元素周期表又添新丁啦

作者：資訊小分隊(duì)

114號元素和116號元素現(xiàn)已正式獲得官方認(rèn)可，成為元素周期表這個(gè)龐大家族中最具重量級的一員。這兩種新元素的原子放射性極強(qiáng)，穩(wěn)定存在的時(shí)間均不到1秒，此后便很快衰變?yōu)楦p的原子。但研究人員卻似乎從中獲得了某種啟示，他們距離制得可以穩(wěn)定存在幾十年以上的超重元素又更近了一步，構(gòu)建周期表中“穩(wěn)定島” (譯者注：20世紀(jì)60年代，核物理學(xué)家提出了“穩(wěn)定島”假說，預(yù)言在第114號元素附近存在著超重原子核穩(wěn)定區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的原子能夠長時(shí)間存在。)的神話也很快就會變成現(xiàn)實(shí)。

多年來，不斷地有一些科學(xué)證據(jù)表明這兩種新元素的存在，然而卻始終沒有獲得官方的認(rèn)可。直到最近，由來自國際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)盟(IUPAC)和國際純物理與應(yīng)用物理聯(lián)合會(IUPAP)的科學(xué)家們組成的專門委員會在進(jìn)行了為期三年的評估之后，終于接納了這兩位新成員，它們在元素周期表中也占據(jù)了一席之地。

事實(shí)上，自1999年以來，已有好幾個(gè)研究小組陸續(xù)宣稱自己已經(jīng)成功制得了114號元素。但在此之中，委員會裁定有效的只有兩個(gè)聯(lián)合研究小組，它們互相協(xié)作并分別于2004年和2006年進(jìn)行了一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)，且首次提供了有關(guān)114號元素存在的足以令人信服的科學(xué)性依據(jù)。這一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)也同時(shí)被用于證明116號元素的存在與否。

互相碰撞

上述兩個(gè)聯(lián)合研究小組分別是位于俄羅斯杜布納的聯(lián)合核子研究所以及美國加州的勞倫斯·利弗摩爾國家實(shí)驗(yàn)室，由尤里·奧岡尼西恩和肯·穆迪各自掛帥開展一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

俄美聯(lián)合科研小組利用俄羅斯杜布納聯(lián)合核子研究所的回旋粒子加速器，通過讓兩個(gè)較輕的原子核互相撞擊，以制取較重元素的核子。該科研小組把含有96個(gè)質(zhì)子的放射性元素鋦作為標(biāo)靶，然后用含有20個(gè)質(zhì)子的鈣原子核轟擊鋦原子核，從而制得116號重元素的原子核。

116號元素的壽命僅有幾毫秒，會衰變?yōu)?14號元素，并釋放出含2個(gè)質(zhì)子、2個(gè)中子的粒子。114號元素也可直接通過鈣原子核轟擊钚而制得，其中钚元素的質(zhì)子數(shù)為94。

稍縱即逝

114號元素的壽命僅有半秒鐘，之后即衰變?yōu)樵刂芷诒淼挠忠晃挥?009年新近加盟的成員：被命名為哥白尼(copernicium)的112號元素。在此衰變過程中，粒子會釋放出一定的能量，這也為新元素的生成提供了反應(yīng)條件。

那么，114號元素和116號元素的“真面目”究竟如何呢？很遺憾，我們至今仍不得而知。由于它們的制備劑量如此微乎甚微，而且又是那么稍縱即逝，以至科學(xué)家們無從對諸如它們會與哪些其他元素進(jìn)行反應(yīng)等化學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步深入研究。

位于匹茲堡的卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的保羅·卡羅爾坦言：這兩種新元素穩(wěn)定存在的時(shí)間起碼要延長到1分鐘左右，我們才有可能對其化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行追蹤分析。保羅·卡羅爾是上述專門委員會的主席，他們經(jīng)過慎重決定才批準(zhǔn)這兩位新成員入駐元素周期表。

別太離譜就行

到目前為止，兩位新丁還沒有名字呢。暫且管114號和116號分別叫做ununquadium和ununhexium（這是一種命名規(guī)則，即IUPAC元素系統(tǒng)命名法）。發(fā)現(xiàn)它們的研究人員有權(quán)就命名問題向國際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)盟專門委員會提出建議，由國際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)盟考慮是否予以采納。“總的來說，只要?jiǎng)e太離譜就行，”卡羅爾對《新科學(xué)家》的記者表示說。

委員會還就113、115、118號元素的發(fā)現(xiàn)發(fā)表了聲明：認(rèn)為就目前已獲得的科學(xué)依據(jù)來看，還不足以授予其入駐元素周期表的入場券。

“116”的記錄也只是暫時(shí)的，我們還在朝著制得超重并且能夠穩(wěn)定存在幾十年以上的元素的原子而邁進(jìn)，也許還會發(fā)現(xiàn)一些為人類有用的新的化學(xué)性質(zhì)。

卡羅爾表示，114號和116號元素的發(fā)現(xiàn)確實(shí)是歡欣鼓舞的，因?yàn)檫@預(yù)示著我們離“穩(wěn)定島”又近了一步，有些人預(yù)測“穩(wěn)定島”可能在質(zhì)子數(shù)為120-126的元素附近。是的，確實(shí)是越來越近了。

為什么暫且管114號和116號分別叫做ununquadium和ununhexium呢？

國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）為統(tǒng)一起見，對于所有未經(jīng)核定但已發(fā)現(xiàn)或被預(yù)測的元素名稱一律依照IUPAC之命名法則制定暫定名稱，使用拉丁文數(shù)字頭以該元素之原子序來命名。

這種命名法中，會為未發(fā)現(xiàn)元素和已發(fā)現(xiàn)但尚未正式命名的元素取一個(gè)臨時(shí)西方文字名稱并規(guī)定一個(gè)代用元素符號的命名規(guī)則。此規(guī)則簡單易懂且使用方便，而且它解決了對新發(fā)現(xiàn)元素?fù)屜让膼盒愿偁巻栴}，使為新元素的命名有了依據(jù)。

如ununquadium便是由un（一）- un（一）- quad（四）- ium（元素）四個(gè)字根組合而成，表示“元素114號”。

而ununhexium便是由un（一）- un（一）- hex（六）- ium（元素）四個(gè)字根組合而成，表示“元素116號”。

學(xué)到了啊

果然很強(qiáng)