元素周期表盡頭是172號元素?
發布:化學教研組 來源:未知 日期:2019-04-29 人氣:
自從門捷列夫搞出元素周期表,其指導化學家們有計劃、有目的地尋找新的化學元素。科學家更是把元素周期表當完形填空,至此,人們對元素的認識跨過漫長的探索歷程,終于進入了自由王國。當元素周期表完善到一定程度后,科學家們發起了新的挑戰:尋找更高順位的元素。
2016年,美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室利用俄國的回旋加速器,成功搞出了118號元素,2017年12月份,日本的理化學研究所宣布合成了119號元素。
所有的科學家不得不開始深入思考周期表最后一個元素的序號是多少?原子核不可以無限大下去么?原子核其實不像很多人想象中的那樣,有個球形殼包裹著里面的質子和中子。實際上質子和中子是靠“強相互作用力”給捆在一起的。這個力超級大,但作用距離特別短。
只要大于這個作用力的范圍,強力不能把質子和中子牢牢地捆住了,這時候就會發生衰變。所以原子核就一定大不了,原子核既然不可能大過強力的尺度,也就限定了原子序數的上限。那這個上限在哪里呢?
這里我們不得不提一位偉大的科學家:梅耶,她是第二位拿到諾貝爾物理學獎的女性,還參與制造了氫彈。當時人們發現,特定數量的核子能使原子核特別穩定,但搞不清楚為什么。后來,梅耶提出了自己的原子核模型,基于此模型,科學家建立了穩定島模型,并推導出最后一位元素是126號。
這期間,元素周期表最后一位元素的各種推導預測眾說紛紜,不過元素周期表的大小確實存在上限。隨著質子數增長,內層電子會更難抵擋帶正電的巨大原子核的吸引。當最內層電子進入原子核內,原子也就不復存在了。
當時的物理學家理查德·費曼預測,元素周期表會在137號元素的地方終結。他的依據是自己對帶電粒子間電磁相互作用強度的計算。然而,費曼的預測假設原子核是完美的球形,這一點并不一定正確。相反,被科學家廣泛接受的是從相對論的基本假設中推導出來的結果,172號!
相對論規定信息、物質、能量不能超過光速,也就是說核外電子的運動速度不能超過光速,如果質子數超過了172號,那原子核和電子之間的電磁力,很可能會讓電子速度超過光速。這就和相對論矛盾了,所以這是不可能的,基于此科學家推導出了元素周期表中最后一位元素是172號。