“超重元素”存在吗

“超重元素”存在吗

1869年2月，俄国化学家门捷列夫（1834—1907年）将当时已发现的63种元素列成第一个周期律图表后，人们“按图索骥”，找到了一个又一个未知元素，一一填补了门捷列夫周期表遗留下来的空格。100多年来，人类寻找新元素的兴趣乐此不疲，已使元素周期表日臻完善，至今已发现108种元素。然而，元素难道不存在界限？元素周期表难道是有始无终的吗？

早在20世纪30～40年代，就有人提出：第92号元素铀是不是元素周期表的终点？能否用人工方法合成92号以后的“超铀元素”呢？其实，为了填满92号元素前面的空格，1937年至今的70年时间内，人类平均以每两年合一种元素的速度陆续合成了将近20种“超铀元素”，使得元素周期表的尾巴越伸越长。面对这100多种元素，人们又提出了几十年以前的老问题：元素周期表是不是到了头？还会出现新的“超重元素”吗？

有人预言，105号元素是周期表的边界，理由是随着核电荷数的增加，原子核内质子间的排斥力会与“数”俱增，超过核子之间的结合力，由此引起核分裂，使元素蜕变了。可是事实上，人们已经合成了109号以前的所有元素（108号未合成），冲破了这一论断。同时，科学家们还发现，随着核电荷数的增加，“超铀元素”的稳定性在急剧降低，例如，它们几乎都是放射性元素（108号未合成）寿命越来越短，104号元素的α半衰期为70秒，105号为40秒，106号为0．9秒，107号仅为2微秒，照此推算，如果今后制得110号元素，它的半衰期最多也只有10^－10秒，既难制得，又难鉴定。难道元素的未来命运真的走进了山穷水尽的死胡同吗？

1969年，理论物理学家率先闯入了“超重元素”这一“禁区”，他们根据原子核结构的壳层模型理论，并结合“幻数”的稳定结构，统计了各种原子核的稳定性规律，提出了所谓“超重核稳定岛”存在的假说，指出具有2、8、14、28、50、82、114、126、184等这些“幻数”的质子或中子，能够形成比较稳定的原子核，元素的稳定性并不一定随着原子序数的增加而“每况愈下”。在可能存在的“超重核稳定岛”示意图中，格线代表质子和中子的“幻数”，“半岛”是由已知核所组成的稳定区域。“半岛”上，大部分地区为“幻数岭”，另有两座以镍、铅为顶峰的“幻数山”；“半岛”外是茫茫的不稳定“海洋”。与“半岛”隔“海”相望的，可能存在一座“超重核稳定岛”，这个“稳定岛”以质子数114，中子数184为顶峰。著名物理学家李政道曾经设想，这一批“超重元素”的存在，同现有的100多种元素比起来，其数目甚为可观。若把它们比喻为一大“洲”，那么现有元素反而显得像个“岛”了。

提出假说是一回事，实验验证又是另一回事。为了找到这些蔚为壮观的“超重元素”，科学家们飞上月球、潜下海底，当然也忘不了去光顾高能量的同步质子加速器，真可以说是“八仙过海，各显神通”。有人预言了某些“超重元素”的物理性质和化学等号元素；也有人报道在陨石中存在114号元素；更有人设计了合成110、112、114、116等号元素核反应的种种方案。至今，“超重元素”究竟存在不存在，仍是现代化学科学中的一大谜案，有待未来的科学家们作出进一步的判断。

种种迹象表明，“超重元素”是否存在之谜的揭开并非空中楼阁，而是指日可待的。一旦实验证实了存在“超重元素”，它们将如何到元素周期表中去“安家落户”呢？科学家们也已排出了各种形式的“未来元素周期表”，其中之一是将87～118号元素安排在第七周期；第八周期将包含从119～168号元素，共50种，其中8种为主族元素，10种为副族元素，其余的32种元素则组成一个超锕系元素，列在周期表锕系元素的下面。

超重元素的前景如何呢？人们期待着早日揭开谜底。