科学家数十年来首次成功研究了e-元素周期表中最难以捉摸且最重的元素之一。这一成就使化学家们更加接近发现所谓的“稳定之岛”。人们认为其中一些最繁重,寿命最短的元素存在。
美国能源部于1952年在第一次氢弹试验的结果中首次发现了e。该元素不是自然存在于地球上的,只能使用专门的核反应堆以微观数量生产。它也很难与其他元素分离,具有很高的放射性并迅速衰变,这使得研究变得极为困难。
加利福尼亚大学劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的研究人员最近创建了233纳克的纯e样品,并进行了自1970年代以来的首次实验。这样,他们首次发现了元素的一些基本化学性质。
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"仅仅由于它在元素周期表中的位置而很难制造"爱荷华大学助理教授,伯克利实验室前科学家科雷·卡特(Korey Carter)的合著者告诉Live Science。
像the系元素系列中的其他元素(在元素周期表底部发现一组15种金属元素)一样,e是通过用中子和质子轰击目标元素(在本例中为cur)来制造更重的元素而制成的。该小组在田纳西州橡树岭国家实验室使用了一个专门的核反应堆,这是世界上少数可以制造e的地方之一。
但是,该反应的目的是制造make(一种在核电厂中使用的商业上重要的元素),因此它仅产生很少量的in作为副产物。由于两种元素之间的相似性,因此从from中提取纯的is样品具有挑战性,这意味着研究人员最终仅得到了微量的in 254样品,这是最不稳定的同位素或变体元素之一。
"这是非常少量的材料,"卡特说。 "您看不到它,并且唯一可以分辨出它的方法就是来自其放射性信号。
但是,获得e只是成功的一半。下一个问题是找到一个保留它的地方。
Einsteinium-254的半衰期为276天,即一半材料腐烂的时间,然后分解成Berkelium-250,后者发射出破坏性很强的伽玛射线。新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员设计了一种特殊的3D打印样品架,以容纳e并保护伯克利实验室的科学家免受这种辐射。
它一直在衰减,因此您在学习它时每月会损失7.2%的质量,卡特说。 "在计划实验时,必须考虑到这一点。
伯克利实验室的团队习惯于处理半衰期短的其他元素。即便如此,该团队还是在COVID-19大流行爆发之前就开始了工作,这意味着他们浪费了宝贵的时间,无法完成所有计划的实验。
该研究的主要发现是对in键长度(两个键原子之间的平均距离)的测量,这是一种基本的化学性质,可以帮助科学家预测其将如何与其他元素相互作用。他们发现e的键长与against系元素的一般趋势背道而驰。这是过去理论上已经预测过的,但以前从未通过实验证明过。
与其余的act系元素系列相比,e在暴露于光线下时的发光能力也有很大不同,卡特将其描述为“前所未有的物理现象”。需要进一步的实验以确定原因。
这项新研究为能够以极少量进行化学反应奠定了基础, 卡特说。 "我们的方法将允许其他人以同样的方式来研究其他元素。 该小组的研究还可以使将来更容易创建e。 在那种情况下,e可能会被用作创建甚至更重元素的目标元素,包括未发现的元素,例如假想元素119,也称为unennium。 对于某些化学家而言,最终目的之一就是发现假想的超重元素,其半衰期为几分钟甚至几天,这意味着它们“活着”。 在这个稳定的岛上-与其他重元素的半衰期最多只有几微秒相比。