科學新聞:第117號元素的合成

小寶：牛老師，2009年有在化學史上具有劃時代意義的大事嗎?挑一個我能懂得的說一說好嗎?

牛老師：好的。2009年10月傳出一個消息，合成了第117號元素，從此，元素周期表里的所有空格全填滿了。我認為這件事對化學具有劃時代意義。

小寶：牛老師，您是說發現了一個新元素?

牛老師：不是發現，是發明。在自然科學中人們把“看到了”自然界里本來就存在的事物叫做“發現”，而把“創造了”自然界本來沒有存在的事物叫做“發明”。

小寶：您是說第117號元素自然界里沒有，是人類創造的，因此不是發現而是發明?

牛老師：正是!發明的基礎是發現，沒有發現，就不會有發明。正像小孩兒只有先學會走才會跑一樣。

小寶：發明第117號元素的基礎是什么?

牛老師：如果不按人類認識自然的先后順序而按事物發展的邏輯順序，首先是發現核融合的客觀事實。簡單說，就是發現自然界里有將2個原子核融合成1個原子核的事實。

小寶：2個原子核會融合成1個原子核?這樣神奇?我想想(攤開元素周期表)，哇!如果2個第1號元素氫原子核融合在一起，豈不得到第2號元素氦原子核了嗎?這可能嗎?

牛老師：現代宇宙學理論認為，現今我們所在的整個宇宙誕生于一次宇宙大爆炸，英文叫做“bigbang”，bigbang這個詞兒風行于世多年了。剛剛誕生的宇宙只有元素周期表里第1號元素氫，后來，由于核融合，氫才逐漸融合成元素周期表里諸多元素，才有如今萬紫千紅的世界!

小寶：這樣說來，氫是萬物之母!

牛老師：哈哈!玩深沉呢，小寶。好啊!氫是萬物之母，這可是英國化學家普羅特fWilliam Prout1785—1850)在1815年說過的話。不過，當時既不知道原子還有結構，連電子、質子、中子都不知道，更不知道原子核會融合，普羅特是完全憑原子的質量關系做出這一預言的。我們說預言不能算科學理論，只是按人類的邏輯思維做出的思辨性推想，沒有科學上的實在根據。而你這個小寶就比普羅特高明多了，你說的氫是萬物之母是對宇宙發展史的科學認識的高度概括，是科學歸納，

小寶：如此說來，我比古人高明?

牛老師：現代人在總體認識上講肯定比古人高明，這是歷史的必然。知道得越多，就越高明，這是人類認識世界和認識自身的必然。

小寶：氫是萬物之母得到科學證明了嗎?

牛老師：問到點子上了!實證是科學不同于宗教和哲學思辨最根本的屬性。沒有證明了的東西不叫科學。氫融合成氦正是太陽發光發熱的本源啊!人類不僅認識了太陽，而且已在日益逼近制造出人造太陽。而氫彈爆炸更是人類已創造性地實現了的人工核融合。

小寶：您剛才說首先……其次呢?

牛老師：其次是人類對原子核發生衰變的認識。所謂核的衰變，就是一種原子核會放射出一些微粒和能量轉變為另一種原子核。

小寶：放射性就是核衰變的現象吧。放射性也是一個風行于世的詞兒呢，我經常聽到這個詞兒。

牛老師：正是。

小寶：那么，第117號元素是怎樣合成的呢?它怎么會成了填滿元素周期表空格的老末呢?

牛老師：1869年俄國化學家憑當時弓，知的69種元素的性質異同得出元素周期律，并制作了第一張周期表。為了證明周期律的正確性，門捷列夫還科學地預言了他的周期表上的空格元素，并得到證實。此后經過140多年的發展，元素周期表里的未知元素凡自然界里存在的都一一發現了，凡自然界沒有的通過人工核融合都一一合成了。第7周期最后幾個元素是最后合成的，其原因是多方面的：(1)需要一架大型加速器，把一個相當重的原子核(例如鈣原子)加速到具有足夠高的能量去轟擊一個很重的原子核(簡稱靶原子)。(2)需要有足夠多的適合當做靶子的靶原子。就以第117號元素的合成而言，其靶原子是第97號元素锫(鈣是第20號元素，含20個質子，用它去轟擊97號元素锫，2個核融合才能得到第117號元素)。靶原子锫的半衰期只有320天(每過320天，樣品中50％的锫原子就變成其他原子了)。合成117號元素的锫是由美國橡樹嶺國家實驗室提供的，樣品的總量只有區區22mg!這一點點樣品可來之不易啊，只有橡樹嶺實驗室才有能力制造出來!(3)需要有足夠強大的科學家小組能夠鑒定鈣原子轟擊锫原子得到的產物。據報道，一共只合成了6個原子!更要命的是，合成的117號元素衰變極快，半衰期估計為0.1～40ms，你想想，能鑒定出這6個原子該有多難!

做一做

上網打開網頁http：／／prl.aps.org／covers／104／14，可見到一張圖，圖中是117號元素衰變系列，請你算一算圖上方框里的元素在周期表里都在哪里。可能對你有用的提示：ms(毫秒)，s(秒)，α(衰變釋放的氦原子核)，F(裂變，即1個重核分裂成2個較輕的原子核)。