新华网 正文
即将150岁,元素周期表仍在“添丁”
2018-11-18 07:41:57 来源: 科技日报
关注新华网
微博
Qzone
评论
图集

  即将150岁,元素周期表仍在“添丁”

  “氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖……”看到这一串字符,中学化学课上摇头晃脑背诵化学元素周期表的场景是否又浮现在你眼前?

  明年,化学元素周期表将迎来它的150周岁生日。为了给它“庆生”,联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。

  日前在杭州召开的中国化学会第31届学术年会上,国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)主席周其凤院士介绍了“IUPAC百年及国际化学元素周期表年”相关活动情况。

  随着“国际化学元素周期表年”的临近,与化学元素周期表相关的话题不断出现在媒体上。化学元素周期律是如何被发现的?新元素怎么才能入围元素周期表?人造元素是否该被纳入元素周期表?不断探寻新元素的意义何在?科技日报记者就此采访了业内专家。

  门捷列夫的发现,是站在前人肩膀上

  提到化学元素周期表,你或许很自然地联想到俄国化学家德·伊·门捷列夫。在很多书籍中,门捷列夫都被称为元素周期律的发现者和第一张元素周期表的制作者。

  在《伟大发现的一天》中,该书作者苏联科学史家鲍·米·凯德洛夫利用半部书的篇幅论证,元素周期律是门捷列夫在2018-11-18这一天发现的。

  对此,中国科学院大学人文学院历史系教授袁江洋认为,必须承认门捷列夫在元素系统性质与分类研究上是一位集大成者,但更应该看到,门捷列夫所做的工作也是在前人研究基础之上进行的,其他人对元素周期律的贡献也不应被忽视。

  事实上,在门捷列夫制定出其周期表之前,元素周期性思想已频繁出现在化学家们的视野之中。袁江洋举例道,早在1789年出版的《化学大纲》中,法国化学家拉瓦锡就发表了历史上第一张《元素表》。在这张表中,当时已知的33种元素被分为了4类。此后,有多位化学家对元素的性质和分类开展研究。

  和门捷列夫同时代的多位化学家,也对元素周期规律进行了研究。1865年,英国化学家纽兰兹在研究中发现,当元素按原子量递增的顺序排列起来时,每隔8个元素,元素的物理性质和化学性质就会重复出现。他称这一规律为“八音律”。

  可以说,元素周期性思想在当时化学界来说并非秘密,关键是如何将这种未定型的、甚至被奚落的思想转化为切实的化学认识。而这点,门捷列夫做到了。“他用一张当时尽可能全面的元素表,完成了元素的系统分类工作,有效地提示元素之间的联系,并以一些准确的预言赢得了学界的认可。”袁江洋指出。

  两大学会联合把控准入大门

  从门捷列夫化学元素周期表诞生之初到现在,已过去了近150年。随着时间的流逝,不断有“新丁”加入到化学元素周期表中。它们中“资历最浅”的当属2016年新加入的4种元素。

  2016年11月,IUPAC核准并发布了4种人工合成元素的英文名称和元素符号,分别是:2004年发现的nihonium(Nh)、2003年发现的moscovium(Mc)、2010年发现的tennessine(Ts)和2006年发现的oganesson(Og)。元素周期表中第7周期被全部填满。

  紧随其后,全国科学技术名词审定委员会等机构启动了这4种新元素的中文命名工作,并于去年将4种元素分别命名为(钅尔)、镆、(石田)、(气奥)。中国原子能科学研究院张焕乔院士、蔡善钰研究员等专家参与了该项工

  一个新元素被纳入化学元素周期表中不是件简单的事。张焕乔介绍,上世纪90年代初,IUPAC和国际纯粹物理学会(IUPAP)发布了一系列评估新元素的标准。一旦有机构宣称发现了新的元素,IUPAC和IUPAP成立的联合专家工作组将会对相关新元素提名候选者进行评估和审查。对批准的新元素,最后由IUPAC发布技术报告,确认哪些机构的新发现符合元素认定标准,并公布使用。

  新元素的认定过程中,难免存在一些分歧和争议。张焕乔举例道,日本研究小组和美俄联合研究小组先后宣布合成了113号元素Nh。2003年,美俄联合小组以热熔合方法在合成115号元素的过程中发现了113号元素。2004年,日本以另一种冷熔合的方法也发现了113号元素。最终,日本研究小组合成的第113号元素被国际机构认定为“新元素”,并且获得了命名权。

