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美日俄相继发现新元素 元素周期表到底会多大?

【发表时间:2019/8/14 15:10:20来源:】

  《日本经济新闻》7 月 26 日报道说,日本发现的新元素“Nihonium”将列入化学课本的元素周期表。“Nihonium” 的原子序数为 113 号,与美国和俄罗斯发现的 115 号“Moscovium”、117 号“Tennesine”和 118 号“Oganesson”,共 4 个元素一起被正式列入元素周期表后,终于将第 7 周期全部填满。研究人员还在努力发现更多的新元素,元素周期表到底会排到多少号呢?

  由全球科学家组成的国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)6 月发布了 4 个新元素的暂定名称。发现 Nihonium 的日本理化学研究所的森田浩介在记者会上强调称,“接下来的目标是发现 119 号和 120 号的新元素”。

  400 万亿次碰撞

  构成物质的粒子一般被称为原子,原子的种类称为元素。1869 年俄罗斯化学家门捷列夫把当时已知的 60 多种元素按照重量和化学性质排出顺序,这便是最早的元素周期表。他还在元素周期表上给未发现的元素留出了空白。随后科学家们不断发现新元素,元素周期表的空白不断被填上。

资料图

  原子由原子核和绕核运动的电子组成。元素按照原子核内质子数的“原子序数”加以区别。从 93 号元素开始,之后的原子在自然界中基本不存在。1940 年代起,美欧和俄罗斯等国都争相开始通过人工的方式合成元素。主要是利用粒子加速器使离子高速运动,撞击另外的原子,促使原子核相互融合。

  Nihonium 是首个由亚洲国家合成的元素,通过 30 号锌的离子与 83 号铋金属相互碰撞而成。让只有 1 万亿分之 1 厘米的原子核之间恰好能相互碰撞融合的概率极低。森田等人约进行了 400 万亿次的碰撞实验,最后终于成功合成了 3 个原子。该团队目前正在进行试验,为合成第 8 周期元素做准备。

  第 8 周期之后的处女地

  那么,周期表是否存在尽头呢?2011 年,芬兰化学家佩卡·皮克(Pekka Pyykk?)给出了一个回答。他制作了一张“终极周期表”,囊括了在理论上有可能存在的全部元素。

资料图

  周期表的周期显示的是电子围绕原子核运动的轨道。电子从靠近原子核的轨道依次排列,各轨道可容纳的电子数是固定的。如果最内层的轨道被填满,其周期就将结束,电子将排列至外层的轨道。根据皮克的预测,电子的轨道只能达到第 9 周期。

  第 8 周期与此前周期不同的是,元素不一定按序数的大小顺序排列。序数由原子内的电子排列决定,但电子的排列模式被认为将在第 8 周期发生改变。139 号和 140 号元素可能会被跳过,并出现在后面的位置。

  众所周知,在第 6 周期和第 7 周期从左侧开始第 3 列中的元素大量存在(镧系元素及锕系元素)。有预测称,在第 8 周期这种元素数量会更多,并因电子在轨道的排列方式不同分为 2 个系列。

  一般来说,排在同一列的元素具有相似的化学性质。不过,理化学研究所的羽场宏光表示,“当一个元素很重的时候,它在周期表的位置和它的化学性质将不再一致”。森田强调“119 号以后是科学的处女地”。

  根据皮克的预测,元素表将在 172 号结束。但也有说法认为,最后一个元素是 173 号。这是由于超重元素序数越大越容易衰变,一般认为在 173 号之后,元素存在的寿命接近于零。

  不管如何,“最后的元素”很可能超过 170 号。在其列入周期表的日子到来之前,或许还会有很多新发现。


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