为什么苏联著名化学家门捷列夫发明的元素周期表里面氢会排在全球所有的人类已知化学元素的第一位
为什么要从氢开始?氢是宇宙中最早产生的,最轻的元素,也是宇宙中最基本、最常见的元素。科学家用字母“H”来表示化学方程式和描述中的氢。
宇宙中超过百分之九十的原子是氢原子。按质量计算,氢约占宇宙中所有物质的75%。氢原子只有一个电子和一个质子,是所有元素中最小和最轻的一个。
尽管它一直存在(可能是第一个形成的元素),但直到1783年化学家安托万·劳伦特·德·拉沃瑟(Antoine Laurent de Lavoisier)才给它取了个名字。氢这个名字来自希腊语单词“hydro”,意思是水(H2O)和“genes”,意思是创造者。Lavoisier发现水是氢在空气中燃烧时生成的,这表明氢存在于所有的水分子中。
除了水之外,你还可以在每个生物体、喷灯和低温冷冻过程中找到氢。在茫茫宇宙中,你会在所有的恒星中发现氢元素,它也是太阳核反应的主要原料。
2006年就发现了118号元素,为什么好像到尽头了
问题:2006年就发现了118号元素,为什么到尽头了?十余年了,119号和120号还没有新进展,有没有可能被发现?
先说结论:没有尽头,只是发现和制造新元素越来越难。
先说说元素周期表118号元素怎么来的。
目前世界上公认的元素周期表中有元素为118个。排在最后的118号元素符号为Og。这是美俄科学家利用回旋加速器合成得到的人造元素,原子序数为118,原子量为294,是一种稀有气体,命名为oganesson,缩写为Og,中文读音为ào,中文名为“奥”字上面加一个“气”头,现在拼打还找不到这个字,有的资料把它称为“气奥”。
这种Og元素只能存在万分之一秒,就会衰变成116号元素,接着又继续衰变为114号元素,随后又衰变成112号元素,一直到最后一分为二,变成两个差不多大小的原子。118号元素由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室和俄罗斯的科学家联合合成,他们将高速钙-40离子加速,轰击人造元素锎-249得到的。钙的原子序数为20,锎的原子序数为98,轰击融合成序数118,从而得到一个全新的原子,这就是原子核包含118个质子和179个中子的118号元素Og。
118号元素只获得过3个原子,其中一个于2003年撞击试验中获得,另外两个在2005年的实验中获得。2016年6月8日,国际纯粹与应用化学联合会(英文简称IUPAC)宣布,决定将合成化学元素Og提名为118号化学新元素。
至此,世界上确认的元素有118个,其中有92个为自然界中发现,有26个为人工合成。人工合成的元素主要采取做加法的方式,就是将两个质量相对较小的原子核,通过高速撞击聚变成更重的元素。人造元素并非在自然界不存在,而是由于这些元素原子衰变太快,或者自然界太稀有,难以在自然界得到而已。
元素序数和新元素发现制造方法。
人类早就掌握了元素存在的规律了,就是不同的元素主要是原子核中的质子数不同,由此化学先驱门捷列夫将原子核中质子数定为元素序号,这样,从原子核只有1个质子的氢为序号1,到原子核中有118个质子的Og为序号118,就有了118种元素。门捷列夫根据元素的金属或非金属性质,分为七主族、七副族、Ⅷ族、0族,又根据电子层数不同分为七个周期。
人们还掌握了创造新元素的规律,就是采取做加法的方法,将两个序数较小的元素,主要采用巨大能量加速原始核,通过高速轰击,让它们融合在一起,就会得到一个序号更高的元素。而制造新物质最厉害魔法器就是大型强子对撞机,因此科学界一直在追求建造更大的加速器对撞机,这是其中很重要的目标之一。
过去人们在自然界发现了42号元素钼和44号元素钌,根据元素周期表,就预测这其中应该有43序号的元素。1937年,美国加州大学伯克利分校物理学家欧内斯特·劳伦斯采用回旋加速器,加速含有一个质子的氘原子核轰击含有42个质子的元素钼,由此得到了具有43个质子的锝,这样43号元素就诞生了。
用类似这种方法,人们得到61号元素钜、98号元素锎,以后从95号元素镅、96号锔、97号锫,99号锿,就一直挨着人造出118号Og,使元素周期表上的元素一共有了118号,其中有26个元素为人工制造。现在的元素周期表是序号连接的,中间再也没有了缺失。
那么比118号元素更重的元素还有吗?