  “尽管美俄小组合成的时间更早,但他们的合成衰变链最终产物没有进入已知核区,相比之下,日本小组的合成衰变链最终产物进入了已知核区,能够明确地判断为新元素。我觉得这可能是国际机构解决命名权争端并作出判断的主要依据。”张焕乔介绍道。

  113号元素是首个由亚洲科学家合成的新元素,相关工作也有中国科学家参与。然而令张焕乔感到遗憾的是,迄今为止,中国还没有在合成新元素上实现突破。

  探寻新元素,支持核物理重要理论

  化学元素周期表上的大部分元素都是在地球上本身存在的自然元素,只有少数元素是人工合成的,后者被称作“人造元素”。

  你可能会问,人造元素为何也能被纳入元素周期表?中科院近代物理所研究员徐瑚珊解释道,化学元素周期表并非自然元素周期表,所以人造元素无疑能被列入表中。

  蔡善钰认为这里必须提及美国著名核化学家西博格教授的卓越贡献。他发现了新合成的93号和94号元素在周期表中排列的错位现象,于1944年提出了著名的“锕系理论”。随后发表了修改的周期表,在原表下方列入了与镧系相似的第二系列——锕系,从而创新了现代元素周期表体系,并开辟了合成超钚和超锕系等一系列人造元素的道路。

  合成人造元素的时间往往是漫长的, 合成的道路也并非一帆风顺。新元素合成需要投入巨大的财力, 并付出极大的努力,如提出新的方法、设计新的装置、制造新的探测器等等。一旦合成后还要被其他实验室重复并确证,最终才可能被相关国际机构认定。那么,支撑科学家们探寻新元素的动力是什么?

  在蔡善钰看来, 超重元素的合成和研究有助于探索原子核质量存在的极限,最终确定化学元素周期表的边界,也是对原子核壳模型等相关理论正确与否的实际检验。因此,超重元素的合成己成为当代核物理和核化学的前沿领域和研究热点。

  谈及探寻新元素的意义时,张焕乔认为,随着新元素不断被发现,未来可能会找到超重核稳定岛,为核物理领域的重要理论——壳模型理论提供新的有力支持,并开发新的双满壳核区物理。

  通常,原子序数小于20的原子核叫轻核,大于80的叫重核。而一般认为104号元素以后的原子核,为超重原子核。目前发现的超重核半衰期都很短,大多在毫秒到微秒范围。按照理论预言,会存在一些很长寿命的超重原子核,它们在核素表中所占据的区域,称为超重核稳定岛。

  张焕乔指出:“一旦超重核稳定岛被证明确实存在,将对物理、化学甚至天文等领域的研究产生重大影响。因此,对超重元素的研究,不仅是核物理的重大前沿领域之一,也是自然科学的一个重要基本问题。”

  张焕乔认为,在合成原子序数大于115的超重核区域中,随着中子数的增加,超重核的半衰期在变长,隐含着有可能存在超重核稳定岛的趋势,使得发现超重核稳定岛的前景更加可期。

+1
【纠错】 责任编辑: 王琦
新闻评论
加载更多
三峡将迎6万立方米每秒洪峰
三峡将迎6万立方米每秒洪峰
【世界杯】克罗地亚队淘汰英格兰队 首进决赛
【世界杯】克罗地亚队淘汰英格兰队 首进决赛
台风影响福州市区
台风影响福州市区
台风“玛莉亚”逼近 温岭沿海巨浪拍岸
台风“玛莉亚”逼近 温岭沿海巨浪拍岸

