科学家认为即使元素周期表没有边界,但是随着它的不断扩展,肯定会出现奇怪的现象。

2016年3月6日21:52:29 评论 127

化学元素周期表是根据原子序数从小至大排序的化学元素列表。俄国化学家门捷列夫于1869年发明周期表,此后不断有人提出各种类型周期表不下170余种,那元素周期表是否有边界,不断扩展又会出现什么奇怪现象呢?

科学家认为即使元素周期表没有边界,但是随着它的不断扩展,肯定会出现奇怪的现象。

元素之一--铜。

科学家认为即使元素周期表没有边界,但是随着它的不断扩展,肯定会出现奇怪的现象。

一些元素会释放放射性粒子。

新浪科技讯 北京时间1月28日消息,据国外媒体报道,自上世纪30年代以来,科学家们又发现了许多新的化学元素。2015年12月30日,化学元素周期表再次增添新成员。国际纯粹与应用化学联合会正式确认发现四种新的化学元素,而且这四种元素均已在实验室中生成。这种发现趋势是否还能够继续下去?究竟还有多少种新的化学元素等待我们去发现?有科学家认为,即使元素周期表没有边界,但是随着它的不断扩展,肯定会出现奇怪的现象。

2015年12月30日,国际纯粹与应用化学联合会正式确认发现四种新的化学元素。一些报告认为,这些元素“完善”了化学元素周期表。这种看法也许并不正确。可以相信,在此次批量发现新元素之后,肯定还有更多的新元素会不断被发现。不过,这一发现过程可能会持续很长时间,因为新元素会越来越难以发现和生成。

现在,这四个新元素能够做到的“完善”,只是填满了化学元素周期表的第七行。如果再发现第119号或120号元素,它们将另起一行,继续扩充化学元素周期表。随着新元素越来越多,没有人知道化学元素周期表究竟会扩展多长。有人怀疑,可能没有极限。也有一些人认为,可能会有一个临界点,即原子再也无法变得更重,因为这种巨大的原子是完全不稳定的,它们会立即以辐射的形式快速消散。但有一件事是明确的,如果我们试图制造出更重的元素,就可能发现它们的行为方式是极其怪异的。

科学家认为即使元素周期表没有边界,但是随着它的不断扩展,肯定会出现奇怪的现象。

元素周期表会越来越大。

科学家认为即使元素周期表没有边界,但是随着它的不断扩展,肯定会出现奇怪的现象。

钚被用于生产原子弹,即投放于日本长崎的“胖子”。

元素是化学物质的最基本构件,一种元素其实是一种只包含一类原子的物质。因此,制造一种新元素就意味着制造一种新原子。每一种元素被赋予一个序号,比如碳的序号是6。这些序号并非只是随意赋予的数字标签,而是拥有一种最基本的含义,它们特指原子所包含的质子数。质子也是一种基本粒子,位于原子的核心部分,带有正电荷,带有负电荷的电子绕着原子核运行。除了氢原子外,原子核还包含有第二种粒子--中子,这是一种质量几乎与质子相同但不带电荷的粒子。一种元素的原子可以拥有不同数量的中子,这种变体被称为“同位素”。中子起到一种粘合剂的作用,用于将质子约束在一起。如果没有中子,质子因为带有正电荷而互相排斥。同理,一些较重原子的原子核(如铀)也包含有许多相互排斥的质子,甚至中子也无法将它们聚合在一起。这样的原子拥有“放射性衰变”,即释放粒子和能量。当一个原子衰变时,其原子核中的质子数量在不断变化。因此,这种放射性衰变过程也会将一种元素变成另一种元素。这种说法听起很奇怪,其实这一过程无时不刻发生于我们身边,甚至发生于我们体内的某种原子。每一种原子核拥有最理想的质子与中子比例,因此如果原子拥有太多或太少中子,它们就会衰变,即使它们的原子核很小。

对于较轻元素,如碳或氧,这种稳定的比例恰好是1:1,较重元素需要中子稍微超出。宇宙的自然过程只能生成一定质量的元素。最轻的五种元素,从氢到硼,大多是生成于宇宙大爆炸过程中。更重的元素则只有生成于恒星中。在恒星内部,极端的高温高压环境迫使较轻元素的原子核聚合于一起,这就是所谓的“核聚变”。较大的恒星可以生成较重的元素,比如汞原子核中拥有80个质子。不过,元素周期表中许多元素却是生成于恒星爆炸或超新星爆炸的剧烈环境中。巨大的能量释放也可以完成新类型的聚变,如一种原子撞入另一种原子,从而生成像铀这样的元素,铀的质子数为92个。

核聚变反应需要大量的能量,因为正电荷的原子核会排斥另一种原子核。原子核必须要极速运动冲破这种障碍并合并在一起。因此,铀是自然界拥有相当数量的最重元素,还没有发现自然过程能够生成比铀更重的元素。科学家要想制造新的元素,就必须利用粒子加速器将需要对撞的原子加速到一个极高的速度,甚至要达到光速的十分之一。这一目标在1939年实现了。美国加州大学伯克利分校科学家生成了第93号元素,即镎。两年后,这一研究团队又制造出第94号元素--钚。科学家们很快发现,钚和铀一样会以极快的速度自发衰变,即核裂变,其大质量原子核会几乎一分为二,释放出巨大的能量。这一重大发现很快被投入应用,这种在粒子加速器中生成的钚被用于制造了核武器,即1945年在日本长崎投放爆炸的原子弹--“胖子”。钚的发现一直被当作军事秘密,直到第二次世界大战结束后。

科学家认为即使元素周期表没有边界,但是随着它的不断扩展,肯定会出现奇怪的现象。

俄罗斯杜布纳联合核研究所内部。

科学家认为即使元素周期表没有边界,但是随着它的不断扩展,肯定会出现奇怪的现象。

俄国著名化学家德米特里-门捷列夫发表了世界第一份元素周期表。

第二次世界大战结束后,物理学家又开始寻找新的元素。几十年来,美国关于此项研究的主要基地是伯克利,而现在大多数实验都已转移到了劳伦斯利福摩尔国家实验室。俄罗斯方面的主要研究基地则是建于1956年的杜布纳联合核研究所。最初,美国人在这场核竞赛中处于领先地位,因此第95、97、98号元素分别被称为镅(americium)、锫(berkelium)和锎(californium)。但是其它的新元素的发现途径则完全不同,它们被发现于1950年代美国氢弹爆炸试验的废墟中。这些元素是在剧烈的爆炸中由核弹中的铀聚合而成。因此,第99号和第100号元素分别以核科学领域两位先驱的名字命名,即锿以著名科学家爱因斯坦命名,而镄则以著名物理学家恩里科-费米命名。

随着冷战的加剧,美苏之间关于核科学研究的竞争更加激烈。从1950年代末到1970年代初,伯克利和杜布纳联合核研究所科学家一直在争论究竟是谁最先生成了第102、104、105和106号元素。国际纯粹与应用化学联合会对此做出了最终判决,直到1997年才将第104号元素鑪的发现者明确为伯克利,将105号元素??的发现者明确为杜布纳联合核研究所。同时,第107号元素的竞争则是由杜布纳联合核研究所和新的对手之间进行,即德国重离子研究实验室,该实验室德文简称为GSI,位于达姆施塔特。最终,两家单位都被认为是该元素的发现者。

科学家认为即使元素周期表没有边界,但是随着它的不断扩展,肯定会出现奇怪的现象。

第117号元素原子核。

科学家认为即使元素周期表没有边界,但是随着它的不断扩展,肯定会出现奇怪的现象。

铝原子的简单电子壳。

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