科学家们一直认为118号元素以上还有更高序数的元素存在,只是序数越高的元素就越不稳定,越难发现和制造了。这些年世界的科学家们一直在孜孜不倦的寻找和制造新的元素,有的已经取得了很大进展,只不过到现在还没有得到世界权威组织确认,因此没有编入元素周期表,成为新的元素而已。
现在科学家们正在孜孜不懈努力发现和制造的元素就有119、120、121、122号等元素,但由于这些元素制造非常困难,常常是看到曙光,却没有看到日出,总是功亏一篑。因此这些元素还只是假设的元素,但名字已经定好了,119号元素符号为Uue,中文称为“类钫”;120号元素符号为Ubn,还没有中文名;121号元素符号为Ubu;122号元素符号为Ubb。
但迄今这些元素还只有一个影子。如119号元素,美国、德国、俄罗斯、日本等科学家团队多次尝试合成,都没有成功。但俄罗斯科学家宣布,他们找到了元素周期表上的第119号元素。他们描述,这种元素属于碱金属系,原质量为319,可能为橙红色固态金属,性质极其活泼,遇水瞬间爆炸,爆发放射性物质。
但119号元素迄今没得到证实,它真的存在吗?
国际权威机构迄今并没有证实119号元素的存在,因此发现还在进行中。其实新的元素不但制造更为困难,而且检测也越来越难。比如118号元素只存在万分之一秒,就需要非常精密的仪器才能够把这一瞬记录下来,从而证明这种元素的存在。119号呢?会不会是亿分之一秒的存在呢?不过现在科学家们已经研制出了每秒拍摄10万亿帧的飞秒技术,我想这将对未来的发现大有帮助。
一些专业人士认为,119号元素将是一种很特别的元素,在元素周期表里,118号元素已经排在第七周期(7排)末尾,似乎已经是一个完满结局,如果再发现119号,将是一种全新周期的元素,元素周期表中将出现第八行,而119号元素是第八周期的第一位,这样后面还会一直排下去吗?
由此产生了元素周期永无穷尽的猜想,到底元素周期是永无止境的排下去,还是有一个开端和结局的闭环呢?现在还无法知晓。总之以后的发现将会越来越难,而119号元素将会是一个很关键的元素,它的发现很可能将叩开化学元素宝藏的新大门。
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自门捷列夫发现元素周期律,制作出第一张元素周期表后,人类又发现了哪些新元素
元素周期表的发现和发展——新元素来啦! 精选
已有 10611 次阅读 2017-4-1 08:58 |系统分类:科普集锦
元素周期律和周期表的发现和发展是随着元素的不断发现和合成, 从最初仅追寻原子量和元素性质的关系,到关联元素化合价,准确定义原子序数和确立原子核外电子排布结构而完成的。
《化学元素周期表(第四版)》除了“化学元素周期表”四开彩色挂图之外,作者还试图从另一个角度,以时间为序,引用主要史实文献将其串联起来进行解读,以利于周期律和周期表的教学和科学研究参考。我们从中节选了部分文字(有删节和缩写),以飨读者。
1. 萌芽
1789年, 拉瓦锡出版了已知的33种化学元素(部分为单质和化合物)的列表,将其分组成气体、金属、非金属矿物和稀土四组。这应该是世界上第一张有关元素的分类表格。
拉瓦锡的元素表
之后,道尔顿、德贝赖纳、迈尔等众多科学家做出了积极的努力和探索。
2. 突破
门捷列夫在尚库尔图瓦、奥德林、迈尔、纽兰兹、欣里希斯等科学家所列的元素表的基础上, 加上他自己在实验中的各种感性材料、寻找的元素的准确原子量, 经过他苦苦探索元素的原子量和元素性质之间的关系规律, 取得了突破性进展,完成了从感性认识到理性认识的飞跃:1868年《化学原理》一书的写作成了他发现元素周期表的先声, 进行了“在原子量和化学性质相似性基础上构筑元素体系的尝试”; 1869年2月17日, 做成了最初的元素周期表,发表了第一篇论文, 明确地使用周期性一词;1869 年8月, 在科学院的研究报告中讨论了周期表上元素的位置与原子体积之间的关系,并在《化学原理》第二版中出现了第二张元素周期表; 接着,他将研究工作系统地整理了4篇论文, 并根据这些成果完成了《化学原理》全书的编著。及至1906年,他又发表了5张元素周期表。因此,说门捷列夫获得发现元素周期表的崇高荣誉是实至名归和不容怀疑的。
