這4種失蹤元素的半衰期都比較短,在自然界存在極少,甚至絕跡了。人們長期找不到它們,就不奇怪了!
人們發現,對於那些會自動破裂的穩定的原子核,也可以用人工的方法去打開它,從而使一種元素變成另一種元素。這就是人工核反應。最早,人們用放射性物質放射出的a粒子作為“炮彈”,去轟擊原子核,實現了人工核反應。後來,還使用了其他種類的“炮彈”——質子。中子、氘核,還使用了各種粒子加速器,來增加“炮彈”的威力。
1937年,意大利化學家西格雷和佩裏埃用能量約500萬電子伏特的氘核去“轟擊”第42號元素——鉬,第一次製得了第43號新元素。他們把這新元素起名為“锝”(Tc)。锝(technetium)的希臘語(Technetos)意思是“人造的”。
锝,成了第一個人造的元素。它製得的數量極少,總共才一百億分之一克。還發現,這個新元素的性質同錳有些相似,而同錸更相似。
1938年,西格雷和美國科學家西博格共同發現半衰期約200000年的锝的同位素。現在,用各種核反應製得了20種锝的同位素。Tc99同位素具有最長的半衰期,長約220000年。現在,每年能製得幾百公斤锝。
锝並沒有真正在地球上消失,人們發現在大自然中,也有微量的锝存在。
1949年,美籍中國女物理學家吳健雄和西格雷在鈾的裂變物中也發現了锝。據測定,一克鈾全部裂變以後,大約可取得26毫克锝。
锝是銀白色閃光的金屬,具有放射性。它熔點高達2200℃,很耐熱。锝在-265℃時,電阻會全部消失,變成一個沒有電阻的金屬。锝在酸中溶解度很小,人們常用它來做原子能工業設備中的防腐材料。
地球上最少的元素
1940年,第85號元素也發現了,命名為“砹”(At)。砹(Astatium)的希臘文意思是“不穩定”。
砹的發現者、意大利化學家西格雷遷居到美國,他和美國科學家科裏森、麥肯齊在加州福利亞大學用“原子大炮”——回旋加速器加速氦原子核,轟擊金屬鉍209,製得了第85號元素——“亞碘”,就是砹。
砹是一種非金屬元素,它的性質同碘很相似。砹很不穩定,它剛出世8.3小時,便有一半砹的原子核已經分裂變成別的元素。
後來,人們在鈾礦中也發展了砹。這說明在大自然中,存在著天然的砹。不過它的數量極微,在地殼中的含量隻有10億億億分之一,是地殼中含量最少的元素。據計算,整個地表中,砹隻有0.28克!
砹是鐳、錒、釷這些元素自動分裂過程中的產物。砹本身也是放射性元素。
砹在大自然中又少又不穩定,壽命很短,這就使它們很難積聚,即使積聚到一克的純元素都是不可能的,這樣就很難看到它的“廬山真麵目”。盡管數量這樣少,可是科學家卻製得了砹的同位素20種。
砹是鹵族元素,它的性質同氟、氯、溴、碘有相似的地方。砹是鹵族中最重要的,它的金屬性質比碘還明顯些。
砹已經用於醫療中。在診斷甲狀腺症狀的時候,常常用放射性同位素碘131。碘131放出的砹射線很強,影響腺體周圍的組織。而砹很容易沉積在甲狀腺中,能起碘131同樣的作用。它不放射砹射線,放出的砹粒子,很容易為機體所吸收。
還有一個第61號元素鉕(Pm),遲至1945年才被發現。鉕是一種具有放射性的金屬,它的化合物常常會發出熒光,用它塗在夜光表的指針和表麵數字上,閃耀出淺藍色的光。人造衛星上需要體積小、重量輕、壽命長的電源,最理想的是用鉕製成像紐扣般大的原子電池,可以用上五年之久。
鉕是美國的科學家馬倫斯基、格倫丁寧和科裏爾,從鈾裂變產物中找到的。鈾分裂的裂塊當中,可以分出它的一種壽命比較長的同位素鉕,原子量147。它的半衰期大約近4年。鉕(Prolnetheum)一字來源於希臘神話中的普羅米修斯,他從天上竊取火種送到人間,用它來比喻從原子反應堆產物裏得到鉕,標誌著人類進人了原子能時代。
從門捷列夫的預言,到矩的發現,經曆了70多年的時間,失蹤的元素全部找到了,元素周期表大廈的“房間”裏,住戶都滿了。
95號到100號元素
人們繼續努力去尋找94號以後的“超鈈元素”。用人工方法又製得了镅、鋦、錇、鐦等。這些元素都是自然界裏所沒有的。
1944年,西博格、詹姆斯和吉奧索用質子轟擊出鈈原子核,先製得了第96號元素,取名為“鋦”(Cm)。鋦(Curium)的希臘文意思是“居裏”,是為了紀念居裏夫婦的。
鋦是銀白色的金屬,也是放射性元素。它射出來的能量很大,使鋦的溫度可升高到1000℃。在人造衛星和宇宙飛船中,常用鋦來做熱源,也用作長壽命、結構緊湊的能源。
鋦有8種同位素,鋦245是壽命最長的一種,半衰期500年以上。鋦是裂變物質,可用來製造有特殊用途的超小型原子反應堆和原子彈。
1945年,西博格、詹姆斯、湯普森和吉奧索用同樣的方法又製得了第95號元素,他們命名為“镅”(Am)。媚(AmeCbo)希臘文是“美洲”的意思,用來紀念發現的地點美洲。
媚是銀白色的金屬,很柔軟,可以拉成絲,也可壓成薄片。據有10種同位素,有一種镅243,壽命最長,長約1萬年。媚242是裂變物質,用來製造超小型原子反應堆和原子彈。
中國用人造元素镅241製成了一種離子感煙警報器,它是利用镅241自動放出a射線的特點,做成電離室,使空氣電離,形成離子電流。當火災產生的煙霧飄進電離室時,離子電流發生變化,使和它相連的警報係統發出火災警報。這種報警裝置體積小,不汙染環境,靈敏度高。利用媚241還可製造監測溫度、毒氣等的儀器。
人造元素都能放出不同的射線,是良好的輻射源。例如,媚MI放出r射線,可以做Y射線源,用來測定痕量元素、分析溶液等。
1949年,美國科學家湯普森、吉奧索和西博格用人工方法轟擊媚241,製得了第97號元素,他們命名它為“錇”(Bk)。錇(berkelium)是從Berkeley轉化來的,因為它是在美國加利福尼亞貝爾克利城的回旋加速器幫助下製成的。