平凡人
第11楼2010/12/20
接下来是一段辉煌的时期,活性大的硷金族、硷土金族元素,由于化学提鍊技术的进步相继被发现了,而这些金属的发现几乎都归功于一人—英国的大卫。1807年他以电解食盐的方法发现地壳中第六丰富的钠,与第七丰富的钾。1808年,发现第五丰富的钙,第八丰富的镁,以及锶、钡。另外,他还和给吕萨克等共同发现了硼。无放射性的IA、IIA族共有10个元素,他个人发现了6个。
接着1811年,发现碘,1817年,发现现在原子炉中用来吸收中子的镉(Cd),最轻的固体金属元素锂,及用做光电管的硒(Se)。硒是柏济利阿斯发现的,他在1823年又发现了地壳中存量次丰的元素硅。接着1826年发现唯一的液态非金属—溴,1827年发现连素人工製法的重要瑞典化学家味勒,发现了地壳中存量第三丰富,今日重要性仅次于铁的金属铝。次年1828年,味勒又在绿玉矿中发现了铍,同年,柏济利阿斯发现可代铀的重要稀土金属元素钍(Th)。1830年发现钒(V)。这是一个丰收的时期,发现了许多重要的元素,它们的存量虽不见得稀少,但因活性太大了,化学技术没有达到一个相当水准,是无法发现他们的。至1830年,人类所知元素已增加到55种。
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第13楼2010/12/20
当被发现之元素愈来愈多、愈杂,有些科学家即开始对这些元素加以有系统的分类和整理,其中成就最大的当然就是俄国科学家门得列夫。1869年,他把当时已知元素63个,依原子量排列,发现元素性质有一定的週期性,而创用了週期表。週期表的发明,使化学踏上了新的里程,它为各元素编排了次序,给了各元素固定的地位。它告诉人们还有那些可能发现的元素,也使科学家们不必殚精竭智,虚耗精力,去盲目的探索一些不可能存在的元素。门得列夫为週期表中留下的空位,预言了三种元素的存在,果然在数年内,这些元素一一被找到了,而且性质与门得列夫的预言完全吻合。它们是31号的镓(Ga,1875),21号的钪(Sc,1879),及32号的,第一个被用为半导体的锗(Ge,1886)。
这期间还有一些罕见的元素出现,全是镧系稀土金属,钐(Sm,1879)、钬(Ho,1879)、铥(Tm,1879)、钆Gd,1880)、镨(Pr,1885)、钕(Nd,1885)、镝(Dy,1886)。至此,人类已知的元素已达73种。馀下的镧系稀土金属,最活泼的铕(Eu)发现1896年,最后的两个,镱(Yb)和镏(Lu)发现于1907年。
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第15楼2010/12/20
1894年,当英国名科学家瑞雷(1904年诺类尔物理奖得主)和拉姆塞(1904年诺贝尔化学奖得主)对氮气做精密定量分析时,发现由空气中所得氮气,STP下密度为1.2572g/l,而由化学方法製得的氮,密度为1.2505g/l,二者间约有0.5﹪之误差。在分光分析后,终于证实了空气中的不活泼成分并非仅有氮一种元素,而还含另一更不活泼的新元素—氩。更进一步的精密定量,他俩次年1895年又发现了氦。1898年,拉姆塞和却佛斯再发现了氖、氪和氙。钝气虽然一向就存在空气中,但以他们孤高的性格和稀少的存量,竟然比其他气体慢了一百二十馀年,迟至近二十世纪才为人所发现,真是异数!钝气的发现改写了週期表,也使人类对于元素原子之电子组态,有了豁然贯通的了解,其意义实在非比寻常。
另一件大事,放射线的发现,对物理、化学界来说,无异是晴天霹雳,它打破了传统的观念,动摇了基础稳固而深厚的古典物理,带领人类走向一个崭新的知识领域。
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第16楼2010/12/20
