新元素的路還有多長？

元素髮現的歷程

早在18世紀，人們在科學實驗和生產實踐中就發現了氫、氮、鈦、鉻、銅等28種化學元素。到了19世紀，人們通過電解、化學分析和光譜分析等技術又發現了40多種元素。1869年2月，俄國化學家門捷列夫將當時已發現的63種元素列成元素周期表，並留下一些空格，預示著這些元素的性質。在元素周期表的指導下，人們「按圖索驥」找出了這些元素。

20世紀30～40年代，人們發現了92號元素，於是有人提出92號是否是周期表的最後—種元素。然而從1937～1967年間，科學家用人工合成法又把元素周期表尾巴拖到了第105號。這時又有人預言，105號元素該是周期表的盡頭了，其理由是核電荷越來越大，核內質子數越來越大，質子間的排斥力將遠遠超過核子間力，導致它發生蛻變。然而不久，科學家又陸續合成了106～109號元素，這些元素存在的時間很短，如107號元素半衰期只有2微

秒，照此計算是否元素周期表到盡頭了?

然而，一切還沒有結束，1994～1996年間，德國科學家連續發現了第110～112號元素；1999年和2000年，科學家先後合成了114號和116號元素；2003年，又有了進一步突破，美俄科學家成功合成了第113號和第115號元素。

迄今為止，元素周期表中的位置從1到115已被實驗證實的元素填滿了，但現在已知自然界天然存在的元素只有94號元素鈈之前的94種，其中鈈和鎿只有痕量存在，95號之後的超重元素都是科學家們在實驗室中合成的，這些元素的壽命多數很短，而且似乎編號(原子序數)越大，壽命越短。在115種元素中，前109種元素已有了自己的英文名稱、中文名稱和相應的元素符號，110號之後的元素目前還沒有被命名。

現在，科學家又在向元素的未知領域進軍，最近，俄美正計劃明年合成118號元素。這樣，一個問題被提出來了：化學元素可不可以無限發現呢?它的發展有沒有盡頭呢?

新元素的夢想仍在繼續

在20世紀的中期曾有人斷言新的化學元素還可能會被發現，但數量不會超過10個，其理由是從93號元素以後都是人造的放射性元素(這些人造元素基本上是靠大型粒子加速器使一種元素的核「打入」另一種元素的原子核形成的)，而放射性元素都有一個共同的特性，那就是號碼越大，它的半衰期就越短(所謂半衰期，就是其一半原子核衰變成其他產物的時間)，所以極不穩定。例如第92號鈾原子核能夠存在10億年，但人工製造的第98號元素「鐦」的半衰期是470年；第99號元素「鎄」的半衰期只有19．3日；到了第103號元素「鐒」的半衰期只有8秒鐘；而在1976年被原蘇聯科學家發現的107號元素半衰期還不到1毫秒；更有甚者，1996年由德國科學家發現的112號元素只能存在0．00002秒。所以說號碼越大的元素壽命越短，這就使發現它們的機會越來越小，越來越難發現。

但這個預言顯然已經落伍了，從那以後新發現的元素已經超過10個，而且依據盧g前的發展勢頭，仍會有新的元素被發現。這是為什麼呢?

原來物理學家很早以前就預測過，在這些不穩定的超重元素的「海洋」中，一定存在一個「穩定的原子島」，即一種原子其中子與質子的數目和列呈特殊狀態，從而使其產生後能維持更長時間，不會立即衰變。因此，「元素號碼越大，它的半衰期就越短」這一結論並不一定適用於未被發現的所有元素。

魔幻般的元素「穩定島」

從1969年起，理論物理學家就從理論上探索「超重元素」存在的可能性，他們認為在原子核中質子數和中子數為某個特定數值或兩者均為這一數值時，原子核的穩定性就比平均值大，這些數值被稱為「幻數」(即奇異的，有魔力的數字)，迄今已知的幻數有20、28、50、82、114、126、184。這就是由幻數構成的超重元素穩定島，因此，隨著原子序數的遞增，其原子核不一定不穩定，在109號元素之後還能合成一大批元素。

功夫不負有心人。1999年，俄美科學家果真合成了114號超重元素。新元素的質量數為289，生存時間竟達到30秒鐘。這項研究成果不僅為門捷列夫的化學元素周期表增添了一名新的成員，而更重要的是這一發現徹底否定了許多人認為第105號元素之後的元素因其存在時間極短而難以合成的預言。

科學家的步伐並沒有停止。2003年，俄美科學家再次合成了第115號和113號超重元素，科學家們在利用回旋加速器進行的實驗中，用具有20個質子的鈣元素的同位素反覆轟擊含95個質子的鎇元素，結果4次成功地製成了4個第115號元素的原子。這4個原子在生成數微秒後衰變成第113號元素，1．2秒後進一步衰變成元素周期表上已知的第105號元素。

一些超重元素專家還預言，未來待發現的126號元素，也將會是一種極穩定的超重元素。沒有人知道找到「穩定島」元素後會發現什麼，但找到「穩定島」意味著在了解原子及其形成這一方面前進了一大步，可能會掀起一場物理學革命。

未知的「新島嶼」

事物的發展並沒有完結，人類的認識是無窮盡的。科學家根據理論推算，可以把元素周期表一直推到第218號元素，而更不可思議的是，根據計算，在現在尚未發現的超重島之外，還會有一個島外之島，即再下一個具有雙幻數的超超重元素——質子數164、中子數318的第164號元素。在它周圍也還會有一批穩定的核素，如果將來人們一旦征服了超重島，將有可能向這個超超重島進軍遠航。

據計算，164號元素衰變一半所需的時間將是以億年計算的，如果這種計算準確，就有可能從自然界中找到它們。它們的性質與自然界中最穩定的鉛相類似，它們的核卻蘊藏著巨大的核能，據估計，它們的能量將比現在已問世的氫彈爆發的能量還大千萬倍，但卻沒有原子彈、氫彈那種對人類造成的雪崩式輔射的威脅，它們對人類的和平能源貢獻將是無比巨大的，如果有朝一日人們真的找到了或合成了它們，那將會是多麼激動人心啊!

然而，能否不斷合成新元素至今還是一個謎案，科學家將上天(如到月球)入地(如海底)或反覆在粒子加速器中進行實驗，企圖合成新元素，其結果將會如何，人們正拭目以待。

有趣的是，有些科學家還提出元素周期表還可以向負方向發展，這是由於科學上發現了正電子、負質子(反質子)，在其它星球上是否存在由這些反質子和正電子以及中子組成的反原子呢?這種觀點若有一朝被實踐證實，周期表當然可以出現核電荷數為負數的反元素，負向發展也就順理成章了。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！