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2006年就發現118號元素,現在還毫無進展,元素到盡頭了?

元素到底有多少種?宇宙中的其它地方有沒有地球上沒有的元素,這都是大家十分關心的話題,畢竟除了月球以外,還沒有什麼物質從別的星球帶回來,這兩個問題有答案嗎?

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門捷列夫的元素週期表

元素週期表是俄國化學家德米特里·門捷列夫在1869年釋出的,不過在門捷列夫以前,早已有科學家試圖對元素的週期特性做一個歸納,但都沒有門捷列夫那麼全面,不過現在的元素週期表和門捷列夫當年釋出的也有不少差異。

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門捷列夫將將元素按原子量橫向或縱向排列,並在元素的化學性質開始出現重複時另起一行,另外還在週期表中的未知元素未知留下空缺,另一個是同族元素應具有相似性質,他會不按原子量的大小去安放元素,並且根據元素的熱容量大膽修正釷和鈾的原子量!

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在後來根據門捷列夫的元素週期表預言的元素被發現,以及鈾和釷的原子量被證實使得門捷列夫的元素週期表被科學界所廣泛接受。1911年盧瑟福發現原子核後,科學家發現元素的整數核電荷數與其在週期表的排名相同,1913年,亨利·莫塞萊在X射線光譜實驗中證實這一發現,確定每個元素的核電荷數,原子的核電荷數等於其質子數,並決定每個元素的原子序數。

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元素和元素之間的差異究竟有什麼決定的?

上文中亨利·莫塞萊發現元素的序號和核電荷數一致,其實就是是質子數,因為組成原子核有兩種粒子,一種是質子,帶正電,一種是中子,而中子不帶電,所以亨利·莫塞拉的發現就決定了元素的屬性!

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決定元素物理和化學屬性的總共有三個要素,第一個是質子數,直接決定元素序號,第二個則是中子數,它會讓元素成為另一種化學屬性幾乎相同的同位素,還有一種則是核外電子數,和元素的質子數一起決定了元素是金屬還是非金屬,是活潑還是不活潑!

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元素是怎麼來的?

所有的元素都是從氫元素轉變而來的,當然氫元素誕生於宇宙大爆炸,這個過程就不展開了,下文主要討論氫如何變成其它元素!

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氫元素只有一個質子,它無法直接結合成兩個質子的氦,需要其中一個質子經過漫長的能量吸收過程變成中子,然後在和質子一起結合成氘,接下來氘才能和氫一起聚變成氦-3,最後氦三和氦三聚變成氦四,外加兩個氫原子!

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這就是太陽上正在發生的過程,以太陽這顆恆星的溫度,最多到碳和氧,不過比太陽大質量的恆星會繼續變成更重的元素,從氦四後的過程如下:

氦-4 → 鈹-8 → 碳-12 → 氧-16 → 氖-20 → 鎂-24 → 矽–28 → 硫–32 → 氬–36 → 鈣–40 → 鈦–44 → 鉻–48 → 鐵–52 → 鎳–56

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其餘的元素在紅巨星內部會透過慢中子捕獲,以及超新星中的快中子捕獲獲得更重的元素,比如黃金和更重的放射性元素等!自然界能大量存在的最大序號元素是鈾(比如錼和鈽在自然界中痕量存在),它最常見的同位素是鈾-235和鈾-238。

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之後的元素都是微量或者是人造元素

有沒有比118號更大的元素?

如何製造重元素?上文說的紅巨星內部的慢中子捕獲和超新星的快中子捕獲就是,它的原理不復雜,一個原子和捕獲中子後,可能不穩定,中子會經過β衰變成質子,最後得到的元素將會變成元素序號+1的新元素,它可以一直累加,但太多的質子和中子堆在一起會不穩定,當然中子數是元素變成放射性同位素的首要原因,這些放射性同位素會衰變。

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當然也可以透過這種手段製造短時間記憶體在的超鈾元素,或者用質子加速器去撞擊另一種原子核,讓兩者聚合在一起形成新的元素,能形成什麼元素那就鬼知道了,只是讓某些組合可能會形成新元素的方向努力,接下來就是花老大的錢去撞擊,產生一丟丟元素!

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這些元素無法穩定存在,大致上元素序號越高,存在的時間就越短,所以後面的人造元素就是小時、分鐘、秒、毫秒級的存在,比如118號元素Oganesson它的半衰期只有,它最穩定的同位素Og-295,半衰期為181毫秒!

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穩定島理論

上文我們說了一個事實,中子是導致原子核不穩定的罪魁禍首,很多穩定的元素的同位素具有放射性,就是中子數過多所致,而質子數過多,也會不穩定,就是高序號元素都是放射性元素!

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但同時還有一個非常有趣的事實,當原子核中的質子和中子數為幻數或者兩者均為幻數時,原子核表現會特別穩定!已經發現的幻數有2(氦)、8(氧)、20(鈣)、28(鎳)、50(錫)、82(鉛)以及126(?),這126號元素是處在放射性元素中的理論穩定元素!

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而118號元素都半衰期已經在毫秒內,但穩定島理論預言126號元素是穩定存在的,所以科學家都在削尖腦袋製造126號元素,但迄今為止,除了118號元素外,還未能再前進一步,甚至預言中的119和120號元素還在天上飛呢!

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當然根據精細結構常數推測出的穩定元素是137號,而以電子不可超過光速理論極限的序號是172號,但這些元素似乎距離我們太遠了,即使是126號元素也還遙遙無期!但我們有理由相信,元素肯定不會止步於118號,只是我們需要更巧妙的方式來製造這些超重元素。