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。
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。
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 |
43 | 锝 | Tc | 西格雷,佩里埃 | 1937 | Tc97 260万年 |
61 | 钷 | Pm | 马林斯基等 | 1945 | Pm145 18年 |
98 | 锎 | Cf | 西博格,吉奥索等 | 1950 | Cf251 900年 |
95 | 镅 | Am(纪念在美国发现) | 西博格,吉奥索 | 1944 | Am243 7370年 |
96 | 锔 | Cm | 西博格,吉奥索 | 1944 | Cm247 1.54×107年 |
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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号元素钋的原子核,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。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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