7.95号到100号元素
94号元素被发现以后,人们仍致力于寻找后面的“超钚元素”。科学家们用人工方法陆续制得了镅、锔、锫、锎等元素,它们在自然界中都是不存在的。
1944年,西博格、詹姆斯和吉奥索用质子轰击钚原子核,首先制得了第96号元素,并将其命名为“锔(Cm)”,以纪念居里夫妇(锔Curium在希腊文中是“居里”的意思)。
锔是银白色的金属,具有很强的放射能,它射出来的巨大能量可使锔的温度升高到1000℃。因此,锔被用做人造卫星和宇宙飞船中的热源。
锔的同位素共有8种,其中寿命最长的是锔245,半衰期在500年以上。锔是裂变物质,可用做制造有特殊用途的超小型原子反应堆和原子弹的原料。
1945年,西博格、詹姆斯、汤普森和吉奥索又制得了第95号元素,使用的是与发现96号元素同样的方法。他们将95号元素命名为“镅(Am)”,镅(Americium)在希腊文中是“美洲”的意思,用来纪念发现地美洲。
镅和锔一样,是银白色金属。镅质地柔软,可拉成丝,也可压成薄片。镅有10种同位素,镅243寿命最长,大约可存在1万年。镅242是能够发生裂变,可用来制造超小型原子反应堆和原子弹。
中国曾用人造镅241成功制成了离子感烟警报器。镅241会自动放出α射线,科学家们于是利用这一特点将其做成电离室,用来电离空气,形成离子电流。如有火灾发生,电离室中就会有烟雾飘入,使离子电流发生变化,致使与之相连的警报系统发出警报。这种报警装置有很多优点:体积小,对环境无污染,灵敏度高。除此以外,镅241还可用来制造监测温度、毒气等的仪器。
人造元素基本上都可以放出射线,可用做良好的辐射源。例如,镅241可放出γ射线,作为γ射线源,用来测定痕量元素和分析溶液等。
1949年,美国科学家汤普森、吉奥索和西博格成功制得了第97号元素。他们是借助美国加利福尼亚贝尔克利城的回旋加速器,轰击镅241而制得新元素。新元素被命名为“锫(Bk)”,取自Berkeley,
锫也属于放射性金属元素,寿命很短,到目前为止已知的锫同位素的半衰期都不超过几小时,因此很难找到它的应用价值。
1950年,美国科学家汤普森、小斯特里特、吉奥索和西博格在加利福尼亚州用阿尔法粒子轰击锔242,制得了第98号元素,他们将其命名为“锎(Cf,Californium),取自Californa。
锎共有11种同位素,其中的锎249、锎251、锎252、锎254最为重要,最引人注目的又属锎252,它可用做强中子源。每1微克(1微克= 0.000001克)锎252在原子核裂变过程中每秒钟能自动释放出1.7亿个中子,同时放出大量的热。
锎252还是很好的核燃料。只要有1.5克,就能爆炸。这也就是说,只要有绿豆大小的锎,就可以制造微型原子弹。
锎246的半衰期只有35小时,而锎252的半衰期却长达2.65年。锎252是一种天然的中子源,它能自动释放出大量的高能中子,是任何反应堆都无法匹敌的。最近发展起来的一种无损检验方法就是中子照相,它既可以检查机械部件的内部有无缺损,又可以用做医院临床诊断,清晰度比X光照相辨别率还要高。
前面已经说过,锎252是天然的中子源,我们可以利用这一点将其用于中子活化分析。这是一种灵敏而迅捷的物理分析法,只需要几分钟就可以分析出一百万分之一到一亿分之一克的痕量元素。这种方法经常被用于考古工作,它可以判断古代文物的年代和其他特征,并且对古物不会产生损害。
除了中子活化分析,锎252中子源还可用来测定石油油井出油层和水层的界面,也可以测量土壤湿度、地下水的分布等情况。英国、日本等国已开始利用中子进行癌症治疗,其疗效要好过X射线和γ射线。
世界上最昂贵的金属非锎莫属。其价格以微克来计算:每0.1微克锎价值100美元,每克锎则价值10亿美元。这是因为,制造锎的工艺相当复杂,成本昂贵,而产量却极少,目前世界上每年制的锎只有几克。因此,锎在应用上就受到了限制。
人们仍没有停止寻找“超钚元素”。在一次爆炸试验中,人们偶然发现了第99号和100号元素,这两种元素在当时还没有被人工制出来。这次爆炸试验是在1952年11月,美国利用氘聚变成氦时所释放的巨大能量,在太平洋马绍尔群岛的一个珊瑚岛上空爆炸了第一颗氢弹。这次爆炸的威力十分巨大,相当于1000万吨TNT炸药,是在广岛爆炸的那颗原子弹的500倍,以至于整个小岛几乎都被炸毁了。
科学家从附近的爱尼维托克环形岛上收集了约1吨的珊瑚,对其进行了大量的化学处理,从中分离出了微量的锿253同位素(第99号元素)和镄255同位素(第100号元素)。
1952年,美国的吉奥索等成功制得了“锿(Es)”元素,之所以命名为锿,是因为锿(Einsteinium)的原意即“爱因斯坦”,以此来纪念这位伟大的美国科学家。
1953年,美国的吉奥索等人又成功制得了“镄(Fm)”元素,镄(Fermium)取自“费米”,以此来纪念这位意大利科学家。
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