作者: 来源:新浪科技 发布时间:2009-7-21 14:11:34
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九种人工合成元素:锎一克价值10亿美金
 
据国外媒体报道,从遥望无际的广袤宇宙,到身边的万物,都是由一些最简单、最基本的物质——化学元素组成。元素周期表前26种元素,从氢到铁都是在恒星内部核聚变过程形成的,而从27号元素钴起自然存在的元素都是由于超新星爆炸形成的。而还有一些元素是科学家在实验室人工合成的。人工合成元素是一项艰巨的工作,科学家可能需要十余年的实验、检测,只能得到一刹那成功的喜悦,因为有的人工合成元素只能存在很短的时间。以下是诞生于实验室的9大人工合成元素。
 
1、首个人工合成的元素:锝(原子序数43)
 

今天,锝99是核医学临床诊断中应用最广的医用核素。图中显示的是最早的锝生成器。
 
现代化学的元素周期表是1869年俄国科学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫首先整理的。他将当时已知的63种元素依原子量大小并以表的形式排列,把有相似化学性质的元素放在同一行,这就是元素周期表的雏形。但是当时他遇到了一个难题,发现在钼元素和钌元素之间缺少了43号元素。这个空缺的元素是锝,因为它是原子序最低的没有稳定同位素的元素,因为该元素不稳定,几乎从来没有在地球上被发现过。直到1937年,意大利物理学家卡洛-佩里埃和埃米洛-塞格雷终于证实了它的存在。他们用氘(重氢)轰击钼从而获得了锝的同位素,随后从铀的裂变产物中得到锝的许多同位素。科学家如今已发现质量数90~110的全部锝同位素。锝是银灰色金属,锝99是核医学临床诊断中应用最广的医用核素,自然界仅发现极少量的锝99。
 
2、从核反应堆中制得的稀土元素:钷(原子序数61)
 

英国皇家化学学会(Royal Society of Chemistry)称仙女星座的一些恒星中发现了钷元素。
 
钷元素是元素周期表的另一个“另类”,和其相邻的元素都很稳定,而它却没有自己稳定的同位素。1941年,美国俄亥俄州科学家通过照射钕和镨,得到的产物从属性上看很像是61号元素。然而20世纪40年代的技术很难提取这种稀土金属。因此,第61号元素钷的发现经历了数年时间,直到后来科学家们从核反应堆中通过人工方法制得。
 
3、中子轰击铀制得的元素:镎(原子序数93)和钚(原子序数94)
 

这张照片拍摄于1939年,图中显示的是当时最为先进的原子加速器。正是凭借这台原子加速器,镎和钚才得以制成。
 
1940年,美国加州大学伯克利分校科学家用中子轰击铀获得镎,而镎接着又经过一个衰变的过程从而转化成钚。1941年,加州大学伯克利分校科学家制成了重要的钚239同位素,是制造原子弹的重要原料。二战末期美国投于日本长崎代号“胖子”的原子弹,就是以钚239作核装药。
 
4、美国首枚氢弹爆炸的意外发现:镄(原子序数100)
 

1952年,美国科学家在太平洋上美国首枚氢弹爆炸试验的残留物中意外地发现了镄-255。
 
1952年,美国科学家在太平洋上美国首枚氢弹爆炸试验的残留物中意外地发现了镄-255,而镄也可以用较轻的粒子轰击超铀元素或由中子俘获而产生。镄是为纪念著名的原子物理学家、原子弹先驱恩里科·费米而命名的。费米一生致力于原子物理理论研究工作,也作了许多这方面的实验性工作,对发展原子弹和原子核反应理论作出了杰出的贡献。1942年,在他的领导下,在美国芝加哥大学建成世界上第一个原子核反应堆。1945年7月16日在美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯,由他领导成功地试验了第一颗原子弹。此外,他还研究宇宙射线来源,对天体物理学也有一定贡献。费米因中子方面的研究工作,于1938年获诺贝尔物理学奖。
 
5、应用于烟雾探测的镅(原子序数:95)
 

许多烟雾探测器都应用了镅241。
 
发现镄元素的科学家展开进一步研究,制造出镅元素。1944年,科学家们利用中子轰击钚-239先后产生了钚-240和钚-241。此后,他们又在衰变过程中将这些中子转变为质子,从而得到了第95号元素镅。镅241目前应用于烟雾探测器。
 
6、世界上最贵元素锎:一克价值10亿美金(原子序数:98)
 

1960年两名加州大学伯克利分校的科学家利用核裂变装置对锎元素进行研究。
 
科学家们在1952年氢弹试爆的残骸物中也发现了锎元素的存在,但锎并不是一定要氢弹爆炸才能产生。早在1950年,美国核化学家格林-西博格等人就曾用氦离子轰击锔从而产生了锎。该元素是世界上最昂贵的元素,1克价值10亿美元。名称是以美国的加利福尼亚州命名,因为发现它的科学家在加州大学伯克利分校工作。锎在地壳中并不存在,因为它的核不稳定。直到1975年,全世界才大约有1克的锎。用途最为广泛的是锎252同位素,能以惊人的速度释放中子,每分钟达到1.7亿个。这一特性使锎元素非常危险,但是却能广泛应用于分析金银等的纯度、检测金属疲劳度、启动核反应堆和探测地雷等方方面面。
 
7、人工放射性第106号元素

 
超重离子线性加速器
 
随着更加强大的粒子加速器的问世,科学家们发现了生产高能元素的新途径。1974年,美国劳伦斯伯克力国家实验室利用他们的超重离子线性加速器,用氧18离子轰击锎-249制造出了第106号元素。第106号元素是一种人工放射性元素,化学符号106或Unh,已发现质量数为259、260、261和263的四种同位素。
 
8、以德国城市命名的110号元素
 

第110号元素的电子示意图。
 
1994年,德国达姆施塔特市的科学家利用镍离子轰击铅原子从而获得了一个钅达-269原子,它的半衰期仅为0.17毫秒。2001年国际理论和应用化学联合会已接受科学家提议,以达姆斯塔特这一地名来命名最早由该所科学家发现的第110号化学元素,称其为Darmstadtium,缩写为“Ds”,新元素名将于2003年8月起开始生效。
 
9、元素周期表上的“新丁”:第112号元素
 

德国重离子研究所科学家西格德-霍夫曼等人利用锌离子照射铅箔从而制造出了第112号元素。
 
1996年,德国重离子研究所科学家西格德-霍夫曼等人利用锌离子照射铅箔从而制造出了第112号元素。然而,这种元素的原子随即衰退,因此霍夫曼只知道他们已经制造出一种新元素。直到2004年,日本一家实验室重新发现这种新元素后,才验证第112号元素的存在。国际纯粹与应用化学联合会临时将这一“超重元素”命名为“Ununbium”,"ununbi"一词起源于拉丁语。西格德-霍夫曼所领导的科学家小组正在严格挑选合适名字。
 
 
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