人类能制造原子吗,为何有人造元素

晋国六卿2023-04-29  23

捷列夫根据自然界存在的元素的电子数和元素的化学性质制定了一个元素周期表。

但是这些元素周期表上的许多位置是空缺的,已知元素并不能占满周期表的所有位置。一是因为当时的技术水平使得许多自然元素没有被发现,二是因为可能一些元素在自然界不能存在或者不能大量存在。

于是很自然地,科学家们就想方设法地用各种技术来制造这些不能在地球上存在的元素。方法有很多种,其中一种就是用放射线去轰击已知元素。这种通过技术制造出来的元素就被称为人造元素。

原子序数 43 元素名称 锝 元素符号 Tc 发现者 西格雷,佩里埃 发现年代 1937 半衰期 Tc97 260万年 原子序数 61 元素名称 钷 元素符号 Pm 发现者 马林斯基等 发现年代 1945 半衰期 Pm145 18年 原子序数 98 元素名称 锎 元素符号 Cf 发现者 西博格,吉奥索等 发现年代 1950 半衰期 Cf251 900年 原子序数 95 元素名称 镅 元素符号 Am(纪念在美国发现) 发现者 西博格,吉奥索 发现年代 1944 半衰期 Am243 7370年 原子序数 96 元素名称 锔 元素符号 Cm 发现者 西博格,吉奥索 发现年代 1944 半衰期 Cm247 1.54×107年 原子序数 97 元素名称 锫 元素符号 Bk(纪念贝可勒耳) 发现者 西博格,汤普生等 发现年代 1949 半衰期 Bk247 1400年 原子序数 99 元素名称 锿 元素符号 Es(纪念爱因斯坦) 发现者 西博格,吉奥索 发现年代 1955 半衰期 Es254 276天 原子序数 100 元素名称 镄 元素符号 Fm(纪念费米) 发现者 西博格,吉奥索 发现年代 1955 半衰期 Fm257 82天 原子序数 101 元素名称 钔 元素符号 Md(纪念门捷列夫) 发现者 吉奥索 发现年代 1955 半衰期 Md258 55天 原子序数 102 元素名称 锘 元素符号 No(纪念诺贝尔) 发现者 弗列罗夫等 发现年代 1957 半衰期 No259 58分钟 原子序数 103 元素名称 铹 元素符号 Lr(纪念劳伦斯) 发现者 吉奥索 发现年代 1961 半衰期 Lr260 3分钟 原子序数 104 元素名称 (钅卢) 元素符号 Rf 发现者 弗列罗夫,吉奥索 发现年代 1964,1968 半衰期 ~1分钟 原子序数 105 元素名称 (钅杜) 元素符号 Db 发现者 弗列罗夫,吉奥索 发现年代 1970,1970 半衰期 ~40秒 原子序数 106 元素名称 (钅喜) 元素符号 Sg 发现者 美,苏 发现年代 1974 半衰期 ~0.9秒 原子序数 107 元素名称 (钅波) 元素符号 Bh(纪念玻尔) 发现者 联邦德国 发现年代 1981 半衰期 ~10-3秒 原子序数 108 元素名称 (钅黑) 元素符号 Hs 发现者 联邦德国 发现年代 1984 半衰期 ~10-3秒 原子序数 109 元素名称 (钅麦) 元素符号 Mt(纪念梅特纳) 发现者 联邦德国 发现年代 1982 半衰期 5×10-3秒 原子序数 110 元素名称 (钅达) 元素符号 Ds(原称Uun) 发现者 S Hofmann等 发现年代 半衰期 1~24毫秒(Ds271) 原子序数 111 元素名称 錀 元素符号 Rg发现者 发现年代 半衰期 1~35毫秒(Lr272) 原子序数 112 元素名称 鎶() 元素符号 Cn 发现者 德国重离子研究中心 发现年代 1996 半衰期 原子序数 113 元素名称 元素符号 Uut 发现者 核研究联合研究所 发现年代 1998 半衰期 30s 原子序数 114 元素名称 鈇元素符号 Fl 发现者 核研究联合研究所 发现年代 1998 半衰期 26s 原子序数115元素名称 元素符号Uup发现者 发现年代2004半衰期60s原子序数 116 元素名称 鉝元素符号 Lv 发现者 核研究联合科研所发现年代 2000半衰期 60ms 元素序数117元素名称 元素符号Uus发现者 发现年代2010半衰期 元素序号118元素名称 元素符号Uuo发现者 发现年代2002半衰期12ms元素序号119元素名称 元素符号Uue发现者杜布纳联合原子核研究所发现年代 半衰期

