【化学版活动】元素周期表有终点吗?
引子:恰逢节日,不经意看见儿子的化学书,由此来作为本次活动的讨论话题吧.1980年,德国科学家已经宣布合成了109号元素,至此,世界已经发现了109种元素。20世纪40年代初,科学家终于制出了第93号元素镎。到1983年止,45年中,先后发现了17个超铀元素。人们发现,前几个超铀元素,寿命最长的同位素半衰期可以达到千万年,而后制造出的几钟超铀元素,寿命越来越短了。如99、100、101号元素的寿命以天来计算;102号以分来计算;103号元素以后的要以秒乃至毫秒来计了。109号元素的发现,是由于在硅板上记录了它的 影子,它在实验室只逗留了五千分之一秒就失踪了。
你对这种情况怎么看?在未来一段时间内,是否元素的发现面临极大的困难?
109号是否将成为元素周期表的终结者?
展望未来,元素周期表估计还会产生新的元素吗?
lotus_sum 回复于:2008/9/16 14:21:08
原文由 jingsheng 发表:随着科学技术的不断发展,有可能扑捉到新的元素存在。
会,而且透过不断发展的技术水平,可以捕捉到那些裂变瞬间存在的元素!
lvqiang_2001 回复于:2008/9/15 16:16:17
我个人觉得应该没有结束,根据一些目前知道的定律排列的元素,不一定就适用于宇宙空间,在极大引力或者温度的环境中,也许存在其他元素,而且人工方法发现的元素也应该没有完结,这个问题,也许在108号出来的时候就可以问了,但是还是109,也不能说没有110或者更多
liuhongxin 回复于:2008/9/16 19:00:09
无论是用那种方法,随着时间的推移,越来越多的元素被科学家制造了出来。当然,也有一点小小的麻烦:元素的原子序数
越大,它的半衰期就越短。镎的一种同位素的半衰期可以长达
2.2×109年,然而108号元素的半衰期竟然只有毫秒级。这意味着
你也许永远也无法拥有几公斤这样的元素——它们衰变的实在太
快了。按照这个趋势发展下去,元素周期表很可能走到尽头。
——《三思科学》电子杂志,第三期,2001年9月1日
三思科学
ltmodir 回复于:2008/9/23 11:04:58
4 合成超重元素的一些困难首先是合成超重元素的重离子熔合反应的截面很低。比如,在日本用冷熔合生成的113号元素,是经过近一年的时间,共用有效束流时间80多天,才得到几个原子。
其次,到目前为止所生成的超重元素及其同位素的寿命都很短,大多在秒和毫秒的量级。数量少和寿命短,就给探测带来很大的困难,无法直接测量它们的质量和电荷。目前,都是测量它们的α衰变链来推断出超重核的质量和电荷数。这就要求α衰变链的终端是一个已知的原子核,人们才能准确地得到超重核的质量数和电荷数。遗憾的是,在杜布纳用热熔合得到的所有超重元素及其同位素,没有一个α衰变链的终端是已知的原子核。因此,他们的所有结果都需要进一步的确认。
到目前,只有在GSI合成的107-112号元素及其同位素和在日本RIKEN合成的113号元素,得到了国际上的认可,111号以前的元素得到了国际组织的命名。
现在,人们已经合成到113号元素或者把杜布纳的结果也包括进来,似乎已经合成了很多超重元素。但是,它们的寿命都很短,最长的也不到一个小时。这也就是说,人们得到了超重元素,但并没有登上超重稳定岛。其主要原因是,所有这些核素,都是缺中子的。以杜布纳合成的289114为例,它的寿命只有21s。而理论预言的长寿命的114号元素的原子核应当为298114,即杜布纳的结果离稳定线还缺大约9个中子。为了使合成的超重核不缺中子,就要用两个丰中子的原子核相熔合。
但是,目前还找不到这样的“弹靶”组合。现在常用的丰中子炮弹是48Ca,它是很贵的,1克的48Ca要20万美圆。为了合成112-116号元素及118号元素的两个原子,杜布纳在5年的时间里,用掉了14克的48Ca。就是这个昂贵的48Ca,也还达不到期望的中子丰度。因此,如何使合成的超重核素不缺中子,是攀登超重稳定岛必须克服的重大难题。当然,增大加速器的流强,提高探测器的灵敏度,探索新的合成机制,进一步明确超重稳定岛的位置,似乎也是要解决的重要问题。但是,目前看,在这几个方向上难以有重要进展。在自然界寻找的困难更大。不过,至今人们也还没有完全放弃努力。2004年杜布纳与法国的一些同行,提出了一个在锇(Os)矿中寻找超重核放射性的计划。
其根据是,108号元素的化学性质与锇相似。但是,至今未见其结果的报道。
5 美国Berkeley国家实验室的丑闻
