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还会有新元素吗

时间:2023-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:至于地球上到底有多少元素,还会不会发现新元素,这是几代化学家一直在思考的问题。在化学家寻找新元素的手段中,有化学分析,也有光谱分析。两个月以后,科学家确认这是一种新元素,命名为氦。从这张表上看,其中有好几个空位,也就是说,还有元素尚未被发现。这真是天才的预言,门捷列夫不仅说出了还有未发现的元素,而且说出了这些新元素的性质。自然界只有92种元素。

还会有新元素吗

写作文描写景物的时候,往往会使用形容的词语:“青山绿水”、“黑土地”、“清新的空气”、“高楼大厦”……无论用尽了华丽和朴实的词藻,也难以说尽世界的多样性和物质的多姿多彩。先哲在观察周围世界时,领悟出一个道理:复杂的现象中包含着简单的因素,千差万别的物质,只是由几种基本元素组成的。

我国古代,认为世上的万物都是由金、木、水、火、土构成的。金是金属,除了黄金,还包括铜和铁等等;木,包括花草树木,而且都是从土里长出来的……这叫“五行”。

古希腊不说五行,认为世上有4种元素:水、空气、火、土;古印度的说法有不同,认为4种元素是:地、水、火、风。

不论五行、4种元素的说法各有不同,但是,中国人、古希腊人、古印度人都认为存在着少数几种元素,复杂的世界是由元素构成的。

近代科学兴起以后,科学家也承认万物是由元素构成的,不过不是古人说的那4种或5种。比如说“水”吧,古人以为水是不可分的,近代化学家知道,水还可以分解,不是元素;空气是多种气体的混合物,也不是元素。

于是,必须回答两个问题:什么是元素?有多少元素?

今天对元素的看法是:元素是同类原子的总称,氢元素就是所有氢原子的总称。说得更详细一点,是说同一种元素原子核内的质子数相同。氢的原子核内都只有一个质子,如果有两个质子,那就不是氢了。

至于地球上到底有多少元素,还会不会发现新元素,这是几代化学家一直在思考的问题。在思考中不断有新发现,新的发现又引起新的思考,经历了一个漫长的过程。

古人花了几千年的时间,到18世纪末,才有20多种元素的身份被确定下来,其中像金、银、汞、铜、铁等元素,人们频繁地使用过,原先却不知道它们就是元素。

在19世纪、20世纪这200多年中,化学家应用各种手段去搜寻元素,出现了许多发现元素的故事。

1811年,在法国化学家库尔特瓦实验室里,一只公猫闯了进来,撞倒一瓶硫酸,硫酸流出来,流到了装有海藻灰溶液的盆里。化学家正想去惩罚那只闯祸的猫,却被盆中的奇特现象吸引住了:盆里升起一缕缕紫色的烟雾。这是一种化学反应!偶然的现象引起了他极大的兴趣,再次重复这个过程,又看到了紫色的蒸气。把紫色的蒸气收集起来,得到了一种晶体。分析后确定,这是一种新元素:碘。

在化学家寻找新元素的手段中,有化学分析,也有光谱分析。每一种元素在激发成气体状态后,通过分光镜都会产生独特的光谱。钾蒸气的光谱是两条红线、一条紫线;钠蒸气有两条靠得很近的黄线……已经知道的元素,光谱非常明确,容易辨认。如果发现从未见过的光谱,那就是一种尚未发现的新元素。1868年,天文学家分析太阳光的光谱,发现了一条明亮的黄线,就是未见过的光谱。两个月以后,科学家确认这是一种新元素,命名为氦。因为首先是从太阳中发现的,氦又称为“太阳元素”。

到了19世纪,发现的元素多了起来,化学家反倒有点迷茫。每个元素都有自己的性质,各种元素的性质各有不同,它们之间有什么联系,应该去寻找元素性质的某种规律。

面对不断发现的新元素,化学家想到了为化学元素排排队,就像学生排队那样,从小到大地排。元素怎么分大小?曾经采用过比较原子量大小的办法,而现在采用的办法是以原子序数为准,氢原子核只有一个质子,它就是1号,原子序数为1;氦原子核里有两个质子,它就是2号,原子序数为2……

19世纪后半叶,俄国化学家门捷列夫分析了当时已发现的63种元素,发现元素之间的关系,除了可以按原子量大小排队以外,它们的化学性质还呈现周期性的变化,排出了著名的元素周期表。从这张表上看,其中有好几个空位,也就是说,还有元素尚未被发现。根据元素周期表的理论,门捷列夫发出预言,还存在着尚未发现的元素:类铝、类硼、类硅……

这真是天才的预言,门捷列夫不仅说出了还有未发现的元素,而且说出了这些新元素的性质。门捷列夫的同事——俄国科学家不仅不相信,而且大加讽刺,他们只承认已存在的物质,不承认不知道、不存在的元素,把门捷列夫的研究说成是在研究鬼怪。

那些科学家把尚不知道的元素说成“鬼怪”以后,却不得不承认1875年发现的新元素“镓”正是“类铝”;1879年发现的“钪”正是“类硼”;1886年发现的“锗”正是“类硅”。

寻找新元素的研究仍在不断地进行着,到了20世纪的40年代,已经找到了第92号元素铀。铀处在元素周期表的最后一个位置,周期表中除了4个空位以外,其他元素从1号到92号都找到了。自然界只有92种元素。

没想到,新发现不断出现。在1937年到1945年之间,原来周期表上的4个空位都已填满,表上的92种元素全部到位。可是,在1940年,科学家在迴旋加速器中用中子轰击铀原子的时候,意外地发现了第93号元素“镎”。

“镎”是海王星的意思。因为“铀”是天王星的意思,天王星以外是海王星,照这样推下去,海王星以外,还应该有一颗冥王星,果然又发现了第94号元素钚。

化学元素到底有多少?

不同时期有不同的答案。年代远的不说,年代近一些的答案是92个,也就是填满周期表。好了,现在已经超出了周期表,数目在不断变化:

50年代出现了100号、101号元素;

60年代出现了103号、104号元素;

70年代出现了106号、107号元素……

什么时候新的元素出现了不再一一列举,只说一个最新消息:1999年出现了118号元素。

也许在20世纪结束时可以回答:化学元素有118个。可是,到了2l世纪这个答案会变吗?

肯定会有变化。于是,不必去追问化学元素到底有多少,而是把问题转化一下,变成化学元素是无限多吗。

有一种答案说,不是无限多,数目是有限的,也许到170号就会终止,也许在210号终止,也许在170~210之间。

等着瞧吧。

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