超鈾元素(化學元素系列)

原子序數大於92（鈾元素）的元素統稱超鈾元素。又叫鈾後元素。

超鈾元素大多都是由人工核反應發現和製取的，只有極少的超鈾元素存在於自然界。至今發現的超鈾元素有27種。超鈾元素大都是不穩定的人造元素，它們的半衰期很短，這給人工合成這些元素帶來困難。

基本介紹

• 中文名：超鈾元素
• 外文名：transuranic
• 定義：原子序數大於92（鈾元素）的元素

說明

1．僅在氟碳鈰鑭礦中發現有微量的鈽244，在鈾礦中發現微量的鈽239和鎿237。

2．從93號鎿到97號錇都已製得單質。它們都是銀白色的脆性金屬，易溶於

稀酸，超鈾元素有多種價態。

3．科學家對超鈾元素提出穩定島的假說，預言在原子序數114兩側（110～126）能發現較穩定的新元素。

發現歷程

鈾的發現

尋找“超鈾元素”的工作，實際上早在1934年就已開始了。這一年，費米在義大利發現，當他用一種新發現的，被稱為中子的亞原子粒子來轟擊一種元素時，經常會使被轟擊元素轉變為原子序數比它大1的元素。既然如此，是不是能夠使鈾轉變成第93號元素——一種在自然界中不存在的人造元素呢，費米的小組於是著手用中子來轟擊鈾，他們獲得了一種產物，他們以為他們所獲得的產物無疑是第93號元素，並稱之為“鈾X”。

1938年，費米由於他在中子轟擊方面的研究而獲得了諾貝爾物理學獎。他的這項發現的真正意義，或者說這項發現對人類將會產生的後果，人們當時甚至連想也沒有想過。正像另外一位義大利人哥倫布一樣，他所發現的雖然並不是他本來想找的東西，但重要性則遠遠超過他當時所能想像到的。

在這裡只要指出一點就夠了：在人們循著一些虛假的跡象進行了一系列追索以後，終於發現，費米所做的這個實驗實際上並不是“製成”了一個新元素，而是把鈾原子分裂成大致相等的兩半。但當某些物理學家在1940年著手研究這種過程時，第93號元素卻像是他們實驗的一個偶然收穫而突然出現了。

鎿和鈽的發現

在用中子轟擊鈾時出現的好些元素當中，有一種起初無法證認的元素。這使加利福尼亞大學的麥克米倫開始認識到，裂變中釋出的中子很可能已經像費米曾經希望會發生的那樣，使某些鈾原子轉變為原子序數更高的元素了，而且麥克米倫和物理化學家艾貝爾森能夠證明，那個未被證認出來的元素實際上就是第93號元素。證實這個元素存在的證據是它在放射性方面所具有的特點，這是後來新發現的所有元素的一個共同點。

麥克米倫認為，很可能還有另外一種超鈾元素和第93號元素混在一起．後來，化學家西博格同他的合作者沃爾和甘迺迪很快就證實了事情確是如此，並指出這個元素就是第94號元素。

第93和第94號元素分別被命名為鎿和鈽。後來發現，它們也在自然界中存在，因為人們後來在鈾礦石中發現了痕量的鎿和鈽。這樣一來，鈾這個元素就不再是最重的天然元素了。

鎇和鋦的發現

後來，西博格以及加利福尼亞大學的一個研究小組繼續得到了一種又一種超鈾元素。他們在1944年通過用亞原子粒子來轟擊鈽的方法，得到了第95和96號元素，並分別把它們命名為鎇和鋦，後者是為紀念居里夫婦而命名的。

錇和鐦的發現

在他們制出了足夠數量的媚和鋦以後，他們又對這些元素進行轟擊，並先後在1949年和1950年成功地獲得了第97和98號元素。他們把這兩種元素分別命名為錇和鐦。1951年，西博格和麥克米倫由於這一系列成就而共同獲得了諾貝爾化學獎。

鑀、鐨和鍆的發現

第99和100號元素則是在一種更加戲劇性的場合下發現的，它們是1952年11月第一顆氫彈在太平洋上空爆炸時出現的。儘管它們的存在早巳在爆炸碎片中被檢測到，但是直到加利福尼亞大學的研究小組1955年在實驗室中獲得了小量這兩種元素以後，它們才得到確認，並被分別命名為鑀和鐨，前者是為了紀念愛因斯坦，後者則是為了紀念費米，因為他們兩人都在這以前幾個月去世了。後來，這個研究小組又對小量的鑀進行了轟擊，並獲得了第101號元素。他們把這個元素命名為鍆，以紀念門捷列夫。