由于合成超重元素的重大科学意义,在这个领域中的国际竞争是很激烈的。最先合成或发现元素的实验室,对其命名有建议权。为了争得这个荣誉,有时就有些不择手段。著名的Berkeley实验室于1999年8月在美国的物理评论快报上发表文章,宣称他们用如下的冷熔合反应合成了118号元素,
86Kr+208Pb→293118 + n,
再由293118经过α衰变,得到289116。文章署名的作者有15个人,第一作者是V.Ninov,其中还有几位国际知名的核物理学家。
接着,德国的GSI在同样的条件下,重复这个实验。但是,GSI却得不到这两个元素。随后,日本和法国也重复了这个实验,他们也宣布,无法得到Berkeley的结果。面对国际上的广泛怀疑,Berkeley实验组只好在2001年4月重做这个实验。据说,这次在分析实验数据时,是好几个人分别进行的。而1999年的实验数据分析,是由Ninov一个人做的。这次数据分析结束时,Ninov仍然宣称又观察到118号元素的α衰变链。但其他几个人的分析结果表明,实验数据中并没有上次实验中的α衰变链,也没有Ninov这次宣称的α衰变链。这样,问题就严重了。以后,又经过两个工作组的检验与复核,最终得出结论,1999年的实验并没有得到116和118号元素。
在2002年7月的一期物理评论快报上,刊登了除了Ninov以外的14个人的声明,宣布撤消1999年的稿件。对于Ninov,由于伪造数据而被Berkeley实验室解雇。事件似乎到此就结束了。但是,学术界对此仍然有疑问,事件的责任的只是Ninov一个人吗?正如最后审查此事件的委员会的报告中所指出的“对于声称发现118号元素的这么重要的实验数据,该实验组中只有一个人来处理,而没有其他人参与,是令人难以相信的。”
6 我国的进展情况
在重元素的合成上,美国的Berkeley实验室起着先驱的作用。超铀元素的大部分是在这里发现或确认的。
如果将103号以上的元素称为超重元素的话,在1969-1974的五年间,104,105和106号元素也是在这里产生的。与此同时,俄罗斯Dubna也先后合成了104和105号元素的几个同位素。德国GSI在1975年建成了重离子直线加速器(UNILAC)和重余核鉴别设备SHIP,使得他们可以分离寿命短至几个微秒的蒸发余核并测量其衰变。从1981年到1996年,他们采用冷熔合手段,先后合成了原子序数为107,108,109,110,111,112等6种新元素的一系列同位素,在超重元素合成的领域中遥遥领先。但是,在合成了112号元素以后,他们的进展几乎停了下来。这时,俄罗斯的杜布纳采用热熔合手段,合成了113,114,115,116和118号新元素及一些同位素。
其成就也是相当引人注目。
但是,他们所观测到的这些核素的α衰变链,没有一个能和已知的原子核相连接。因此,杜布纳的这些结果都需要进一步确认。在亚洲,日本于2004年首次合成了113号元素,他们观测到的α衰变链是连接到已知原子核的。这样,日本成了发现超重元素的第一个亚洲国家。我国的实验核物理学家,特别是中国科学院近代物理所的实验家们,近十几年来在产生新核素方面,进行了卓有成效的努力。先后,共发现了20多种新核素。但是,由于我们的加速器和探测器,都明显落后于德国、俄罗斯、美国和日本,要开展超重元素的深入而广泛的研究,特别是要在我国合成新元素,是有很大困难的。
但是,它们仍然立足于本国的现实,积极努力地开展研究工作,已经取得了令人鼓舞的成果。在2000年,兰州近代物理所成功地合成了105号元素的同位素259Db,这是我国实验核物理学家第一次进入超重领域。接着在2004年,他们又合成了107号元素的同位素265Bh。这样在核素表中的超重区域,填写上了中国人的数据。我们的实验物理学家还开展了广泛的国际合作,参与了德国GSI和日本RIKEN(理化研究所)的一些超重实验。日本在2004年合成的113号超重新元素,就有两位中国的实验学家参加。我国的超重理论研究,大约在10年前才开始,约比国外晚30年左右。但是,由于理论研究受条件的限制较少,取得的进展是比较显著的。北京大学,南京大学,北京师范大学,原子能研究院的很多学者,都先后开展了超重核结构和反应的研究。特别是,以中科院兰州近代物理所和理论物理所部分理论家为主体的超重合作组,对超重熔合反应进行了比较深入系统的研究,取得了很多重要成果。他们还与德国,俄罗斯和日本的理论家,以及德国GSI的实验家,建立了很好的交流与合作关系。目前,他们正在与我国的实验家密切配合,探讨制订我国在超重领域内取得突破性进展的研究计划和实验方案。
tqloop 回复于:2008/9/15 16:13:02
现在好像已经发现到114个元素至于是否有终点 那就不知道了
至少现在从理论上应该说有8个周期
其中具体有多少个就不知道了
