據(jù)《自然》網(wǎng)站報道,美國研究人員首次揭示了元素周期表中最神秘且最重的元素之一——锿的基本化學(xué)性質(zhì)。這一成就使化學(xué)家們離發(fā)現(xiàn)所謂的“穩(wěn)定島”更近了一步?!胺€(wěn)定島”意味著元素的維持時間足以進行研究和使用。
1952年,美國能源部在首次氫彈試驗中發(fā)現(xiàn)了锿。該元素并非自然存在于地球上,只能通過專門的核反應(yīng)堆微量生產(chǎn)。锿也很難與其他元素分離,具有很高的放射性并迅速衰變,這使得研究锿極為困難。
美國加州大學(xué)勞倫斯·伯克利國家實驗室研究人員造出了233納克純锿樣品,并進行了自上世紀70年代以來的首次實驗,由此發(fā)現(xiàn)了該元素的一些基本化學(xué)性質(zhì)。
研究人員測量出了锿的化學(xué)鍵長度(兩個鍵原子之間的平均距離),這是一種基本的化學(xué)性質(zhì),可以幫助科學(xué)家預(yù)測其將如何與其他元素相互作用。他們還發(fā)現(xiàn),锿的鍵長與錒系元素的總體趨勢背道而馳。這是過去理論上已經(jīng)預(yù)測過的,但從未在實驗中被證明。
與其他錒系元素相比,锿暴露于光線時的發(fā)光能力也大不相同,研究人員將其描述為“前所未有的物理現(xiàn)象”,需要進一步實驗以確定原因。
锿是通過用中子和質(zhì)子轟擊目標元素鋦以制造更重元素時生成的。研究小組在美國橡樹嶺國家實驗室使用了一個專門的核反應(yīng)堆,這是世界上少數(shù)可以制造锿的地方之一。
然而反應(yīng)的目的是制造锎,極少量的锿只是反應(yīng)的副產(chǎn)品。由于兩種元素很相似性,要從锎中提取純锿樣品極具挑戰(zhàn)性。研究人員最終僅得到微量的锿-254樣品,這是其較穩(wěn)定的同位素之一。
新研究使將來制造锿變得更容易,從而有望用锿作為目標元素來創(chuàng)造更重的元素。對于某些化學(xué)家而言,最終目的之一就是發(fā)現(xiàn)半衰期更長的假想超重元素。锿-254的半衰期約為276天,與半衰期最多只有幾微秒的其他重元素相比,它們就好像處在“穩(wěn)定島”上。
锿-254會衰變?yōu)轱?250,后者會發(fā)射有害的伽瑪射線。洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員為此設(shè)計了一種特殊的3D打印樣品架,以容納锿并保護伯克利實驗室的科學(xué)家免受這種輻射。但研究人員稱,它一直在衰減,每個月都會損失7.2%的質(zhì)量。(馮衛(wèi)東)
總編輯圈點
在眾多化學(xué)元素當(dāng)中,放射性元素因其神奇的特質(zhì),令眾多科學(xué)家癡迷。這些元素往往字眼生僻,特別難念,但又與人們的生活息息相關(guān)。比如放射性元素氚可與氘發(fā)生核聚變反應(yīng),產(chǎn)生大量能量。相比核裂變,這種核聚變能源更加清潔安全。再比如氡,作為一種天然放射性氣體,無處不在,甚至包括我們居住的房間。據(jù)統(tǒng)計,3%—14%的肺癌由氡暴露引起??茖W(xué)家對放射性元素的研究不斷加深,普通公眾對這些元素的認知也要跟上腳步。
(責(zé)任編輯:蔡文斌)