第一张周期表(1869)
3. 发展
自门捷列夫1869年的元素周期表出现至今,约有700多个不同版本出版。除了众多矩形变化的形式外,其他像一个圆环、立方体、圆柱、楼房、螺旋形、双纽线、八角形的棱镜、金字塔、球体或三角形的应有尽有。这些替代品的开发往往是为突出或强调元素的化学或物理性质,没有传统元素周期表展现元素性质规律的明显特点。无机化学家的周期表强调趋势、模式和不寻常的化学关系和属性。
元素性质在周期表中展现的规律
4. 展望
超重元素(superheavy elements) 指原子序数大于等于104的元素,它们的6d亚层被填入电子。对超重元素进行合成方面的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,同时也是对原子核壳模型理论正确与否的实际检验。根据核结构的“液滴模型”, 当质子增加时核内的凝聚力不再能平衡Coulomb斥力, 重元素的稳定性降低, 原子核迅速分裂,形成了一个不稳定的核素海洋。然而, 按原子核“壳层模型”预期,一个后于双幻数铅同位素208Pb的第二个闭合双壳层应出现在质子数114、中子数184处, 远远超过“液滴模型”的不稳定区域。Myers 和Swialeeki首先用半经验公式讨论了这个区域的宏观稳定性; Nilsson用计算变形核能级方法改进了理论模型并提出宏观-微观理论; 在此基础上,Strutinski等进行了新的理论计算, 并将壳层效应附加于原子核液滴模型理论。1967年, 科学家们预言在闭合双壳层Z=114 和N=184 附近存在一个超重核素的“稳定岛”。理论上超重核素的半衰期最长可达1015年。为了跨过不稳定核素的“海洋”真正登上“稳定岛”, 科学家采用重离子作为入射粒子有效地引发合适的核反应。现在,104~118号元素皆已被成功合成出,并得到了IUPAC的承认和命名,七个周期的元素周期表已完整了。但是, 确切地说目前只是刚刚踏上超重元素“稳定岛”的边缘地带, 还没有完全进入“稳定岛”。一个带有幻想式的大远景周期表中包含了218 种元素。
“稳定岛”示意图与元素周期表远景图
5. 新元素来啦
据报道,2015年12月30日,IUPAC与IUPAP组建的联合工作组确认人工合成了113号、115号、117号和118号4个新元素。2016年6月8日,IUPAC经过审核后公布了113号、115号、117号、118号元素发现者提出的推荐名,推荐名供公众审查与查阅,审查期为5个月。2016年11月30日,IUPAC正式公布113号元素名为nihonium,符号为Nh,源于日本国(简称日本)的国名Nihon;115号元素名为moscovium,符号为Mc,源于莫斯科市的市名Moscow;117号元素名为tennessine,符号为Ts,源于美国田纳西州的州名Tennessee;118号元素名为oganesson,元素符号为Og,源于俄罗斯核物理学家尤里·奥加涅相(Yuri Oganessian)。
全国科技名词委联合国家语言文字工作委员会召开113号、115号、117号、118号元素中文定名会,形成了《113号、115号、117号、118号元素中文定名方案》,如下图所示。该方案需经上报教育部批准后正式公布。
113号、115号、117号、118号元素中文定名
本文“1~4”部分摘编自高胜利等编著《化学元素周期表(第四版)》,内容有删节。
ISBN:978-7-03-050097-7
责任:顾英利
“这是我见到过的最新、最好的周期表,包含的信息量丰富。一定会被化学界同行所接受。”
——徐光宪 中国科学院院士
“西北大学化学系高胜利等著《化学元素周期表》是我国当前的一套信息资料最为丰富的化学教学工具,我对此表示欢迎和支持,学化学课的学生可以人手一册作为学习参考工具。”
——申泮文 中国科学院院士