天天看點

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?

作者:甜蜜小馬

導語

元素周期表是化學領域中的重要工具,同時也是一個系統性的化學指南,在其中能夠找到每一種元素的原子序數、原子量,以及它們被歸類的位置,同時,這種分類機制也幫助我們了解元素之間的一些性質和特點。

在元素周期表中,元素按照其原子序數的遞增順序進行排列,同時也呈現出一定的周期性和規律性,進而讓人們更加容易地對于元素進行歸類和研究。

在這張表中,也包含一些人類尚未能夠在自然條件下觀察到的元素,比如:放在第43位的元素——锝,直到後來科學家們通過同位素概念在實驗室環境中發現了它的蹤迹,才知道這種稀有的元素原來一直都在我們身邊。

那麼43号元素——锝為何會如此稀有,這種元素又有着怎樣的性質和特點?

又為什麼在實驗室中很容易制備锝元素呢?

一、“找來找去也找不到”。

首先,我們來了解一下關于43号元素——锝的一些基本知識。

我們知道,元素周期表中的每一個元素都會根據其原子序數和一些特定的性質被歸入到某一種元素族中,比如堿金屬、堿土金屬、鹵素、等等。

而锝元素則是一種過渡金屬元素,不僅如此,還是一種放射性元素,它的放射性也正是它被人們發現的重要線索。

在元素周期表中,锝元素被放在第43位,其原子序數為43,根據元素周期表的性質分布規律,我們知道,锝元素的電子排布方式為:K2,L8,M18,N13,O2。

那麼,我們又該如何根據這一性質推測出更多關于锝元素性質的資訊呢?

從性質上來看,锝元素與其相鄰的元素,分别是42号元素的第二十一族的钼元素和44号元素的第二十二族的钌元素,都有類似的性質。

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?

钼元素和钌元素都是過渡金屬元素,而在其化合物中的氧化态分别為+6、+5和+4,那麼根據這一規律,锝元素的化合物中的氧化态則應該在+5或者+4的範圍内。

在自然界中,锝元素也極為稀有,但它的稀有程度也是相對的,實際上,锝元素在紅巨星等恒星中的含量還是比較豐富的,甚至被人們稱為“锝星”。

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?

二、锝元素的來源。

在過去的一段時間中,科學家們一直都在通過天文觀測和理論研究,對于宇宙中的元素生成和演化過程進行探索和研究,在這些研究中,他們也發現了一些新的有趣現象。

在宇宙中,锝元素是一種相對較為常見的元素,而在紅巨星和其他恒星的核心區,由于重力作用,會導緻素核融合過程的發生,進而促進更多的元素生成,其中也包括锝元素。

在這種高溫高壓的環境下,锝元素的含量較為豐富,而且成為了重要的輻射性元素,是以,锝星這一稱呼也源自于锝元素相對較為豐富的現象。

而對于锝元素的具體來源,科學家們經過一系列的研究和計算後,發現锝元素是由穩定的钼元素通過中子轟擊而産生的,而且在自然界中不存在具有穩定性的锝元素同位素。

當中子與钼原子核發生互相作用時,有一定機率會造成钼元素的原子核發生損壞,進而産生一種穩定性較強的锝元素原子核,钼元素的原子序數為42,而锝元素的原子序數為43。

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?

中子與钼元素的原子核的結合原本就是一種不穩定的狀态,是以在産生了锝元素原子核後,會在極短的時間内發生一系列的衰變反應,其中就包括輻射性反應,進而釋放出一定的輻射能量,被人們作為锝元素存在的重要線索。

我們知道,钼元素在自然界中是一種較為常見的元素,是以,锝元素的産生會受到一定的自然界環境影響,比如地球上的自然環境條件對于中子和钼元素的互相作用是不利的,甚至還會發生中子的吞噬現象。

而地球上的自然環境條件,對于锝元素的産生則是比較有利的,然而盡管如此,仍然沒有人類能夠在自然環境中發現含有锝元素的礦物,這也為锝元素的稀有帶來更深的謎團。

然而,通過實驗室的研究,科學家們發現,在實驗環境中開展一些同位素的混合、中子的轟擊等反應,就可以制備出含有锝元素的化合物。

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?

