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部的结构,关于这点在另一章再谈(见第七章“粒子” )。在

作者:阿西莫夫 当前章节:2377 字 更新时间:2026-6-28 07:21

讨论元素时最值得注意的是发现放射性元素在发出射线的过程中

会转变为另一种元素——后来叫做嬗变。

居里夫人是第一位研究这种现象的本质的人,她是由于一个

偶然的机会开始这项研究的。当她正在测试沥青铀矿是否含有值

得再提炼的足够铀元素时,她和她的丈夫很惊讶地发现,其中有

几块矿石的放射性甚至比纯铀应该具有的放射性还要强。当然这

意味着在沥青矿里还存有其他的放射性元素。这些未知元素只能

以少量存在,因为一般的化学分析都检验不出来,所以它们必定

有很强的放射性。

最令居里夫妇兴奋的是,他们取得了几吨的沥青铀矿,并在

一个小木棚里建造了他们的工作场所,在极为简陋的条件下,以

极大的毅力驱策着他们前进——为了找出极少量的新元素,他们

继续与那又黑又重的矿物奋斗。在1898年7月,他们分离出放射

性强度为同量铀元素400倍的少量黑色粉末。

这种粉末是一种化学性质与碲元素相似的新元素,因此在周

期表中它应该排在碲的下方(后来它的原子序数被定为84),居

里夫妇把它叫做钋,是以居里夫人的祖国命名的。

但是钋只能解释粉末中的一部分放射性。于是居里夫妇继续

做了更多的研究工作,并在1898年12月,提炼出了一种放射性比

外还要强的物质。该物质含有另一种元素,它的性质类似钡(后

来被置于钡的下方,原子序数为88)。居里夫妇把它叫做镭,因

为其放射性很强。

他们持续工作了4年,来收集足够的纯镭以便能够了解它。

后来居里夫人在1903年把她的研究写成提要,作为博士论文。这

也许是科学史上最重要的一份博士论文,她也因此赢得了两项诺

口尔奖。居里夫人和她的丈夫以及A.H.贝克勒耳因研究放射性

而共同获得 1903年的诺贝尔物理学奖; 1911年时,居里夫人又

因发现钋和镭而单独获得诺贝尔化学奖(因为她丈夫在1906年因

车祸丧生了)。

钋和镭比铀和钍更加不稳定,换句话说,就是更具放射性,

每秒有较多的原子衰变,寿命极短。事实上,宇宙里所有的钋和

镭应在大约100万年里便全部消失掉。但为何在有几十亿年的地

球上仍然可以找到它们呢?答案就是针和镭在铀和钍衰变成铅的

过程中会继续形成。不论在哪里找到铀和钍,同样也可以发现少

量的钋和镭,它们是在铀和钍最终衰变成铅的过程中的中间产物。

通过对沥青铀矿的仔细分析和对放射性物质的深入研究,在

铀和钍衰变成铅的过程中发现了其他3种不稳定的元素。1899年,

戴柏伦接受了居里夫妇的建议,在沥青铀矿中寻找其他的元素,

后来他找出一种叫做锕(源于希腊文“射线”)的元素,此元素

的原子序数最后定为89。翌年,德国物理学家多恩证实在镭衰变

时会产生一种气体元素:放射性气体在当时还是一种新的东西。

最后此元素被命名为氡(源自它的化学近亲镭和氩),原子序数

为86。1917年,两个不同的小组——德国的哈恩和迈特纳以及英

国的索迪和克兰斯顿——从沥青铀矿中分离出新元素91,命名为

镤。

     寻找遗漏的元素

到1925年,周期表中被确认的元素已有88种——其中有81种

稳定元素和7种不稳定元素。这样寻找4种遗漏的元素(即第43号、

61号、85号和 87号元素)就十分迫切了。

因为从原子序数84~92的所有已知元素都具有放射性,科学

家们很有信心地预测,85号和87号同样也具有放射性。另一方面,

43号和61号由稳定元素包围着,又似乎没有理由预测它们本身不

是稳定的,因此它们应在自然界中找到。

第43号元素,正好位于周期表铼元素之上方,预测和铼具有

相似的性质并且可以在同样的矿物中找到。事实上,发现铼元素

的诺达克、塔克和柏格小组相信,他们已检验出与元素43同样波

长的X射线。所以他们宣布,他们也发现了43号元素,并命名为

masurium,是以东普鲁士的一个区域来命名的。然而他们的鉴定

并未受到肯定:在科学上,一项发现至少要有另一位研究者加以

证实,否则就不算是一项发现。

1926年,伊利诺大学的两位化学家宣布,他们已经在含有其

邻近元素( 60和 62)的矿物中,找到元素61,他们把这种发

现物命名为illinium。同年,一对意大利化学家在佛罗伦斯大学

认为,他们已经分离出相同的元素并命为florentium。但是这两

组化学家的工作都没有得到其他化学家的证实。

数年后,一位亚拉巴马工程学院的物理学家,使用一套他自

己设计的分析法,报告说他已找到少量的元素87和85;他称之为

virginium和alabamine,是分别根据他的祖国及州名来命名的。

但这些发现也都没有得到证实。

后来事实证明上述元素43号、61号、85号、和87号的“发现”

是错误的。

这4种元素中,第一个被确认的是43号元素。因发明回旋加

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