人工合成元素
人工合成元素,又稱為人造元素,在化学中是指自然界中不存在,只有通过人工方法才能製造出來的化学元素。一般透過將兩種元素的原子以高速撞擊,使兩者融合,以增大其原子核內质子的个数,达到增大原子序数、制造出新元素的目標。至今已有20多种人工合成元素被合成出来,它们均是不稳定的放射性元素,半衰期从几年到仅仅只有数毫秒。另外,还有十几种元素最初是通过人工合成的方式发现,但是后来在自然界中,也发现有痕迹量的存在,例如鎝、钷、錼和鈽等。
性质
人工合成元素通常具有放射性,从而快速衰变为其他较轻的元素。由于它们的半衰期与地球的寿命相比过短,即使在地球形成的初期曾经存在过这些元素,到现今也已经全部衰变为其他元素而消失在地球上了。目前,只有在核武器或是在核反应堆、粒子加速器中进行的核试验中才能发现人工合成元素的原子。人工合成元素的产生方式有核聚变和中子俘获。
对于自然存在的元素来说,其原子量由地壳和大气层中天然同位素的丰度比例来决定。但是由于人工合成元素的同位素完全由人工合成产生,天然同位素的丰度對其没有任何意义,因此,在元素周期表中,人工合成元素的原子量使用其最稳定(即半衰期最长)的同位素之质量数来表示。
并不是所有的放射性元素都是人工合成元素,比如铀和钍都没有稳定同位素,但是它们最穩定同位素的半衰期均極長,因此在地壳和大气层中均有分布,同时,它们的衰变产物——钋、镭和氡等元素,尽管半衰期很短,也能在自然界中找到。
历史
世界上第一個通过人工合成而發現的化學元素是鎝,在1936年,该发现被最终确认并填补了元素周期表的43號位置的空白。锝不存在稳定同位素,其最稳定的同位素锝-98的半衰期为420万年,远低于地球的寿命,因此地球形成时所产生的锝到今天已经全无踪迹。自然界中仅存在痕迹量的锝,由铀-238的自发裂变以及钼矿石的中子俘获而产生。
第一个完全由人工合成而产生的元素是1952年合成的锿,之后是镄、钔和锘等。冷战期间,苏联和美国各自独立合成出了鑪和𨧀,由此,这些元素的命名权多年后才得以解决。
人工合成元素列表
下表所列人工合成元素均为自然界中所不存在的化学元素,其原子序数≥99,均为超铀元素。
元素名称 | 元素符号 | 原子序数 | 首次合成年代 |
---|---|---|---|
锿 | Es | 99 | 1952 |
镄 | Fm | 100 | 1952 |
钔 | Md | 101 | 1955 |
锘 | No | 102 | 1957 |
铹 | Lr | 103 | 1961 |
鑪 | Rf | 104 | 1966(苏联),1969(美国)* |
𨧀 | Db | 105 | 1968(苏联),1970(美国)* |
𨭎 | Sg | 106 | 1974 |
𨨏 | Bh | 107 | 1981 |
𨭆 | Hs | 108 | 1984 |
䥑 | Mt | 109 | 1982 |
鐽 | Ds | 110 | 1994 |
錀 | Rg | 111 | 1994 |
鎶 | Cn | 112 | 1996 |
鉨 | Nh | 113 | 2003 |
鈇 | Fl | 114 | 1999 |
鏌 | Mc | 115 | 2003 |
鉝 | Lv | 116 | 2000 |
Ts | 117 | 2010 | |
Og | 118 | 2006 | |
* 视为共同拥有发现权 |