鍩的發現

接著，加利福尼亞大學又和瑞典的諾貝爾研究所合作，在這個基礎上向前邁進了一步。諾貝爾研究所進行了一種特別複雜的轟擊，產生了小量的第102號元素，這個元素被命名為鍩，是以諾貝爾研究所的名字來命名的，但是這項實驗沒有得到確認。後來又有人用別的方法、而不是用諾貝爾研究所最先介紹的方法獲得了這個元素，因此，在鍩被正式公認為這個元素的名稱之前，曾有一段時間的拖延。

鐒的發現

1961年，加利福尼亞大學的一個研究小組檢測出第103號元素的一些原子，並把這種元素定名為鐒，這是為了紀念勞倫斯，因為他是不久前去世的。

後來，蘇聯弗廖羅夫所領導的研究小組報導說，他們在1964年和1967年分別獲得了第104號和第105號元素 ，但是他們用來產生這兩種元素的方法並沒有得到確認。後來，美國吉奧索領導的研究小組用別的方法產生了這兩種元素。

這樣，在誰先發現這兩種元素的問題上，就發生了激烈的爭論，兩個研究小組都宣稱它們有權為這兩種元素命名。國際純粹與套用化學聯合會為解決命名爭執問題，自1971年以來，曾多次開會討論，均未解決。為此，該聯合會無機化學組於1977年8月正式宣布以拉丁文和希臘文混合數字詞頭命名lOO號以上元素的建議。據此，104號元素的英文名稱為unnilquadium，符號Unq；105號元素的英文名為unnilpentium符號Unp。

不過競爭還沒有結束，1974年弗廖羅夫的研究小組用加速器加速的鉻離子轟擊鉛靶，反應合成了質量數為259的106號元素的同位素。幾乎同時，美國的吉奧索用加速器加速的氧離子轟擊259微克的鐦靶，反應合成了質量數為263的106號元素的同位素，並用測量263衰變鏈子體的方法進行了鑑定。

1976年弗廖羅夫的研究小組用加速器加速的鉻離子轟擊鉍靶，合成了質量數為261的107號元素的同位素，並用測量261的衰變鏈子體的方法進行了鑑定，這一回蘇聯人領先了。後來，1981年聯邦德國達姆斯塔特重離子研究所的明岑貝格等人用加速的鉻離子轟擊鉍靶，合成了質量數為262的107元素的同位素。實驗期間，他們每天能獲得2個來自262衰變的α粒子，總共觀察到6個計數。

1982年明岑貝格的科學小組用加速器加速的鐵離子轟擊鉍靶，合成了質量數為266的109號元素的同位素。在長達一星期的轟擊合成實驗中，只獲得了一個新元素原子；在266合成後千分之5秒時射出了具有11.10兆電子伏能量的α粒子。他們就是利用這唯一的事件，成功地用四種不同方式進行了鑑定，尤其是用測量266的衰變鏈子體的方法確證109號元素的合成。

108號元素的發現晚於109號元素，1984年明岑貝格等再次用加速器加速的鐵離子轟擊鉛靶，反應合成質量數為265的108號元素的同位素(或266)。總共記錄了三個265(或266)原子，其壽命測定值分別為：24、22、34hs，並通過測量265的衰變鏈子體的方法，確證108號元素的合成成功。此後至今，再沒有新的元素被發現或合成出來。

大致方法和現狀

自1940年發現第一個超鈾元素鎿(Z93)以來，至今已合成出直到Z112的超鈾元素。隨著Z的增加，超鈾元素的半衰期越來越短。較輕的超鈾元素(從Z93鎿到Z100鐨)可以用中子反應(反應堆或核爆炸)獲得。Z>100的元素要用耗費巨大的加速器重離子轟擊採制備，經過許多天的輻照，每次只能獲得幾個甚至1個原子。利用快中子引發或加速器嬗變使超鈾元素鎿、鎇和鋦裂變成為短壽命核素以消除長壽命超鈾元素。

在攀登超鈾元素這個階梯時，每登上一級都此前一級更為困難，原子序數越大，元素就越難收集，並且也越不穩定。當達到鍆這一級時，對它的證認已開始僅靠十七個原子來進行。好在輻射探測技術自1955年起已經非常高超。伯克利大學的科學工作者在他們的儀器上裝上了一個警鈴，每次只要有一個鍆原子產生，在它衰變時放射出的標識輻射就會使警鈴發出很響的鈴聲，來宣告已經發生了這樣一件事。

從門捷列夫正式提出元素周期律，到1984年合成108號元素的一百多年的時間裡，人們發現或合成了46種元素，每一種元素的發現都證明了門捷列夫的理論的正確性。而且它促使人們去研究元素周期性所包含得更深層次的理論根據，從而引導人們進入了原子的世界。