目前的元素是1~118,但是空缺117,115,114

你可以翻阅一下周期表,凡是代的都是人造元素,都是放射性的。

因为这些元素本身就不稳定,在大自然界中不错在,即使存在,也在这么多年中衰变完暸,所以它们在自然界中中并不存在,最起码是人类还未发现自然村在的。

而人造元素都是人为通过核反应手段合成的,而且它们本身就不稳定,是放射性的。

可以。用加速器加速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。

不过代价很高,所以一般不会人工制造自然界中稳定的元素或比较稳定的元素(衰变时间较长),多用于科学研究,制造那些自然界中找不到的元素,而这些元素衰变时间非常短(也可能是为何在自然界中找不到的原因),例如人造元素118号元素Og半衰期只有12ms。

“创造”说明是制造不存在的元素,但是宇宙太神奇了,很多人类无法模拟的极端环境可能会产生人类目前找不到的元素,除了我们在自然界中发现的元素,我们不知道哪种元素自然界存不存在,我们制造出来的算不算创造。

问题: 2006年就发现了118号元素,为什么到尽头了?十余年了,119号和120号还没有新进展,有没有可能被发现?

先说结论:没有尽头,只是发现和制造新元素越来越难。

先说说元素周期表118号元素怎么来的。

目前世界上公认的元素周期表中有元素为118个。排在最后的118号元素符号为Og。这是美俄科学家利用回旋加速器合成得到的人造元素,原子序数为118,原子量为294,是一种稀有气体,命名为oganesson,缩写为Og,中文读音为ào,中文名为“奥”字上面加一个“气”头,现在拼打还找不到这个字,有的资料把它称为“气奥”。

这种Og元素只能存在万分之一秒,就会衰变成116号元素,接着又继续衰变为114号元素,随后又衰变成112号元素,一直到最后一分为二,变成两个差不多大小的原子。118号元素由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室和俄罗斯的科学家联合合成,他们将高速钙-40离子加速,轰击人造元素锎-249得到的。钙的原子序数为20,锎的原子序数为98,轰击融合成序数118,从而得到一个全新的原子,这就是原子核包含118个质子和179个中子的118号元素Og。

118号元素只获得过3个原子,其中一个于2003年撞击试验中获得,另外两个在2005年的实验中获得。2016年6月8日,国际纯粹与应用化学联合会(英文简称IUPAC)宣布,决定将合成化学元素Og提名为118号化学新元素。

至此,世界上确认的元素有118个,其中有92个为自然界中发现,有26个为人工合成。人工合成的元素主要采取做加法的方式,就是将两个质量相对较小的原子核,通过高速撞击聚变成更重的元素。人造元素并非在自然界不存在,而是由于这些元素原子衰变太快,或者自然界太稀有,难以在自然界得到而已。

元素序数和新元素发现制造方法。

人类早就掌握了元素存在的规律了,就是不同的元素主要是原子核中的质子数不同,由此化学先驱门捷列夫将原子核中质子数定为元素序号,这样,从原子核只有1个质子的氢为序号1,到原子核中有118个质子的Og为序号118,就有了118种元素。门捷列夫根据元素的金属或非金属性质,分为七主族、七副族、Ⅷ族、0族,又根据电子层数不同分为七个周期。

人们还掌握了创造新元素的规律,就是采取做加法的方法,将两个序数较小的元素,主要采用巨大能量加速原始核,通过高速轰击,让它们融合在一起,就会得到一个序号更高的元素。而制造新物质最厉害魔法器就是大型强子对撞机,因此科学界一直在追求建造更大的加速器对撞机,这是其中很重要的目标之一。