三、锝元素的同位素。

我們知道,锝元素是一種非常珍貴的元素,而它的同位素同樣也是非常寶貴的,這是因為,由于锝元素的稀有,導緻其同位素在實驗室制備中的難度也是非常大的,是以,它有着非常重要的價值。

同位素是指原子序數相同的元素,但質子數和中子數不相同的元素,而在這些不同同位素之間,往往會存在一些相似或者不同的原子性質。

锝元素一共有24種同位素,其中有21種同位素是不穩定的,經過一段時間後,就會發生衰變反應,其中有一種同位素的衰變半衰期比較長,可以達到60億年,這種同位素可以袨存很長一段時間。

而另外兩種同位素的衰變半衰期則非常短暫,分别為53天和6小時,這種短暫的衰變周期是锝元素的重要标志,而且也是人類在自然環境中發現锝元素的原因。

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?

在地球自然環境中,受到伽馬射線等電磁波的影響,會導緻锝元素原子核的衰變反應,進而産生輻射性反應,這就是科學家們在地球自然環境中對于含有锝元素的礦物進行觀測時發現的關鍵性線索。

在紅巨星的核心區,溫度高達3000萬度,這種高溫環境對于元素核融合反應是非常有利的,而由于锝元素的核融合反應機率較大,是以在紅巨星中的含量較為豐富。

我們通過對于锝元素在自然界中的分布和特點的了解,不難發現,雖然锝元素在地球自然環境中的含量極為稀有,但是在實驗室環境中,通過人工手段就可以非常輕松地制備出來,這也讓锝元素的應用範圍更加廣泛。

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?

四、锝元素的應用。

锝元素在醫學領域和工業領域中都有着非常廣泛的應用,其中,最重要的一種應用就是在醫學影像方面。

在現代醫學領域中,針對一些重大或者罕見的疾病,需要對患者的身體情況進行全面地了解和檢查,以便為患者合理的進行治療方案。

在醫學影像診斷中,醫生可以通過X光片,對于患者的骨骼結構和肌肉情況進行初步的了解,但對于一些小器官或者細胞結構,則無法進行詳細的診斷,是以往往需要通過核磁共振等裝置對患者進行檢查。

而磁共振裝置正是利用了锝元素的放射性來進行檢測的,由于锝元素是一種放射性元素,是以會不斷地釋放出一定的輻射能量,這種能量就是核磁共振裝置進行檢測的關鍵。

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?

當醫生将含有锝元素的化合物注射到患者的身體中後,锝元素就會不斷地釋放出輻射能量,同時,核磁共振裝置可以對患者進行輻射的測量和分析,進而獲得患者身體内部的詳盡資訊。

同時,锝元素的另一個重要應用就是在核電站燃耗測定方面,核電站作為一種清潔能源的發電裝置,一直都是人類在解決能源危機問題方面的重要工具。

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?

核電站能夠發電的原理是通過核裂變反應産生熱量,進而驅動汽輪機開始發電,而核裂變反應是通過中子與鈾元素進行互相作用進而産生的,但随着時間的推移,核電站中的核燃料會不斷衰減,是以,也就需要對核電站内的燃耗情況進行監測。

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?

而在這個過程中,就是通過人工制造锝元素來進行燃耗的測定,科學家們會通過實驗的方式,使用特定的中子對鈾原子核進行轟擊,進而産生含有锝元素的化合物,這種化合物可以作為核電站輻射測量的重要線索。

五、結語

锝元素作為一種稀有的元素,同時也是一種珍貴的元素,人類對于它的研究和探索永遠不會停止。

同時,科學家們同樣也在通過人工合成一些稀有的元素,如鈾元素,這種行為不僅可以滿足工業和醫學的需求,同時也為探索更多未知元素提供了重要的途徑。

并且,人工合成元素的研究也可以幫助我們了解元素的特性,進而能夠合理地進行元素在實驗室中的制備,為未來的元素探索和研究提供了重要的參考。

同時,锝元素在宇宙中的豐富含量,同樣也為我們提供了重要的線索,這些珍貴的線索,對于宇宙的生成和演化都有着重要的意義。

找來找去也找不到的元素,最後隻能自己造,43号元素為何消失了?