超铀元素的发现史及命名.docVIP

应用化学联合会(IUPAC)审定通过，结束了20余年来元素命名的纷争。最近，新元素的中文名字被中国科学技术名词审定委员会化学名词审定分委员会审定，予以公开使用。从此，检字表内又添新的汉字成员。新时代的仓颉们完成了，但是，化学教育工作者的任务开始了。如何完成任务呢？这还须从头说起！因为命名与元素发现有关，也与元素在周期表中的位置有关。超铀元素的发现1939年，美国加州大学的核物理学家麦克米伦(E. M. McMillan)在研究铀核裂变时，为测量裂变碎片的路程设计了一个简单实验。他拿一叠锡箔纸，在最上一张放了薄薄一层氧化铀，并用回旋加速器靶体所产生的快中子流照射。然后，用盖革计数器测量每张锡箔纸的辐射强度。原以为，有氧化铀薄层的阻挡，辐射强度会减弱，出乎意料的是，辐射强度反而增大了。这促使麦克米伦回到费米的设想上来，“可否认为，有一些中子被铀吸收并没有引起裂变，而是进一步发生β衰变，这岂不是产生93号元素？这同位素裂变不同，是不会飞离氧化铀的”。这时，华盛顿研究院的埃布尔森(P. H. Abelson)来到加州大学，判明它是铀的同位素经过β辐射变产物，其半衰期为2.3天。他们仔细地研究了这种粒子，指出它是第93号元素的同位素，是一种超铀元素。他们把这种元素命名为镎(Neptunium，元素符号是Np)。这来源于海王星(Neptune)一词，而海王星的轨道是在天王星(Uranus)轨道之外(铀是以天王星命名的)。用快中子或氘核辐射铀，在美国加州大学伯克利分校很快就制出了镎的其他同位素。最重要的商品镎是237Np，半衰期长达2.2×109年，具有α放射性。1940年，美国化学家西博格(G. T. Seaborg)等用氘核轰击铀，制出了第94号元素钚(Plutonium，元素符号是Pu)，Pu又能发生裂变链锁反应，是最重要的核反应堆燃料，其半衰期是22400年，具有α放射性。半衰期最长的钚同位素是Pu，半衰期为8×107年，也是α放射性。用对铀和镎的命名方法将第二个超铀元素命名为钚(Plutonium)，它来源于冥王星(Pluto)一词。钚同位素与慢中子反应，其反应方式与铀同位素235U的反应方式相同，即当它们分裂时，会产生很大的能量并释放出一些中子。这样，它就在战争中对原子弹的制造计划起了重大作用。后来，制造方法得到改进，使钚投入大规模生产。西博格等认识到，超铀元素形成的特殊系列——锕系过渡元素系列类似于稀土元素的镧系系列。于是，西博格和他的同事们得以预言未知的超铀元素的化学性质，并能将它们分离出来。西博格的名字与若干超铀元素的发现，即首次分离，联系在一起。由于西博格在超铀元素方面的研究成果，他和麦克米伦分享了1951年诺贝尔化学奖。至于99号和100号元素，则是热核爆炸的产物(1952年)，它们的发现有些出乎意料。应该指出，这些发现应正确地归功于几个研究小组。过去，对成果归属问题曾发生过争论。与西博格类似的工作已在前苏联由弗廖罗夫(G. Flerov)进行过。弗廖罗夫是前苏联核物理学家，毕生致力于发现和人工合成新元素及其同位素。他和同事们在回旋加速器中用重离子轰击重的原子核，生成并分析了锕系和超锕系的102～107号元素的同位素。他们还宣称首先鉴别出了超锕系的104号(1964年)和107号(1968年)元素。这一荣誉属于谁，目前仍有争议。但是他们在1987年宣布首次合成第110号元素肯定没有被证实。其实这类事件在科学的征途上所见不鲜，无损于弗廖罗夫这位优秀的核科学家的声誉。在向超铀元素进军的征途中，还要提到美国核物理学家吉奥索(A. Ghiorso)。1942年，他在西博格领导下从事钚的研究，负责维修和设计仪器，在新元素的合成和鉴定方面，做出了一系列重大贡献。1943年，他改进了高几何因子的计数技术，并用云母片吸收法测量了α粒子的射程，促成了元素锔和镅的发现。1946年，随西博格进行锫和锎的合成和鉴定研究，他发展了48道脉冲高度分析器，为这两种元素的发现创造了条件。1952年，他和同事们从热核爆炸的尘埃中分析超锎组分，先后发现了元素锿和镄。1955年，发现了元素钔。合成和鉴定钔后面的元素更为困难。为此，吉奥索设计了直线重离子加速器。后来又提出了“将直线重离子加速器与高能加速器(Bevatron)相连接”的设想。根据这一设想，建成了世界上第一台能加速重离子的高能加速器(Bevalac)。到1978年为止，他作为主要研究者，又合成了102～107号元素，并于1973年获美国化学会核应用奖。1984年，联邦德国达姆斯塔特重离子研究所的明岑贝格(G. Munzenberg)用被加速的铁离子轰击铅靶，得到了108号元素。实验中共记录了三个原子，其寿命值分别为24毫秒、22毫秒、34毫秒。通过测定衰变链子体253No的方法，明岑贝格由此确证