地球上一切的物質都是由各種元素所構成的,桌椅闆凳、電視電腦,無一不是如此,包括我們自己都是由元素所組成的,根據研究,組成人體的化學元素共有60餘種,其中既有鉀鈣鈉鎂一類的定量元素,也有銅鐵錳鋅一類的微量元素,缺一不可。
1869年,俄羅斯化學家門捷列夫按照原子量遞增的順序編制了元素周期表,為人類進一步探索物質的奧秘打下了基礎。最初創立的元素周期表中元素的數量較少,而且中間存在着很多空位,這些空位是給暫時還沒有發現的元素預留的。後來,這些空位被一一填補,新的元素也不斷被發現,時至今日,已知的元素已經達到了118種。而在2006年俄羅斯科學家宣布合成了第118種元素之後,時至今日,第119号元素都未能被正式發現,不過這并不意味着元素周期表走到了盡頭。
在元素周期表中,序數越大的元素,發現就越困難,所需的時間就越長。
這是因為從95号元素開始,這些元素就具有了不同程度的放射性,且衰變周期極短,所以不但很難得到,即便得到了也會很快失去,比如第118号元素,它的存在時間隻有0.9毫秒。元素周期表中越靠後的元素越難以被發現,但也有例外,比如神秘的43号元素。在擁有118個元素的元素周期表中,43号元素“锝”的排序算是靠前的,可就是這樣一個靠前的元素卻讓科學家們傷透了腦筋。
門捷列夫在創立元素周期表的時候,為一些暫時尚未發現的元素預留了空位,而這些空位逐漸被後來的科學家們所填補,而隻有一個位置始終空缺,那就是第43号位置,于是科學家們開始有些着急了。
為什麼一個沒有填補的空位會讓科學家們憂心忡忡呢?因為元素周期表是人類認知元素的基礎,如果有一個空位始終不能被填補,那麼則可能意味着元素周期表的排列方式存在着錯誤,也就是說人類對于元素的理解存在着錯誤。
所以越來越多的科學家開始想盡一切辦法尋找第43号元素。在幾經尋找未果之時,科學家們慢慢發現了一個規律,元素周期表中的118個元素可以分為16個族和7個周期,而同一族的第二行和第三行元素在自然界中存在着伴生關系,也就是說通常能夠在一個岩礦中找到兩種相伴的元素。按照這個規律,要想找到43号元素锝,就得到鉑礦和铌礦中去搜尋。本以為撥雲見日的科學家們,在反複搜尋之後,依然沒有找到這神秘的43号元素,反而在铌礦中意外發現了75号元素铼。
人類真正發現43号元素是在1937年,不過不是在自然界中找到的,而是在粒子加速器中發現的。
在粒子加速器中,高速運動的種子轟擊钼原子,使得钼原子的質子數量增加了1個,從而變為了43号元素,而化學家佩裡埃和核物理學家塞格雷在鑒定粒子加速器時意外發現了它,至此,43号空位終于被填補上了。人類幾經周折,最後還是自己造出了第43号元素,這43号元素為什麼在自然界中神秘消失了?這還要從元素的形成說起。
在宇宙形成之初,并沒有現在這麼多種元素,多種多樣的元素都是在恒星的聚變過程中形成的。氫元素通過氫核聚變,生成氦元素,氦元素又通過氦核聚變,生成锂元素,以此類推,逐漸向更重的元素推進。可以說,宇宙中所有鐵元素以下的元素都是恒星聚變的産物。
由于鐵元素的聚變會由釋放能量轉為吸收能量,所以當恒星的聚變進行到鐵的時候,向外的輻射擴張壓會徹底消失,整個恒星會在中心引力的作用下向中心急劇坍縮,在觸及内核後會迅速反彈,釋放巨大的能量,這就是超新星爆發,宇宙中比鐵更重的元素就是在超新星爆發的過程中産生的,而除了超新星爆發之外,中子星碰撞也能夠生成更重的元素。
可見,地球上所有的元素都是恒星聚變以及超新星爆發的産物,這些元素從地球形成之初就已經存在于地球之上了,43号元素锝也是如此。锝雖然排名第43,但它也是一種放射性元素,而且半衰期并不是很長,其常見同位素Tc-97的半衰期僅為260萬年。260萬年,對于壽命不足百歲的人類而言是很漫長,但對于地球而言卻很短暫,地球已經46億歲了,所以在地球形成之初便已經存在于地球上的43号元素早已衰變殆盡,所以在自然界中便很難找到了。
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