元素周期表盡頭是172號(hào)元素?
發(fā)布:化學(xué)教研組 來(lái)源:未知 日期:2019-04-29 人氣:
自從門(mén)捷列夫搞出元素周期表,其指導(dǎo)化學(xué)家們有計(jì)劃、有目的地尋找新的化學(xué)元素。科學(xué)家更是把元素周期表當(dāng)完形填空,至此,人們對(duì)元素的認(rèn)識(shí)跨過(guò)漫長(zhǎng)的探索歷程,終于進(jìn)入了自由王國(guó)。當(dāng)元素周期表完善到一定程度后,科學(xué)家們發(fā)起了新的挑戰(zhàn):尋找更高順位的元素。
2016年,美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室利用俄國(guó)的回旋加速器,成功搞出了118號(hào)元素,2017年12月份,日本的理化學(xué)研究所宣布合成了119號(hào)元素。
所有的科學(xué)家不得不開(kāi)始深入思考周期表最后一個(gè)元素的序號(hào)是多少?原子核不可以無(wú)限大下去么?原子核其實(shí)不像很多人想象中的那樣,有個(gè)球形殼包裹著里面的質(zhì)子和中子。實(shí)際上質(zhì)子和中子是靠“強(qiáng)相互作用力”給捆在一起的。這個(gè)力超級(jí)大,但作用距離特別短。
只要大于這個(gè)作用力的范圍,強(qiáng)力不能把質(zhì)子和中子牢牢地捆住了,這時(shí)候就會(huì)發(fā)生衰變。所以原子核就一定大不了,原子核既然不可能大過(guò)強(qiáng)力的尺度,也就限定了原子序數(shù)的上限。那這個(gè)上限在哪里呢?
這里我們不得不提一位偉大的科學(xué)家:梅耶,她是第二位拿到諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的女性,還參與制造了氫彈。當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn),特定數(shù)量的核子能使原子核特別穩(wěn)定,但搞不清楚為什么。后來(lái),梅耶提出了自己的原子核模型,基于此模型,科學(xué)家建立了穩(wěn)定島模型,并推導(dǎo)出最后一位元素是126號(hào)。
這期間,元素周期表最后一位元素的各種推導(dǎo)預(yù)測(cè)眾說(shuō)紛紜,不過(guò)元素周期表的大小確實(shí)存在上限。隨著質(zhì)子數(shù)增長(zhǎng),內(nèi)層電子會(huì)更難抵擋帶正電的巨大原子核的吸引。當(dāng)最內(nèi)層電子進(jìn)入原子核內(nèi),原子也就不復(fù)存在了。
當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼預(yù)測(cè),元素周期表會(huì)在137號(hào)元素的地方終結(jié)。他的依據(jù)是自己對(duì)帶電粒子間電磁相互作用強(qiáng)度的計(jì)算。然而,費(fèi)曼的預(yù)測(cè)假設(shè)原子核是完美的球形,這一點(diǎn)并不一定正確。相反,被科學(xué)家廣泛接受的是從相對(duì)論的基本假設(shè)中推導(dǎo)出來(lái)的結(jié)果,172號(hào)!
相對(duì)論規(guī)定信息、物質(zhì)、能量不能超過(guò)光速,也就是說(shuō)核外電子的運(yùn)動(dòng)速度不能超過(guò)光速,如果質(zhì)子數(shù)超過(guò)了172號(hào),那原子核和電子之間的電磁力,很可能會(huì)讓電子速度超過(guò)光速。這就和相對(duì)論矛盾了,所以這是不可能的,基于此科學(xué)家推導(dǎo)出了元素周期表中最后一位元素是172號(hào)。