正式获得官方认可,成为元素周期表这个庞大家族中最具重量级的一员。这两种新元素的原子放射性极强,稳定存在的时间均不到1秒,此后便很快衰变为更轻的原子。但研究人员却似乎从中获得了某种启示,他们距离制得可以稳定存在几十年以上的超重元素又更近了一步,构建周期表中“稳定岛” (译者注:20世纪60年代,核物理学家提出了“稳定岛”假说,预言在第114号元素附近存在着超重原子核稳定区域,该区域内的原子能够长时间存在。)的神话也很快就会变成现实。

多年来,不断地有一些科学证据表明这两种新元素的存在,然而却始终没有获得官方的认可。直到最近,由来自国际纯化学与应用化学联盟(IUPAC)和国际纯物理与应用物理联合会(IUPAP)的科学家们组成的专门委员会在进行了为期三年的评估之后,终于接纳了这两位新成员,它们在元素周期表中也占据了一席之地。

事实上,自1999年以来,已有好几个研究小组陆续宣称自己已经成功制得了114号元素。但在此之中,委员会裁定有效的只有两个联合研究小组,它们互相协作并分别于2004年和2006年进行了一系列科学实验,且首次提供了有关114号元素存在的足以令人信服的科学性依据。这一系列科学实验也同时被用于证明116号元素的存在与否。

互相碰撞

上述两个联合研究小组分别是位于俄罗斯杜布纳的联合核子研究所以及美国加州的劳伦斯·利弗摩尔国家实验室,由尤里·奥冈尼西恩和肯·穆迪各自挂帅开展一系列科学实验。

俄美联合科研小组利用俄罗斯杜布纳联合核子研究所的回旋粒子加速器,通过让两个较轻的原子核互相撞击,以制取较重元素的核子。该科研小组把含有96个质子的放射性元素锔作为标靶,然后用含有20个质子的钙原子核轰击锔原子核,从而制得116号重元素的原子核。

116号元素的寿命仅有几毫秒,会衰变为114号元素,并释放出含2个质子、2个中子的粒子。114号元素也可直接通过钙原子核轰击钚而制得,其中钚元素的质子数为94。

稍纵即逝

114号元素的寿命仅有半秒钟,之后即衰变为元素周期表的又一位于2009年新近加盟的成员:被命名为哥白尼(copernicium)的112号元素。在此衰变过程中,粒子会释放出一定的能量,这也为新元素的生成提供了反应条件。

那么,114号元素和116号元素的“真面目”究竟如何呢?很遗憾,我们至今仍不得而知。由于它们的制备剂量如此微乎甚微,而且又是那么稍纵即逝,以至科学家们无从对诸如它们会与哪些其他元素进行反应等化学性质进一步深入研究。

位于匹兹堡的卡内基梅隆大学的保罗·卡罗尔坦言:这两种新元素稳定存在的时间起码要延长到1分钟左右,我们才有可能对其化学性质进行追踪分析。保罗·卡罗尔是上述专门委员会的主席,他们经过慎重决定才批准这两位新成员入驻元素周期表。

别太离谱就行

到目前为止,两位新丁还没有名字呢。暂且管114号和116号分别叫做ununquadium和ununhexium(这是一种命名规则,即IUPAC元素系统命名法)。发现它们的研究人员有权就命名问题向国际纯化学与应用化学联盟专门委员会提出建议,由国际纯化学与应用化学联盟考虑是否予以采纳。“总的来说,只要别太离谱就行,”卡罗尔对《新科学家》的记者表示说。

委员会还就113、115、118号元素的发现发表了声明:认为就目前已获得的科学依据来看,还不足以授予其入驻元素周期表的入场券。

“116”的记录也只是暂时的,我们还在朝着制得超重并且能够稳定存在几十年以上的元素的原子而迈进,也许还会发现一些为人类有用的新的化学性质。

卡罗尔表示,114号和116号元素的发现确实是欢欣鼓舞的,因为这预示着我们离“稳定岛”又近了一步,有些人预测“稳定岛”可能在质子数为120-126的元素附近。是的,确实是越来越近了。


为什么暂且管114号和116号分别叫做ununquadium和ununhexium呢?

国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)为统一起见,对于所有未经核定但已发现或被预测的元素名称一律依照IUPAC之命名法则制定暂定名称,使用拉丁文数字头以该元素之原子序来命名。

这种命名法中,会为未发现元素和已发现但尚未正式命名的元素取一个临时西方文字名称并规定一个代用元素符号的命名规则。此规则简单易懂且使用方便,而且它解决了对新发现元素抢先命名的恶性竞争问题,使为新元素的命名有了依据。

如ununquadium便是由un(一)- un(一)- quad(四)- ium(元素)四个字根组合而成,表示“元素114号”。

而ununhexium便是由un(一)- un(一)- hex(六)- ium(元素)四个字根组合而成,表示“元素116号”。


 

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