过去人们在自然界发现了42号元素钼和44号元素钌,根据元素周期表,就预测这其中应该有43序号的元素。1937年,美国加州大学伯克利分校物理学家欧内斯特·劳伦斯采用回旋加速器,加速含有一个质子的氘原子核轰击含有42个质子的元素钼,由此得到了具有43个质子的锝,这样43号元素就诞生了。

用类似这种方法,人们得到61号元素钜、98号元素锎,以后从95号元素镅、96号锔、97号锫,99号锿,就一直挨着人造出118号Og,使元素周期表上的元素一共有了118号,其中有26个元素为人工制造。现在的元素周期表是序号连接的,中间再也没有了缺失。

那么比118号元素更重的元素还有吗?

科学家们一直认为118号元素以上还有更高序数的元素存在,只是序数越高的元素就越不稳定,越难发现和制造了。这些年世界的科学家们一直在孜孜不倦的寻找和制造新的元素,有的已经取得了很大进展,只不过到现在还没有得到世界权威组织确认,因此没有编入元素周期表,成为新的元素而已。

现在科学家们正在孜孜不懈努力发现和制造的元素就有119、120、121、122号等元素,但由于这些元素制造非常困难,常常是看到曙光,却没有看到日出,总是功亏一篑。因此这些元素还只是假设的元素,但名字已经定好了,119号元素符号为Uue,中文称为钫;120号元素符号为Ubn,还没有中文名;121号元素符号为Ubu;122号元素符号为Ubb。

但迄今这些元素还只有一个影子。如119号元素,美国、德国、俄罗斯、日本等科学家团队多次尝试合成,都没有成功。但俄罗斯科学家宣布,他们找到了元素周期表上的第119号元素。他们描述,这种元素属于碱金属系,原质量为319,可能为橙红色固态金属,性质极其活泼,遇水瞬间爆炸,爆发放射性物质。

但119号元素迄今没得到证实,它真的存在吗?

国际权威机构迄今并没有证实119号元素的存在,因此发现还在进行中。其实新的元素不但制造更为困难,而且检测也越来越难。比如118号元素只存在万分之一秒,就需要非常精密的仪器才能够把这一瞬记录下来,从而证明这种元素的存在。119号呢?会不会是亿分之一秒的存在呢?不过现在科学家们已经研制出了每秒拍摄10万亿帧的飞秒技术,我想这将对未来的发现大有帮助。

一些专业人士认为,119号元素将是一种很特别的元素,在元素周期表里,118号元素已经排在第七周期(7排)末尾,似乎已经是一个完满结局,如果再发现119号,将是一种全新周期的元素,元素周期表中将出现第八行,而119号元素是第八周期的第一位,这样后面还会一直排下去吗?

由此产生了元素周期永无穷尽的猜想,到底元素周期是永无止境的排下去,还是有一个开端和结局的闭环呢?现在还无法知晓。总之以后的发现将会越来越难,而119号元素将会是一个很关键的元素,它的发现很可能将叩开化学元素宝藏的新大门。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

元素发现的 历史 相当曲折和漫长。

1869年,俄国化学家门捷列夫发现各种元素的性质有周期性的变化。根据这种变化,他将已知的元素排了一个元素周期表,在这张表上出现的元素共有63个。

可是这位科学家清楚地知道,还有好多元素等待着我们去发现。因为在周期表上有许多“座位”还空着。门捷列夫还特意预言了3个元素,将它们的物理性质和化学性质详细地列了出来。果然,不出20年,这3个元素都被找到了,它们的性质和门捷列夫预言的一模一样。

光谱分析技术的出现,掀起了一个寻找新元素的热潮,世界各地的海水、河水、各种各样的矿石、各处的土壤都被放在光谱分析仪前面分析,新元素像雨后春笋一样接二连三地出现了。到20世纪40年代以前,元素周期表上已出现了92号元素,除第43、61、85、87这4个“座位”还空着以外,周期表已排得满满的了。于是有人想,也许92号元素铀已经是最后一个元素了。

