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人工放射性元素
鎖定
放射性元素是由核電荷相同的放射性同位素所組成的元素,用人工方法制成的放射性元素稱為人工放射性元素。如鈈、鍆等。
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人工放射性元素發現
20世紀20年代末,由第1號元素氫到第92號元素鈾組成的元素週期表只剩下43號、61號、85號和87號四個空位。人們用各種方法尋找這四種“空位元素”。
1934年法國科學家F.約里奧-居里和I.約里奧-居里發現了人工放射性,為人工獲得放射性元素開闢了道路。1937年意大利礦物學家C.佩列爾和美國物理學家E.G.塞格雷在加利福尼亞大學勞倫斯-伯克利實驗室用迴旋加速器加速的氘核轟擊鉬靶, 通過下述核反應98Mo(d,n)99Tc 合成了鍀,這是人類首次用人工的方法制造出來的元素。1940年美國科學家D.R.科森等用加速的α 粒子轟擊鉍靶,合成了85號元素砹。同年,美國化學家E.M.麥克米倫等發現了鎿、G.T.西博格等發現了鈈,開始了超鈾元素的合成。
40多年來,已陸續合成了十幾種超鈾元素,進一步發展了元素週期系。人工放射性元素的發現和重要性質見表。
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人工放射性元素合成方式
人工放射性元素是通過人工核反應合成的。合成的方式有:
③ 用加速器加速粒子轟擊合成, 粒子轟擊由各種重元素製成的靶,通過核反應可合成絕大多數超鈾元素。
④ 熱核爆炸合成,熱核爆炸裝置中的鈾核在大約10-7~10-8秒的時間內, 多次俘獲中子, 形成極富中子的鈾同位素,再經一系列的β-衰變,即可得到重超鈾元素。
人工放射性元素舉例
鍀
鍀(dé)是首個以人工方法制得的元素,其主要來源為反應堆中鈾裂變產物。至80年代初還沒有在地球上找到天然存在的鍀。用氫在500~600℃還原硫化鍀(Tc2S7)或過鍀酸銨,可得金屬鍀。在硫酸溶液中電解過鍀酸銨也可析出金屬鍀。鍀的性質與同族元素錸相似。高温下鍀與氧生成揮發性的氧化物Tc2O7。常見同位素Tc-97的半衰期260萬年,可用作製備β射線標準源。少量的(約5×10^(-5) mol)過鍀酸銨可使鋼材的腐蝕大為減慢。鍀和鍀鉬合金具有良好的超導性質。1960年以前,鍀只能小量生產,價格曾高達2800美元/克;70年代末已能進行千克量級生產,價格已下降到60美元/克以下。21世紀初鍀已經達到成噸級的產量,是從核燃料的裂變產物中提取的。金屬鍀抗氧化,在酸中溶解度不大,因此可用作原子能工業設備的防腐材料。 該金屬呈銀白色,但通常獲得的是灰色粉末。在潮濕的空氣中緩慢失去光澤,在氧氣中燃燒,溶於硝酸和硫酸。鍀是地球上已知的最輕的沒有穩定同位素的化學元素。
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鋦
通過用氦核轟擊鈈原子製得。鋦的放射性如此強烈,以至於在黑暗中會閃閃發光。鋦,原子序數96,因紀念著名科學家居里夫婦而得名。1944年美國科學家西博格、詹姆斯等用32兆電子伏特的α粒子轟擊鈈239時發現鋦242,現已發現質量數為238~251的全部鋦同位素。鋦的發現先於95號元素鎇。
鈈
鎇
鎇的原子序數為95號元素,也就是第三個超鈾元素,是在1944年底被美國加州大學伯克利分校核物理學[1-2]、化學家西博格和他的同事們[3]——詹姆斯、摩根和吉奧索等人首先完成的[2][5]。他們用美洲一詞(America)命名這一新元素為americium,元素符號為Am。
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應用
金屬鍀及其合金在低温下是超導體,可用於火箭、計算機和受控熱核反應裝置中。鉕 147是理想的示蹤原子,可用作純β放射源,用鉕製成的熒光物可用於航標燈,鉕也是製作核電池的燃料之一。鈈239可用作核燃料;其他超鈾元素的應用有放射性示蹤劑、核熱源、核電池和中子源等方面。
- 參考資料
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- 1. 劉培. 中國放射化學的發展歷程(1934-2000)[D].中國科學技術大學,2015.
- 2. 馬曉羣主編;孫愛華,張霞,趙楊編. 魅力科學 有趣元素的化學. 北京:中國地圖出版社, 2013.02.
- 3. 史啓禎主編. 無機化學與化學分析. 北京:高等教育出版社, 2011.07.
- 4. 119號新元素,我們來了! .光明網.2024-05-09[引用日期2024-05-09]