元素周期表又添新丁啦

作者：資訊小分隊(duì)

114號(hào)元素和116號(hào)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(jí)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(shuō)，預(yù)言在第114號(hào)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(zhǎng)時(shí)間存在。)的神話也很快就會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。

多年來(lái)，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(méi)有獲得官方的認(rèn)可。直到最近，由來(lái)自國(guó)際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)盟(IUPAC)和國(guó)際純物理與應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)(IUPAP)的科學(xué)家們組成的專門(mén)委員會(huì)在進(jìn)行了為期三年的評(píng)估之后，終于接納了這兩位新成員，它們?cè)谠刂芷诒碇幸舱紦?jù)了一席之地。

事實(shí)上，自1999年以來(lái)，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(hào)元素。但在此之中，委員會(huì)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(hào)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(hào)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(guó)加州的勞倫斯·利弗摩爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，由尤里·奧岡尼西恩和肯·穆迪各自掛帥開(kāi)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(guò)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(hào)重元素的原子核。

116號(hào)元素的壽命僅有幾毫秒，會(huì)衰變?yōu)?14號(hào)元素，并釋放出含2個(gè)質(zhì)子、2個(gè)中子的粒子。114號(hào)元素也可直接通過(guò)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(hào)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(hào)元素。在此衰變過(guò)程中，粒子會(huì)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(hào)元素和116號(hào)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(wú)從對(duì)諸如它們會(huì)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(zhǎng)到1分鐘左右，我們才有可能對(duì)其化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行追蹤分析。保羅·卡羅爾是上述專門(mén)委員會(huì)的主席，他們經(jīng)過(guò)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(méi)有名字呢。暫且管114號(hào)和116號(hào)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(wèn)題向國(guó)際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)盟專門(mén)委員會(huì)提出建議，由國(guó)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(lái)說(shuō)，只要?jiǎng)e太離譜就行，”卡羅爾對(duì)《新科學(xué)家》的記者表示說(shuō)。

委員會(huì)還就113、115、118號(hào)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(lái)看，還不足以授予其入駐元素周期表的入場(chǎng)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(huì)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(hào)和116號(hào)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(cè)“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(lái)越近了。

為什么暫且管114號(hào)和116號(hào)分別叫做ununquadium和ununhexium呢？

國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）為統(tǒng)一起見(jiàn)，對(duì)于所有未經(jīng)核定但已發(fā)現(xiàn)或被預(yù)測(cè)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(lái)命名。

這種命名法中，會(huì)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(hào)的命名規(guī)則。此規(guī)則簡(jiǎn)單易懂且使用方便，而且它解決了對(duì)新發(fā)現(xiàn)元素?fù)屜让膼盒愿?jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，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(hào)”。

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(hào)”。

學(xué)到了啊

果然很強(qiáng)