當(dāng)前位置:首頁>科技>元素周期表外還有穩(wěn)定的元素嗎
發(fā)布時間:2025-10-27閱讀(3)
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隨著時間的推移,這些元素中的三種被發(fā)現(xiàn)了:鈧、鎵和鍺。但是仍然缺少一種元素,就在鉬和釕之間,我們發(fā)現(xiàn)它必具有43個質(zhì)子的原子核。七十年來,化學(xué)家一直在尋找43號元素,但在自然界中無處可尋。但它最終被發(fā)現(xiàn)了,但不是在自然界中。
1937年,意大利物理學(xué)家Emilio Segrè得到了一些鉬箔,這些鉬箔曾是歐內(nèi)斯特·勞倫斯新發(fā)明的回旋加速器的一部分。箔在加速器中呈現(xiàn)放射性,Segrè 和他的Carlo Perrier能夠證明,一些鉬獲得了質(zhì)子轉(zhuǎn)化為43號元素。他們以希臘語“藝術(shù)”一詞命名新元素為Technetium,中文名為锝。它是一種銀灰色金屬,化學(xué)性質(zhì)介于錳和釕之間,元素周期表中位于錳之下和釕之上。 元素可能不穩(wěn)定的想法的一個更常見的術(shù)語是放射性,我們傾向于將其與鈾和钚等非常重的元素聯(lián)系起來。但實(shí)際上元素周期表上的任何元素都可能不穩(wěn)定。更準(zhǔn)確地說,元素周期表上的每個元素都有不穩(wěn)定的同位素。“同位素”是指具有不同中子數(shù)量的同一元素的不同版本。 事實(shí)上,穩(wěn)定性取決于原子核中質(zhì)子和中子之間的平衡。你可能會認(rèn)為,經(jīng)過一個半世紀(jì)的核物理學(xué)思考,我們已經(jīng)弄清楚了所有這些規(guī)則。但實(shí)際上原子核的動力學(xué)是如此復(fù)雜,以至于需要復(fù)雜的計(jì)算機(jī)建模才能理解,然而許多謎團(tuán)仍然存在。(www.ws46.com) 強(qiáng)力雖然很強(qiáng)大,但在真正起作用的短短距離內(nèi),力量卻沒有太大的變化。然而,兩個電荷越接近,電磁力就會越強(qiáng)。這意味著如果質(zhì)子靠得太近,電磁力可以壓倒強(qiáng)力,這是破壞原子核穩(wěn)定性的另一種方式。這就是中子起作用的原因,它們有助于隔開質(zhì)子,從而使強(qiáng)力強(qiáng)于電磁力。
對于較小的原子核(原子序數(shù)最多為 20),質(zhì)子和中子的均勻分布通常是最穩(wěn)定的。但對于較重的元素,需要越來越多的中子來提供緩沖,達(dá)到1.5或更高的中子與質(zhì)子比。但這只是穩(wěn)定性理論的一部分,它沒有解釋為什么單個中子的差異可能意味著穩(wěn)定性的巨大差異,它也沒有解釋為什么锝?jīng)]有穩(wěn)定同位素。 那這是否可以解釋锝的不穩(wěn)定性?當(dāng)然,我們可以看出43不是質(zhì)子的幻數(shù),但是它附近的奇數(shù)元素,如47個質(zhì)子的銀,具有非常穩(wěn)定的同位素。即使給锝一個特定的中子數(shù)使它核子數(shù)為偶數(shù)也不濟(jì)于事,例如,锝-96會在不到一小時內(nèi)衰變。所以除了中子填充、核殼填充和自旋耦合之外,似乎還有更多神秘的力量在起作用。 當(dāng)我們將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與我們的模擬相結(jié)合時,我們可以制作這樣的圖表,在這里我們可以看到這些幻數(shù)。質(zhì)子數(shù)為幻數(shù)的元素具有更穩(wěn)定的同位素,而中子數(shù)接近幻數(shù)的元素往往有更多的同位素。模式出現(xiàn)了,但并沒有為我們提供產(chǎn)生穩(wěn)定核所需條件的清晰規(guī)則。
那么,是否還有元素周期表上沒有的元素呢?我們的計(jì)算表明,當(dāng)前元素周期表之外的質(zhì)子和中子可能有更多的幻數(shù),我們的計(jì)算機(jī)模擬也同意這個觀點(diǎn)。我們不確定這些幻數(shù)是多少,但顯然它們在中子184和質(zhì)子126附近,它們的半衰期可能為數(shù)百萬年。 |
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