現今的元素周期表,是把已知的109種元素,按照原子序數排成的表。這好像是一座“化學大廈”,每個房間裏住著一位“元素”客人。我們從“化學大廈”的構造和安排中,可以了解各種元素的原子結構同金屬性、非金屬性和化合價之間的關係,成為我們步入化學大門和進一步探索化學奧秘的工具。因此恩格斯說:門捷列夫“完成了科學上的一個勳業”。
元素周期表的終點之謎
1980年,德國科學家宣布合成了109號元素,到此為止,世界上已經發現了109種元素。那麼,究竟還有多少個元素沒有被發現?元素周期表的“終點”在哪裏呢?
曾經在很長的一個時期間,科學家沒有再發現一個新元素,元素周期表在92號元素——鈾那裏停住了。鈾是不是元素周期表的終點,能不能用人工方法合成“超鈾”元素?這成了引人注目的有爭論的問題。
本世紀40年代初,科學家終於製出了第93號元素鎿。到1983年為止,45年中,先後發現了17個超鈾元素。
人們發現,前幾個超鈾元素,壽命最長的同位素的半衰期可以達到千萬年,而後來製造的幾種超鈾元素,壽命越來越短了。如99、100、101號元素的“壽命”以天來計算”102號以分計;103號以後的元素要以秒乃至毫秒來計了。109號元素的發現,是由於在矽板上記錄了它的“影子”,它在實驗室裏隻逗留了五千分之一秒就“失蹤”了。在這種情況下,人們不禁要問,元素周期表是不是快到盡頭了。
通過對原子核內部結構和核穩定性規律的研究,核科學家認為,越過這些“壽命”極短、原子核極不穩定的元素,可以“?望”到在114號元素附近有“超重核穩定島”,“島”上可能有幾十個元素。現在科學家們正在用各種方法試圖在自然界尋找或人工製造超重核元素。
從人們對化學元素的認識過程來看,即使今後找到或合成全部穩定的超重核從新發現的超重核中,又會發現各種各樣意想不到的新鮮事。所以,人類對化學元素的認識是沒有止境的,不能肯定地說,元素周期表的終點在哪裏。
元素中的“隱士”——惰性氣體
氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等氣體,以“懶惰”出名,叫做惰性氣體。
1984年8月13日,英國化學家拉姆賽和物理學家瑞利在一次會議上報告,他們發現了一種性質奇特的新元素。這種元素以氣體狀態存在,對於任何最活潑的、作用力最強的物質,它都無動於衷,因給它取名叫氬,意思就是“懶惰”。之後,又發現了幾種元素,也有類似的性質,它們像是元素中的“隱士”,從來不同其他元素進行化學反應。
這究竟是什麼原因呢?原來,除了氦原子是以2個電子為穩定結構的以外,其他氣體的原子最外層都有8個電子的穩定結構。那時的化學理論認為,具有這結構的元素,是不能發生化學反應的。所以,化學家下結論說,惰性氣體元素不可能形成化合物。
1962年,英國年輕化學家巴特列特在進行鉑族金屬和氟反應的實驗時,意外地得到了一深紅色的固體,經過分析才知道它是六氟鉑酸氧的化合物(O2PtF6),並從這個化合物中看到這樣一個事實:已經達到8個電子穩定結構的氧分子居然能失去一個電子的,形成陽離子。
而氧是很難失去電子的,它的第一電離能(即原子失去電子的困難程度)比氙的第一電離能還大些。那麼,惰性元素氙是否也能形成陽離子呢?再說,六氟化鉑是一種強氧化劑,如果讓六氟鉑同氙作用,又會怎樣呢?
巴特列特仿照合成六氟鉑酸氧的條件和方法,在常溫下把六氟化鉑蒸氣和過量氙氣混合,結果得到六氟鉑酸氙的橙黃色固體。這是世界上第一個惰性氣體化合物。之後,氙的氟化物、氯化物、氧化物也相繼問世,現在,氟化氡、二氟化氬等惰性氣體化合物已有數年百種之多。
惰性氣體化合物的合成,給了科學家又一次啟示:科學是無止境的,今天的真理,明天很可能變成謬誤。隻有勇於探索,才能永遠站在真理一邊。