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兄弟元素诞生记

核心提示:在114号和116号诞生的10多年里,兄弟俩一直属于“黑户”。一直到去年6月11日,IUPAC才正式确认了它们的存在。命名的问题随之而来。这就像是一场宗教洗礼:“神父”是来自国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的主席巽和行,“新生儿”是化学元素周期表的两个新元素第116号和第114号元素,“教堂”是位于俄罗斯科学院中央大楼的金色礼堂。

  【中国生物产业网www.cnbioindustry.cn】2012年11月16日讯  在114号和116号诞生的10多年里,兄弟俩一直属于“黑户”。一直到去年6月11日,IUPAC才正式确认了它们的存在。命名的问题随之而来。

  这就像是一场宗教洗礼:“神父”是来自国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的主席巽和行,“新生儿”是化学元素周期表的两个新元素第116号和第114号元素,“教堂”是位于俄罗斯科学院中央大楼的金色礼堂。

  日期,在这间具有巴洛克风格的大厅里,坐满了200多位来自世界各地的科学家和政界人士:既有俄罗斯弗廖罗夫核反应实验室和美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家,也有俄罗斯科学院的代表和美国利弗莫尔市市长,还有波兰、南非等国驻俄罗斯的大使。

  这些大人物齐聚一堂的原因,是为两个新生儿“上户口”。在这个被莫斯科人誉为“金脑袋”的大楼里,巽和行宣布了两兄弟元素的大名:老大116号元素叫Livermorium (简称Lv),以纪念美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室所在的利弗莫尔市;老二114号叫Flerovium(简称Fl),以纪念苏联原子物理学家格奥尔基· 弗廖罗夫。

  巽和行的话语刚落,背后的投影屏幕上赫然显示出这两个新元素的符号和简称。会场掌声四起,兄弟俩终于在化学元素周期表这幢大楼里安家落户了。

  这场隆重命名仪式的召开,也意味着科学界关于116和114两个新成员的质疑和争议尘埃落定。此前,宣称成功制得这两个新元素的科研机构不止一家,也引起了不少争议。

  “对俄罗斯来讲,这场仪式在俄罗斯科学史上也有着重要意义。”参加该命名仪式的IUPAC执行主管特里·伦纳对中国青年报记者说。

  只要控制“子弹”和“标靶”的大小和撞击的速度,就有可能制造出类似的新元素

  在这场命名仪式之前的一个半世纪里,俄国化学家门捷列夫于1869年编制的化学元素周期表,经过了多次修订和拓展,从最初的63种元素扩展到现在的100多种。刚刚入住元素周期表的兄弟俩,按照质子数分别被排在了114号和116号。

  当时的化学家们应该想不到, 在大名鼎鼎的92号铀元素被发现之后,周期表竟一直延续了20多位。曾有人断言,105号元素是“真正的尽头”,因为随着核电荷的增大,质子间的排斥力也将远超过核力,会导致衰变的发生。

  不过,这个“断言”没能维持几年,106至109号元素就陆续被合成。如今,就连114号和116号都在周期表上落户了。

  它们都是在俄罗斯弗廖罗夫核反应实验室发现的。这个以前苏联原子物理学家格奥尔基·弗廖罗夫命名的实验室,曾宣布104号至107号等“超铀元素”的发现。来自美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们加入了两个新元素的合成实验。

  “俄罗斯科学家用于发现114号元素和116号元素的方法在业界久负盛名。”伦纳表示。包括114号和116号在内,科学家已经制造出约30个人工合成元素。它们在自然界里不存在(或者是痕迹量的),一般通过两种元素的高速撞击来制得。它们一部分是超重元素,即原子序数大于110的化学元素。

  制作方法听起来并不难:让两个较轻的原子核互相撞击,以制取较重元素的核子。但是实验过程并不容易,据伦纳介绍,目前只有为数不多的国家和科学家掌握这方面的知识和技术,实验成本也非常昂贵,只有六七个实验室具备这样的条件。

  俄美联合研究小组分别于1999年6月和2000年7月在实验室中合成了两个新元素。他们利用回旋加速器,用含有20个质子的钙原子核,轰击含有96个质子的放射性元素锔,从而制得116号重元素的原子核。

  116号元素生成之后,几乎立刻衰变成第114号元素,并释放出含2个质子、2个中子的粒子。而114号元素又会进一步衰变成更轻的元素。当然,114号元素也可直接通过钙原子核轰击94号元素钚而制得。

  伦纳打比方说,我们可以将其中一个较轻的元素想象成子弹,将另一个看作靶子,子弹与靶子撞击之后会产生很多碎片,新元素就在其中。“在以后的试验中,科学家只要控制子弹和标靶的大小和撞击的速度,就有可能制造出类似的新元素。”

  来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室的化学家肯·穆迪透露,元素114和元素116实际上只是“副产品”——它们一开始是在偶然的实验对撞中产生的,随后科学家才着手进行专项合成,“当时我们每周都能撞出一个(元素114或元素116)原子”。

  位于莫斯科州杜布纳市的弗廖罗夫核反应实验室不甘示弱。其新闻发言人在回答记者提问时夸口说:“我们的实验室已不是第一次体验到这种快乐了——15 年前,当元素周期表中第105号元素改名为‘杜布纳’时,我们就体会过这种快乐。这次命名证明,只有我们的学者在我们的加速器上才能获得这个元素。”

  评估过程十分困难,但命名过程相对简单

  不过,在114号和116号诞生的10多年里,兄弟俩一直属于“黑户”。一直到去年6月11日,IUPAC才正式确认了它们的存在。

  命名的问题随之而来。科学家们根据它们所在的元素周期表位置,将其称为114号元素和116号元素,并按照国际惯例,暂时给它们取了个拉丁文的小名。

  不过,由于合成超重元素的重大科学意义,竞争也异常激烈。最先合成或发现元素的实验室,对其命名往往有建议权。

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