?
010030101010000000000000011108651299119241
友情链接: 圣神经 穿越次元之最强反派 众灵师 荣耀王者的都市攻略 耀秦之华 斗魔傲天 道士忆录 江山策:权谋天下 剑魔风云 穿越吧,欧洲少年 灵墟祭剑 超级无敌烟神 系统日常坑爹 云的尽头 武侠之大魔王系统 龙族:传奇 都市万千 次世代机战骑士 王者精神 一生只许一人心 嚣张的系统 风吟葬 天道之凡人修仙 传奇系统都市行 天道九科外勤组 这世界貌似有点问题 我有个比武招亲 超神学院之梦入侵 镇上少年有把剑 悲催吧少年 梦影侠踪2之彩虹之眼 大明第一锦衣卫 大白兔的小白鼠的奇妙修仙之旅 身处娱乐圈 末世信仰仙途 纵横神奇大陆 三国之饮马天下 异星异人录 冰雪启示录 全新 蜀山修真学院 云腾九霄 盛红之恋 身后有大能 纷繁人间 万道人皇 天命难从 天下法则 魔鱼传说 符化魔界 零壹人生 傲世独狂 机器传说 那一抹栎光 羽衣传 海贼世界的第一富豪 九天拾遗记 不朽奇谈 时祸 联盟之神兽世界 称霸王者大陆 绿茵凯撒 幽游歌 世界大危机要一起逃亡吗 峡谷荣耀之争 贩卖梦想的人 网游最强死神 火影之无法忘记 混沌斗天系统 奥特——光之名 祸乱星河 天,地,少年 宠物小精灵之同夜天魂 别云剑传 冰封尘月 新生22纪元 重生之修炼归来 过芙侠情传 我在大唐当纨绔 神魄觉醒 秦之伤 我的艰苦修仙经历 一念:一剑 星辰世界之炎阳大陆 那一年因为你 万能愿望系统 攻略次元世界 机械天才捉鬼记 超兽的世界 灭神之地 阴眼鬼术 吾欲吾魔 耀世之王 极品学园之系统 末世狂僧 还你一场盛夏婚礼 浪迹万界 林恒前传之风起云涌 重生之我是王子 不靠谱的修仙系统 方可凡人 实习黑无常 我是小反面人物 黔城往事 修仙狂战记 电影改变生活 末世超级军武 星影之恋 开挂吧—少年 违命之界 一道万古 懒人帝尊 妖世录 芜星胜有心 日常和冒险 破凡入臻 那个不靠谱的修仙故事 记忆深处有阳光 问题儿童拯救艾泽拉斯 偷艺术的人 收容失效,逃出生天 秀才小二 世境之旅 天葬帝体 山海天狩 王者荣耀之世纪之争 末日都市之玄幻至尊 创古一尊 诸神漫旅 超神学院之华夏之魂 火影忍者之赛亚人 重生西游之大道修仙 系统之无良宿主 冰雷帝 执掌乾坤 浪子之灵异 无敌修道 烟花雨落非江南 生死读档 十步龙渊 绝世之元 老道士死了 巨星背后的员工 禁忌的罪源 我不是虚拟人物 宋下 大厨的美食直播 我是猥琐兵 我在与你相遇的地方等你 生死端游 魔幻大陆狩魔记 花呀花世界 二十岁的烦恼 侠岚之黑暗黎明 帮行天下 仙途凡梦 我在明朝当国公 黑夜使命1觉醒 绝世神农医仙 悦取心声 九天噬元决 假货大王混唐朝 我的美少女富婆 短篇诡故事 都市重生之纵横天下 我并没开挂 车前卒 伪男神之我就不配合 重生系统之娱乐天后 娇娘成长日记 道本无意乱风云 姐姐的贴身魔王 十二委员会 鬼族不等于反派 末世之穿越计划 异世烽尘 王者大陆之最强穿越系统 来自时空的碎片 冥府三只眼 双苍戒 一木棋牌 大神棋牌 大神棋牌 荣耀棋牌 一木棋牌 一木棋牌 娱乐兼赚钱的棋牌——一木棋牌 捕鱼棋牌完美融合的软件——真钱棋牌 吉祥棋牌,一个可以任你挑选多种棋牌模式任的平台 吉祥棋牌,一个拥有多种玩法的平台 集合各类棋牌游戏,任你挑选大神娱乐 神来棋牌 星空棋牌 真钱棋牌 吉祥棋牌苹果版 388棋牌 荣耀棋牌 吉祥棋牌安卓版 宝博棋牌 比特棋牌 即刻棋牌 永旺棋牌 豪利棋牌 京梦棋牌官网安卓版 追光娱乐棋牌 追光娱乐棋牌 追光娱乐 追光棋牌 一木棋牌苹果版 双赢彩票 500棋牌 500万-彩票 北京赛车app 江苏快三app 凤凰500万 凤凰彩票网 500万彩票 一木棋牌 大神棋牌 8亿彩票 大神棋牌app 大神娱乐棋牌 大神娱乐安卓版 大神娱乐作弊器 人人赢彩票 一木棋牌app