人能製造元素嗎
曆史上很長很長一段時間,人類隻能從自然界去發現元素。
科學家為了尋找新元素,為了證實某種元素的存在,為了總結元素的質(各種量化的質)和性(質)之間的關係,在科學發展長河中,艱苦跋涉,曆經酸辛,留下了無數動人的故事,這些都已成了過去。在研究元素(隻限元素本身)的新篇章中,則是人工製造自然界裏不存在或是尚未發現它在那裏存在的新元素。
門捷列夫的元素周期表告訴人們,在元素的舞台上,前排的座位(由1號到94號)已被94位元素坐滿了,他們之中除個別以外,都是從大自然界中請來的。而後排的元素,則是科學家按照固定的模式用了各種方法塑造出來的。人工的方法,完全可以製造新元素。
所謂人工製造元素,跟工人製造其它新物質一樣,都是要有現成的原料才行,製造新元素所用的原料也是元素。
鹵素中,氟、氯、溴、碘是四種極為普通的天然元素,所缺的下一位元素,開始在自然界沒有找到。1940年,在美國加州大學的意大利人柯爾森教授等人用金屬元素鉍,做出了一種非金屬元素命名為砹。砹的位置應在碘下麵,但它有放射性,壽命很短,半衰期最長也僅有8.3小時。後來有人從鈾、錒、釷的裂變產物裏都曾發現有微量的元素砹。
最早的人造元素是93號元素鎿,鎿是隅然由鈾的變化得到的,後來又有意識的製出了更多的純淨鎿的化合物,經研究後了解了它的化學性質,並確定它的位置應接在鈾的後麵。
鈾後麵的元素,科學上叫做超鈾元素,它們都是人工製造的。到1976年為止,人工製造的新元素已有15種之多。
人工製造新元素的原理,就是改變元素原子核內的質子數,改變的方式多種多樣,但這一改變不是化學變化,而是高能核反應,是物理學研究的課題。
人工製造新元素,能否無限製的製造出來呢?科學家正在研究,並提出了一些假說。人造的新元素以及人造新元素的未來,都離我們現實的生活太遠,我們略知確有其事也就可以了。而人工改造元素,很有實用價值,它的才能正在廣闊的科研領域中發揮威力。
早在19世紀,有一位年輕的英國科學家和醫生普勞特(1785－1850),將元素的原子量作了比較之後認為:氫(原子量為1)是母質(或叫基質),其它元素的原子(原子量是1的整數倍),都是由不同數目的氫原子所構成。但是後來由於精密測定的原子量數值都不是正整數,普勞特的假說也就被人們擱置起來了。
大約經過了一百五十多年之後,科學發展對物質研究的探針已經伸入到原子的內部,發現了原子中的電子以及原子核內的質子和中子,並實現了改變原子核內質子數的設想。
我們知道,元素的種類是由原子核內的質子數所決定,改變了原子核內的質子數,就使元素的品種發生了改變。從1930年開始,首先做到了把元素鈹(Be)變成了元素碳,接著又把元素鋁變成元素磷,磷變成矽,1941年竟把汞變成了金。
應用物理手段,神通廣大的改變元素的品種,決不會是為了得到自然界廣泛存在的元素碳和矽,把汞變成金所花的代價,比取得等重的天然金高許多倍,誰也不會去靠它發財致富。物理學家們這樣做的目的之一,是想把在地球上消失的已知元素(砹、鈁和锝等)再製造出來,再有就是製得某些具有放射性的普通元素(氧、氮、磷、硫、鈷等),用它們來研究化學反應的機理,探索生物生理變化的奧秘,以及用於治療癌症等。這類改造了的元素,都是高能物理的產品,有很多的品種可供科研和醫療單位的需要,由於有放射性,一般人是不能收藏它們的。
人造元素不僅可行,人造的元素也已經有售了。