4個(gè)新的化學(xué)元素如今已經(jīng)被正式添加到元素周期表中,這也意味著,這張表的第七行終于完整了。
元素周期表的第七行完整了。
圖片來(lái)源:Sandbh/Wikimedia Commons
多年來(lái),第113號(hào)、115號(hào)、117號(hào)和118號(hào)元素早已被用鉛筆寫在了元素周期表上,而來(lái)自俄羅斯、美國(guó)和日本的實(shí)驗(yàn)室也曾多次宣稱發(fā)現(xiàn)了這些元素。然而對(duì)于這4個(gè)新元素的官方認(rèn)可一直等到了2015年年底—— 一組獨(dú)立專家日前一致認(rèn)為,相關(guān)證據(jù)是有效的??偛课挥诿绹?guó)北卡羅來(lái)納州三角研究園的國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)于2015年12月30日宣布了該專家組的結(jié)論。
所有這4種新元素都是科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)粉碎更輕的原子核人工合成的。質(zhì)子和中子不穩(wěn)定的凝聚體在分裂成更小且更穩(wěn)定的碎片之前僅存在了幾分之一秒的時(shí)間。
那些發(fā)現(xiàn)這4個(gè)新元素的團(tuán)隊(duì)如今可以為元素的名稱和兩個(gè)字母的符號(hào)提出建議。這些元素可以用它們的一個(gè)化學(xué)或物理性質(zhì)、一個(gè)虛構(gòu)的概念、一種礦物、一個(gè)地方或國(guó)家,或是一個(gè)科學(xué)家的名字來(lái)命名。
發(fā)現(xiàn)第113號(hào)元素的優(yōu)先權(quán)授予了日本研究人員,他們非常高興,因?yàn)檫@將成為第一個(gè)在東亞被命名的人造元素。當(dāng)這一元素于12年前首次被發(fā)現(xiàn)時(shí),“Japonium”便被建議作為它的名稱。
位于東京附近和光市的日本理化研究所(RIKEN)仁科加速器科學(xué)中心于2004年首先宣布發(fā)現(xiàn)了第113號(hào)元素。這也是亞洲科學(xué)家首次合成新元素,中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、高能物理研究所的科研人員也參與了這一研究。
日本的研究小組使用加速器使第30號(hào)元素鋅的原子加速,然后撞擊第83號(hào)元素鉍的原子,使二者原子核融合在一起而得到113號(hào)元素。他們從2003年開始實(shí)驗(yàn),在2004年、2005年和2012年共3次合成了113號(hào)元素。到那時(shí),研究人員已經(jīng)有了該元素的3個(gè)原子。
2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主野依良治在為IUPAC的決定召開的一次新聞發(fā)布會(huì)上表示:“對(duì)科學(xué)家而言,這比一枚奧林匹克金牌具有更大的價(jià)值?!?野依良治并非日本研究團(tuán)隊(duì)成員,但他是RIKEN前任所長(zhǎng)。)
俄羅斯和美國(guó)研究人員之前也曾發(fā)表聲明表示發(fā)現(xiàn)了第113號(hào)元素,但并未被來(lái)自IUPAC和國(guó)際純粹與應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)(IUPAP)的專家組授予優(yōu)先權(quán)。
然而俄羅斯和美國(guó)卻從其他3種元素那里獲得了榮譽(yù)及冠名權(quán)。
IUPAC/IUPAP委員會(huì)表示,第115號(hào)和117號(hào)元素首先由俄羅斯杜布納市核研究聯(lián)合研究所、加利福尼亞州利弗莫爾市勞倫斯-利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和田納西州橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作發(fā)現(xiàn)。其他團(tuán)隊(duì)的工作——例如瑞典研究團(tuán)隊(duì)使用一部德國(guó)加速器——?jiǎng)t幫助確認(rèn)了第115號(hào)元素的存在。
而發(fā)現(xiàn)第118號(hào)元素的榮譽(yù)——這是迄今為止人工合成的最重元素——授予了杜布納和勞倫斯-利弗莫爾團(tuán)隊(duì)。該元素有一個(gè)曲折的歷史——1999年宣稱發(fā)現(xiàn)這一元素的一項(xiàng)聲明于兩年后被收回,原因是有指控稱存在偽造數(shù)據(jù)的行為。
英國(guó)利物浦大學(xué)核物理學(xué)家Rolf-Dietmar Herzberg表示,物理學(xué)家如今正在嘗試人工合成第119號(hào)、120號(hào)元素,在當(dāng)前技術(shù)水平下這一研究是能夠?qū)崿F(xiàn)的。然而迄今為止還沒有人表示看見了新的元素——德國(guó)達(dá)姆施塔特市重離子研究GSI亥姆霍茲中心研究人員曾于2012年進(jìn)行了5個(gè)月的試驗(yàn)但未獲成功。在第120號(hào)元素之后,研究人員認(rèn)為,讓兩個(gè)原子核融合的可能性近乎為零。
迄今為止,元素周期表上從自然界發(fā)現(xiàn)的元素只到第92號(hào)元素鈾,93號(hào)及以上的元素都是人工合成的。按慣例,新元素命名一般用國(guó)名、地名和人名等加上后綴“um”的形式。