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人造元素是指用人工方法制造的某元素同位素。有些元素因为半衰期太短,在自然界的丰度非常小,因此,必须用人工方法制造。人造元素一般用加速器或核反应堆通过一定的核反应而生成。人造元素都是放射性元素,它们除不稳定性和放射性外,与相应的天然元素具有相同的化学和物理性质。

概述

最先是通过人工核反应合成并被鉴定的 元素。

它们都是放射性元素,包括 镅(Am)、 锔(Cm)、 锫(Bk)、 锎(Cf)、 锿(Es)、 镄(Fm)、 钔(Md)、 锘(No)、 铹(Lr)、 钅卢(Rf)、 钅杜(Db)、 钅喜(Sg)、 钅波(Bh)、 钅黑(Hs)、 钅麦(Mt)、 鐽(Ds)、 錀(Rg)、 鎶(Cn)、113号元素、 鈇(Fl)、115号元素、 鉝(Lv)、117、118号元素(95~118号元素,共24种)。以后数十年间,人们陆续合成了十几种超铀元素,进一步发展了元素周期系。钚239(239Pu)用作核燃料;其他超铀元素可用于放射性示踪剂、核热源、核电池和中子源等方面。

产生方式

人造元素的关键是用某种元素的原子核作为“炮弹”来轰击另一种元素的原子核,当它的能量足以“击穿”原子核的外壳并熔合成新核时,质子数改变,新元素也就产生了。

质子数的改变严格地遵从加法原则,如用硼(原子序数为5)轰击锎(原子序数为98),得到103号元素铹(1961年);用铬(原子序数为24)轰击铅(原子序数为82)得到106号元素钅喜(1974年)。

元素周期表成了核物理学家手中的一张十分特殊的加法表。不过,实现核反应远非做加法那样轻而易举,要有昂贵的特殊实验装置(如回旋加速器)和高超的实验技术。

一览表

原子序数元素名称元素符号发现者/发现国/发现机构发现年代半衰期
43Tc西格雷,佩里埃1937Tc97 260万年
61Pm马林斯基1945Pm145 18年
98Cf西博格,吉奥索等1950Cf251 900年
95Am(纪念在美国发现)西博格,吉奥索1944Am243 7370年
96Cm西博格,吉奥索1944Cm247 1.54×107年
97Bk(纪念贝可勒耳西博格,汤普生等1949Bk247 1400年
99Es(纪念爱因斯坦西博格,吉奥索1955Es252 276天
100Fm(纪念费米西博格,吉奥索1955Fm257 82天
101Md(纪念门捷列夫吉奥索1955Md258 55天
102No(纪念诺贝尔)弗列罗夫等1957No259 58分钟
103Lr(纪念劳伦斯)吉奥索1961Lr260 3分钟
104(钅卢)Rf弗列罗夫,吉奥索1964,1968~1分钟
105(钅杜)Db弗列罗夫,吉奥索1970,1970~40秒
106(钅喜)Sg美,苏1974~0.9秒
107(钅波)Bh(纪念玻尔联邦德国1981~10-3秒
108(钅黑)Hs联邦德国1984~10-3秒
109(钅麦)Mt(纪念梅特纳联邦德国19825×10-3秒
110钅达Ds(原称Uun)S. Hofmann等1~2.4毫秒(Ds271)
111Rg1~3.5毫秒(Lr272)
112鎶(?)Cn德国重离子研究中心1996
113尚未翻译 NihoniumUut/ Nh 日本199830s
114Fl核研究联合研究所19982.6s
115MoscoviumUup Mc尤里.奥加涅相研究小组200460s
116Lv核研究联合科研所200060ms
117尚未翻译TennessineUus Ts劳伦斯利弗莫尔国家实验室2010
118OganessonOg(Uuo)尤里.奥加涅相研究小组200212ms
119Uue

出现

用算盘做加法,那很便当,只需要把算盘珠朝上一拨,就加上一了。可是,要往一个原子核里加一个质子或别的什么东西,可不就那么容易了。

从1925年起,整整经过9个年头——直到1934年,法国科学家弗列特里克·约里奥·居里和他的妻子伊纶·约里奥·居里(即镭的发现者居里夫人的女儿)才找到进行原子“加法”的办法。当时,他们在巴黎的镭学研究院里工作。他们发现,有一种放射性元素——84号元素的原子核,在分裂的时候,会以极高的速度射出它的“碎片”——氦原子核。在氦原子核里,含有2个质子。于是,他们就用这氦作为“炮弹”,去向金属铝板“开火”。嘿,出现了奇迹,铝竟然变成了磷!

铝,银闪闪的,是一种金属,磷,却是非金属。铝怎么会变成磷呢?用“加法”一算,事情就很明白:铝是13号元素,它的原子核中含有13个质子。当氦原子核以极高的速度向它冲来时,它就吸收了氦原子核。氦核中含有2个质子。13+2=15于是,形成了一个含有15个质子的新原子核。你去查查元素周期表,那15号元素是什么?15号元素是磷!就这样,铝像变魔术似的,变成了另一种元素——磷!

不久,美国物理学家劳伦斯发明了“原子大炮”——回旋加速器。在这种加速器中,可以把某些原子核加速,像“炮弹”似的以极高的速度向别的原子核进行轰击。这样一来,就为人工制造新元素创造了更加有利的条件,劳伦斯因此而获得了诺贝尔物理学奖。

1937年,劳伦斯在回旋加速器中,用含有1个质子的氘原子核去“轰击”42号元素——钼,结果制得了第43号新元素。

鉴于前几年人们接连宣称发现失踪元素,而后来又被一一推翻,所以这一次劳伦斯特别慎重。他把自己制得的新元素,送给了著名的意大利化学家西格雷,请他鉴定。西格雷又找了另一位意大利化学家佩里埃仔仔细细进行分析。最后,由这两位化学家向世界郑重宣布——人们寻找多年的43号元素,终于被劳伦斯制成了。这两位化学家把这新元素命名为“锝”,希腊文的原意是“人工制造的”。

锝,成了第一个人造的元素!当时,他们制得的锝非常少,总共才一百亿分之一克。后来,人们进一步发现:锝并没有真正的从地球上失踪。其实,在大自然中,也存在着极微量的锝。1949年,美籍中国女物理学家吴健雄以及她的同事从铀的裂变产物中,发现了锝。据测定,一克铀全部裂变以后,大约可提取26毫克锝。另外,人们还对从别的星球上射来的光线进行光谱分析,发现在其他星球上也存在锝。这位“隐士”的真面目,终于被人们弄清楚了:锝是一种银闪闪的金属。具有放射性。它十分耐热,熔点高达摄氏2200度。有趣的是,锝在摄氏零下265度时,电阻就会全部消失,变成一种没有电阻的金属!

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