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118號元素在十幾年前就被證實存在,元素周期表到盡頭了嗎?


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更新日期:2022417
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自1869年,俄羅斯化學家提出元素周期表之後,元素周期表經過了100多年的發展已經由當時的63種元素擴充到了現在的118種元素,其中92種為天然元素,26種為合成元素,即不穩定的放射性元素。

但是自2006年俄羅斯科學家宣布合成118號元素之後,就再也沒有新的元素出現了,難道元素只有118種嗎?元素到底有多少呢?

元素周期表。

在1869年,門捷列夫根據當時發現的63種元素排列出了著名的元素周期表,不僅預測了那個時候未知元素的存在,而且還預測了它們的性質。

截止到目前為止,已經被正式確認發現的元素共有118種:氫氦鋰鈹硼,碳氮氧氟氖 ……相信大家在高中都已經對前二十個元素滾瓜爛熟,畢竟元素周期表可是學習化學的一個武林秘籍,事實亦是如此。

化學學科從一開始就在和元素打交道,但是我們有沒有想過為什麼會是這樣的一個排序呢?其實這是因為每一種元素都對應著一個編號,這個編號的大小剛好等於該元素原子核內的核電荷數,這個編號也被稱為原子序數(原子核中的質子數,在數值上等於該元素原子的核電荷數)。

而元素周期表就是根據原子序數遞增的順序排成行的,除此之外,根據原子最外層的電子排布規律,科學家們又將最外層電子數相同的元素排在了同一列,這樣就把元素周期表有序的排列了起來。

目前已知最重的元素——118號元素

118號元素被命名為oganesson,元素符號為Og,其半衰期只有12毫秒。該元素是由俄羅斯科學家與美國科學家合作發現,名字是為了紀念核物理學家尤裏·奧加涅相教授(Professor Yuri Oganessian) 在發現新元素方面所作出的貢獻。

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在2016年,科學家還曾利用回旋加速器把118號元素做出來了,但可惜的是這個元素只存在了不到一毫秒的時間,之後就立即衰變成了原子量比較小的其他元素:首先從118號元素衰變成了116號元素,接著又繼續衰變,衰變成了114號元素,然後又衰變成了112號元素,最後一分為二。

新元素的探索之路。

目前已經確認的共有118種元素,從93號元素錼開始,後面找到的元素基本上都是通過人工方法合成的,而在93號元素之前也有一部分元素是在自然界不存在的,也是通過人工合成的。

目前人類對於新元素的探索主要是從人工合成和自然探索兩個方面進行的,其中新元素的人工合成主要是通過高能中子長期輻照、核爆炸和重離子加速器等現代實驗手段來實現的,另外還有的是從宇宙射線、隕石以及天然礦物中發現的。

如物理學家在核反應堆與核爆炸中發現的新的元素錼(Np)、鈈(Pu)、镅(Am)、鎄(Es是以愛因斯坦的名字命名)等。

如今科學家們也可以在實驗室內利用加速器通過核碰撞創造出新的元素,如在2014年,日本使用rilac直接加速器加速鋅粒子並撞擊一片鉍箔,從而創造出了第113號元素“Unt”。

2016年,科學家們利用人工元素鉲去撞擊鈣,制造出一個原子核中含有118個質子的新原子,即118號元素,這是人類目前制造的最重的元素。

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如何合成原子序數更高的元素?

上面也說到了原子序數實際上就是原子核內質子的數量,如氫原子就是帶一個質子的原子,而氦原子就是帶兩個質子的原子,以此類推等等,根據中子數的不同還會有不同的同位素。

說白了,元素越往後其質子數就越多,而要想獲得大號元素就要通過核聚變反應。比如最常見的就是氫核聚變,生成氦原子核。

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但是核聚變到一定程度之後,如要想合成鐵元素以上的原子核,就需要巨大的能量,一般不容易發生。

於是科學家就想到了利用加速器讓元素碰撞從而形成一個更重的新原子核。可是這樣的辦法並沒有多大效果,因為就算發生了碰撞也必須要在適當的能量下發生,若能量過低的話,原子核就會發生反彈;能量太高的話,新的原子又會發生炸裂。

於是後來科學家又想了其他辦法——核融合,這又分兩種,一種叫做熱熔合,是指把一個原子序數很高的原子核作為靶子,然後用氘核或者氦核去撞擊這個原子核來增加能量。

而冷融合同樣也是利用原子序數較大的原子核當靶子,但是卻是用原子序數較高的原子核去撞碰,利用這種方法確實也找到了一些新元素,但是這些新的元素壽命極短。

科學家們也一直都在朝著更大號元素的方向前進,但之後制造出新的超重元素所面臨的阻力也越來越大。

元素越往後質子數就越大,但實際上質子數是沒辦法無限大的。

眾所周知,原子核是有個球形殼包裹著裏面的質子和中子,而裏面的質子和中子是靠“強相互作用力”作用在一起的,這個力超級大,不過作用距離卻很短,在10 ^-15m左右,也就是說只要大於這個範圍,強力在質子和中子之間就不起作用了。

但因為強力的作用距離太短,如果質子和中子數過多的話,力就會“減小”,從而發生衰變,因此質子數就大不了,原子核也不能大於強力,於是就限定了原子序數的上限,相應的元素也就有了上限。

至於元素周期表的盡頭,有科學家預測是137號元素,也有預測是155號元素、172號元素等等,事實究竟如何,現在還無法得知。

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