正当化学家到处搜索仍然一无所获,感到山穷水尽的时候,物理学家却从实验室中接二连三地制造出了许多新元素。1937年制得了第43号元素锝,1939年制得了87号元素钫,1940年制得了85号元素砹。在发现砹以后,几年时间过去了,6l号元素仍然踪影全无。直到1945年人们才从铀核裂变产物中发现这一元素,并命名为钷,也是用人工方法制得的。这样一来,4个空着的座位全部填满了。1940年,人们制出了93号元素镎和94号元素钚,在这之后,每隔几年就会有元素从实验室中制出来:1954年,出现了100号元素镄;1970年,105号元素也出现了;106号元素是在1974年发现的,它还没有中文名,符号为UNH;1976年,苏联合成了107号元素。

那么,元素的这张名单,到底有没有个尽头?会不会再有新元素出现呢?人们认为,新元素还可能继续被发现,不过发现新元素的工作变得越来越困难了。

原来,从93号元素开始,之后发现的这些元素都是人造的放射性元素。放射性元素有一个奇怪的脾气,就是善变,它在放置过程中,一边不断地放射出各种射线,一边就变成别的元素了。这种把戏有的变得快,有的变得慢,化学家是用半衰期来衡量它们的。什么叫半衰期呢?就是放射性元素使自己原子数目的一半蜕变成别的元素所需要的时间,人们从人造的这些元素中发现一个规律:元素序号越大,它的半衰期就越短,比如98号元素锎,它的半衰期有470年,99号元素锿只有193日,100号元素镄是15小时,101号元素钔大约30分钟,103号元素镑只有约8秒钟,而107号元素的半衰期竟不到1毫秒(1秒=1 000毫秒),110号元素的半衰期预计仅一百亿分之一秒左右。要发现半衰期更短的新元素,以今天的科学技术水平来说,是相当困难的。

近年来出现了一种理论,根据这种理论,有人预言:在尚未发现的超重元素中,存在着一些孤立的稳定元素,比如第108、114、126、164号元素就是这样的稳定元素,当然,这种理论究竟是否正确,还有待实践来证明。

2006年就发现了118号元素,为什么到尽头了?

第118号元素是

(ào,符号Og。这字打不出来,就做个图),是2002年由“美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室和俄罗斯科学家联合制成。”2006年正式宣布它的制得,2016年正式有此名号,完成了元素周期表最后一块拼图。美俄科学家还计划制造更重的第119号与120号元素,让它们可存在更久。

118号og是种超重元素,是无色稀有惰性气体,但在标准状态下为固体,具有强放射性,极不稳定,09毫秒后就衰变为第116号鉝元素,然后衰变成第114号鈇,很快又衰变为112号鎶,最后衰变为两个相似大小的原子。

首次制得og元素,是2002年科学家由俄罗斯的U400回旋加速器将 “钙-40”离子加速轰击“锎-249” ,造出了3颗新原子,每个原子有118个质子与179个中子。但由于这个新元素与po(钋)衰变能量相近,直到2005年再次制得证实后,2006年10月9日才正式宣布这是一种新元素:他们共检测到了3个og-297,2002年1个,2005年2个。2016年,国际化学联合会正式确认它,制得者拥有命名权,他们为纪念俄罗斯极重元素合成先驱者尤里·奥加涅相(Yuri Oganessian)而命名为Og。

第118号Og是现在最重的元素,是p区第18族成员。由于它存在时间很短,还没有它的化学性质,但难以氧化。

预测到元素周期表有118号元素的,是丹麦物理学家尼尔斯·波尔。他在1922年写下了“第118号元素可能在氡气体之下,是第7种惰性气体”,那时候还没有人工合成元素的技术。

新元素都是由高速加速器将原有元素互相撞击而来,美俄科学联合小组在制得118号元素后,便开始制造第119号与120号元素,并取好了名字,分别为“类钫Uue”与“Ubn”。然而这比制造118号Og还难,科学家们试了几次都以失败告终。

119号元素可能是一种液态的碱金属,非常活跃,遇水即炸。而120号是科学家用铁同位素轰击钚,然而并没有成功,合成它的目的是为了证明“稳定岛”假说,也就是它的原子核很稳定,衰变过程会很慢。

可以说,门捷列夫创造的元素周期表,已经包括了我们认识的所有元素,即使是一种新元素,我们也已经认知了。

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