美日俄相繼發現新元素 元素週期表到底會多大?

美日俄相繼發現新元素 元素週期表到底會多大?

《日本經濟新聞》7月26日報導說,日本發現的新元素“Nihonium”將列入化學課本的元素週期表。 “Nihonium” 的原子序數為113號,與美國和俄羅斯發現的115號“Moscovium”、117號“Tennesine”和118號“Oganesson”,共4個元素一起被正式列入元素週期表後,終於將第7週期全部填滿。研究人員還在努力發現更多的新元素,元素週期表到底會排到多少號呢?

由全球科學家組成的國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)6月發布了4個新元素的暫定名稱。發現Nihonium的日本理化學研究所的森田浩介在記者會上強調稱,“接下來的目標是發現119號和120號的新元素”。

400萬億次碰撞

構成物質的粒子一般被稱為原子,原子的種類稱為元素。 1869年俄羅斯化學家門捷列夫把當時已知的60多種元素按照重量和化學性質排出順序,這便是最早的元素週期表。他還在元素週期表上給未發現的元素留出了空白。隨後科學家們不斷發現新元素,元素週期表的空白不斷被填上。

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原子由原子核和繞核運動的電子組成。元素按照原子核內質子數的“原子序數”加以區別。從93號元素開始,之後的原子在自然界中基本不存在。 1940年代起,美歐和俄羅斯等國都爭相開始通過人工的方式合成元素。主要是利用粒子加速器使離子高速運動,撞擊另外的原子,促使原子核相互融合。

Nihonium是首個由亞洲國家合成的元素,通過30號鋅的離子與83號鉍金屬相互碰撞而成。讓只有1萬億分之1厘米的原子核之間恰好能相互碰撞融合的概率極低。森田等人約進行了400萬億次的碰撞實驗,最後終於成功合成了3個原子。該團隊目前正在進行試驗,為合成第8週期元素做準備。

第8週期之後的處女地

那麼,週期表是否存在盡頭呢? 2011年,芬蘭化學家佩卡·皮克(Pekka Pyykk?)給出了一個回答。他製作了一張“終極週期表”,囊括了在理論上有可能存在的全部元素。

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週期表的周期顯示的是電子圍繞原子核運動的軌道。電子從靠近原子核的軌道依次排列,各軌道可容納的電子數是固定的。如果最內層的軌道被填滿,其周期就將結束,電子將排列至外層的軌道。根據皮克 的預測,電子的軌道只能達到第9週期。

第8週期與此前週期不同的是,元素不一定按序數的大小順序排列。序數由原子內的電子排列決定,但電子的排列模式被認為將在第8週期發生改變。 139號和140號元素可能會被跳過,並出現在後面的位置。

眾所周知,在第6週期和第7週期從左側開始第3列中的元素大量存在(鑭系元素及錒系元素)。有預測稱,在第8週期這種元素數量會更多,並因電子在軌道的排列方式不同分為2個系列。

一般來說,排在同一列的元素具有相似的化學性質。不過,理化學研究所的羽場宏光錶示,“當一個元素很重的時候,它在周期表的位置和它的化學性質將不再一致”。森田強調“119號以後是科學的處女地”。

根據皮克的預測,元素表將在172號結束。但也有說法認為,最後一個元素是173號。這是由於超重元素序數越大越容易衰變,一般認為在173號之後,元素存在的壽命接近於零。

不管如何,“最後的元素”很可能超過170號。在其列入周期表的日子到來之前,或許還會有很多新發現。

出處:cnbeta.com

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