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* * 元素发现史Discovery of chemical element 2010-12-9 第十一章 人工合成元素 “失踪元素”（6个） ？ ？ ？ ？ ？ ？ 第一节 最后发现的两种稳定元素--铪和铼 铪 金属铪 5d2 6s2 外围电子排布 72 原 子 序 号 Hafnium 英 文 名 称 诞生于丹麦哥本哈根大学的理论物理研究所，命名源于哥本哈根古代名称（Hafnia）。 铪在地壳中的含量为0.00045%，在自然界中常与锆伴生。 主要用途： 容易发射电子---X射线管的阴极， 较好的吸收中子能力---核反应堆的控制棒 铼是一种非常稀少、分布分散的元素，在地壳中的含量仅有10-7%，主要存在于辉钼矿中。 主要用途：熔点3180℃，属于高熔点金属，常用来制造电灯丝、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的防护板等，化学上用做催化剂。 铼 75 原 子 序 号 Rhenium 英 文 名 称 金属铼 含铼量最高矿物辉钼矿 铼 莫斯莱（Henry Gwyn Jeffreys Moseley，1887～1915)， 英国物理学家。死于一战军中。 1913年12月到牛津大学工作，开始研究各种元素所产生的特征X射线的波长，发现了元素被阴极射线轰撞后产生的X射线频率与原子序数间的关系： = a（Z － b） （莫斯莱定律的数学形式，X射线的波长λ，取其倒数的平方根，与原子序数Z呈直线函数关系，式中的a、b都是常数。） 寻找未知元素的新检测武器： X射线光谱分析法 处于元素周期表中锆的下面、镧的后面 究竟是稀土类、还是钛锆钍等类四价元素呢？ 1911年，巴黎大学乌尔宾(Urbain, G.)研究挪威生产的加多林矿石时，宣称从中发现了一种新元素，取名为Celtium (钅塞)，认为这是第72号元素。 1914年，莫斯莱对Ct土进行X射线光谱分析，但没有找到72号元素的特征谱线。Ct土是含镥成分较多的混和稀土氧化物。 1921年，玻尔提出了“原子核外电子排布理论”，正确指出：一个原子的化学性质是由原子中电子的数目以及它们在核外的排布方式所决定，尤其是其最外层价电子的排布起决定性作用。 稀土元素自镧开始至镥终止，共计15种元素 乌尔宾从镥土中分出的Ct土不可能是72号元素,72号元素应该是四价,属于锆族,不应属于稀土类. 玻尔(Bohr, N. 1885~1962), 丹麦物理学家 在由玻尔主持的哥本哈根大学理论物理研究所，匈牙利放射化学家海维西(G. Hevesey)和荷兰光谱学家科斯特(D. Coster)接受玻尔的建议。 1922年底～1923年1月间，对挪威和格陵兰所产的锆石进行X射线光谱分析，果然，在其中找到了第72号元素的特征X射线。 新元素取名“Hafnium”(铪)。 1925年，海维西利用金属钠还原铪盐制得纯铪单质。 锆石 海维西 科斯特 1925年，根据43号和75号元素在周期表中的位置，明确其属于锰类族。 1925年6月，柏林物理工艺试验局的分析化学家诺达克(W. Noddack)和塔克女士(I. Tacke)分析挪威产铌铁矿[(Fe,Mn)Nb2O6]时，宣称发现43和75号元素。 从俄国乌拉尔的白金矿中分离出75号的氧化物，观测X射线光谱，显示出75号的特征谱线。 命名75号元素为“Rhenium”铼，取莱茵河之意。 贝格 (O. Berg) Χ ？ ？ ？ ？ 只有半衰期很短的放射性同位素存在？否定了自然界尚存的可能性。 第二节 进入“人造元素”的时代 人造元素(artificial elements) 指自然界本来不存在的元素，通过人工方法制造出来的元素，称为人造元素。 一般透过将两种元素以高速撞击，增大自然界原存在元素的原子核中质子的个数，以增加原子序数，制造出新的元素。 原子核及其规律的认识 19世纪初，英国医生普劳特(W. Prout, 1785~1850)曾比较了一些元素的原子量，发现其他原子的质量是氢原子的整数倍，在此基础上，在1815年大胆预测：原子未必是不可分的。 1911年，卢瑟福提出原子的核模型：原子有一个极小的核，这个核几乎集中了原子的全部质量，带有Z个单位的电荷，相应有Z个电子绕核运行。 普劳特假说渐渐复活：原子核可能是氢原子核和氦原子核组成。 从原子核中分离出氢核来！ 金箔 探测器 入口 α粒子发生器 1910年，卢瑟福进行α粒子散射实验时发现：α粒子流轰击轻核元素时，轻核的核电荷少，斥力小，高速α粒子钻到核里面。 选用放射出最强α粒子的“214Po”作为α射线源，对轻核进行轰击。 N + He O