1895年,德国仑琴在探讨阴极射线时,发现了X光,两个月后,法国的贝克勒(第三届诺贝尔物理奖得主)由一包能使包着的底片感光的铀盐,意外的揭开了自然界中放射线的奥秘。为了探究放射线的来源,世界唯一得过诺类尔物理奖及化学奖的波兰伟大女科学家居里夫人,从1896年间始分析沥青铀矿的成份。经过两年刻苦渗澹的工作,终于1898年先后发现了世界上最稀少的自然元素钋(Po)及第一个用于癌症治疗的放射性元素镭。这两种放射性元素的发现,预示了另一个时代的来临,元素的发现又进入了一个新的阶段。1899年,居里夫人的同事狄比恩在沥青铀矿中又发现了世界上第二稀少的元素锕(Ac),1900年,多恩发现了镭放射后产生的钝气最重的气体元素—氡。1917年,原子能之父哈恩(1944年诺类尔化学奖得主)跟梅特纳二人一起发现了第三罕见的元素镤(Pa)。以上这五种都是自然界存在的放射性元素,1923年,发现奇妙的铪(Hf)。1925年,发现熔点之高仅次于钨的铼(Re)。至此,自然界中存在的88种元素,总算完全被人类找到了。
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第17楼2010/12/20
八、人造元素的制取
1914年,美国年轻科学家莫斯莱,由元素特性X射线波长决定了原子序后,各元素的排行与地位进一步得到了确定,但是,自然界存在的88种元素中,原子量最大的铀,原子序却是92而非88,表示在92号以前尚有四种元素不存在自然界中。它们必须用原子核人工转变技术方可制得。
1919年,英国拉塞福(1908年诺贝尔化学奖得主)首先完成了以a粒子撞击氮原子核而产生氧,1932年,查兑克(1935年诺贝尔物理奖得主)首先用中子为射弹来轰击原子序42的钼原子核,而得到了原子序43的新元素,这是以人工方法所制造出来的第一个人造元素,就命名为Technetirm,中名为鎝(Tc)。第二次世界大战爆发那年1939年,曾做过居里夫人助手的佩蕾女士由锕製得最活泼的硷金属鉣。1940年,席格由铋制得第五个卤素厄。1947年,最后一个自然界不存在的稀土元素钜(Pm)也被制得了,周期表92号以前终于完满无缺。
1940年,在美国柏克莱的加州大学,一群科学家以庞大的经费,昂贵的高能仪器、精密的尖端技术,用高速粒子撞击原子核产生蜕变的方法,开始了一连串伟大的发明,一连製造了13个人造的超铀元素—就是原子序大于铀,由93号到105号的元素。这些科学家包括同得1951年诺贝尔化学奖的麦克米伦和西堡、亚柏森、汤普森、吉欧索等名科学家。1940年发现錼、钸,1944年发现鋂、锔,1948年发现铫、鉲,1952年发现鑀、镄,1955年钔,1957年若,1961年铹,1969年拉,1970年罕,但最后两个虽有报告,至今迄未得到正式证实,因此连命名也尚未确定。
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第18楼2010/12/20
九、未来的展望
以上就是目前週期表上105个元素发现的经过。按理论说,原子序更大的新元素应可由原子人工转变的方法继续製得,但以目前的科学技术,若没有发生革命性的突破,则数年内似乎尚无法产生新元素。一方面实验仪器、设备所费甚昂,动辄数亿美元,一方面原子核大的原子太不稳定,其存在的观察与证实颇有困难,故十年来,连最后二个新元素也无法加以肯定与确认。或许,105对人类已是一个极限,再不可能有进一步的发展了也不一定,不过,人类的历史尚未结束,人类科学也还日新月异的在进步着,将来会有何发展,实难加以论断哩!
* 后记:本文完成当时已经定桉的元素仅有103个,但时至今日十数年过去了,科学果有令人意想不到的进展。目前人类已知的元素,已增加到109个。从104号到109号,分别是波、都、拉、希、黑、麦。另外还有两个已有报告,只是仍待证实与认定。