“人造元素”是什么?最早的人造元素有哪些你知道吗?

(文章来源《院士讲科学》,该书由《知识就是力量》杂志社总策划,科学普及出版社出版)

学过化学的同学们都知道,在元素周期表上, 我们可以找到一些带有 “*” 记号的元素。 它们是在自然界中不存在, 只能通过核物理学方法人工制得的元素, 被称为 “人造元素” 。

今天我们就来了解一下人造元素是从什么时候开始出现的,并了解一下最早被造出来的人造元素是哪些。


“锝”元素与“钷”元素

19世纪,沙皇俄国的化学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫在编制元素周期表的时候发现, 在人类已知的元素当中, 有一些需要补完的 “空缺” 元素。 因此, 他不仅为这些元素预留了空间, 而且通过计算预言了它们的性质。在这些元素当中,原子序数为43的 “类锰” 一直困扰着化学界,因为它似乎在自然界当中并不存在。

直到1937年, 美国加州大学伯克利分校的物理学家欧内斯特·劳伦斯, 使用他发明的回旋加速器加速含有一个质子的氘原子核, 去 “轰击” 42号元素钼, 才找到了这种元素。由于它是第一个用人工方法制得的元素,因此按希腊文Technetos(人造)命名为“锝”(Technetium) 。

1939年, 劳伦斯因为发明回旋加速器和制成第一种人造元素的成就, 获得了诺贝尔物理学奖。

今天我们已经知道, 锝的所有同位素都是放射性的, 因此, 在漫长的地球历史当中, 所有的锝都已经衰变。 而今,人们如果想要得到锝, 仍然只能通过人工方法制取, 不过技术已经比较成熟。

在锝之后, 人们又通过核物理学提供的 “轰击” 思路, 制得了61号元素钷, 从而补完了镧系元素。 不过, 后来人们又在自然界中发现了钷,因此它是否仍然算作人造元素,目前尚存争议。

西博格和麦克米伦发现“超铀元素”

更为重要的人造元素成果,是由美国著名化学家格伦·西奥多·西博格和埃德温·麦克米伦进行的 “超铀元素” 研究。

我们知道, 在自然界中可以找到的最重的元素,是原子序数为92的铀。 因此,化学界将原子序数为93的镎, 以及之后的所有元素, 都称为 “超铀元素” 。从1940年开始,西博格总共发现了10种超铀元素。他也因为人造元素领域的研究工作,与麦克米伦分享了1951年的诺贝尔化学奖。


每一种元素都有自己的特性和用途,人类造出那么多的人造元素,在未来会有哪些特性和应用呢?让我们一起期待吧!