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在20世纪40年代,意大利化学家西格雷

简介: 在20世纪40年代,意大利化学家西格雷,在美国加利福尼亚大学,与和美国科学家科里森、麦肯齐合作,利用回旋加速器来加速氦原子核,用加速后的氦原子核轰击铋-209,最终观测到了85号元素的存在,不过这个最终的产物极不稳定,

虽然这个物质世界包含各种各样的物质形式,但是它们都是由最简单的粒子所构成,而在宇宙诞生之初,这些最简单的粒子聚合成最轻的元素-氢,然后在万有引力作用下,轻元素逐渐聚合形成恒星,在恒星内部核聚变的作用下,轻元素慢慢转化为原子序数更高的元素,一直到铁为止。

在大质量恒星生命周期结束以后,通常以超新星爆发的形式,将恒星组成物质抛洒在宇宙空间中,由于瞬间所释放的能量极大,通过“慢中子捕俘获”作用,聚合了一大批比铁更重的元素,最后分散在星云中,为此后行星的形成奠定了物质基础。

地球和太阳系其它行星一样,组成的物质都是来源于上一任大质量恒星留下的“遗产”。

地球上的元素,大部分以化合物或者单质的形式存在于矿物中,也就是说存在于地下的岩石(固态或者液态)中。

不过,随着地球内部的地质运动以及表面的风力、雨水、太阳辐射的侵蚀,这些矿物质无时无刻不在发生着破坏、迁移和重新聚合的过程,从而在空间和存在形式上不断进行着改变。

加上本身丰度不同的原因,这些元素在地球上的总量、分布区域、呈现形式都有所不同。

当一种元素的总量相对较高、分布相对集中、具备一定的利用价值且能够被开发时,就形成了矿产资源。

砹元素的性质截至目前,地球上发现的元素种类一共有118种,其中有94种(原子序数94及以内的元素)存在于自然界中,而94号以上的元素,由于具有强烈的放射性,存在时间极短,所以只能依靠人工合成的方法获得。

但是,地球上有一种元素比较特殊,那就是85号元素砹,虽然原子序数低于94,但是在地球上的含量异常稀少,据估算,地壳中的所有砹元素的总量,不会超过50克,仅占地球总质量的十亿亿亿分之一,这么稀少的元素,是如何被人们发现的呢?

卤族元素原子的最外层有7个电子,非常容易从外界获得1个电子,所以卤族元素都具有较强的氧化性,在自然界中仅能以化合态的形式存在。

砹作为卤族的第五个元素,拥有与其它卤族元素相似的化学性质,均能与金属以及氢、磷等非金属发生反应。

有代表性的几次“寻找”尝试主要有:1925年英国化学家费里恩德到死海寻找未果,1931年美国阿科学家弗雷德·艾利森、1936年罗马尼亚物理学家霍里亚·胡卢贝伊和法国物理学家伊维特·哥舒瓦、1937年印度化学家拉真达拉·德均宣称发现了85号元素,后来没过多久都被其他科学家否认,主要是“寻找”分析的方法出现了错误。

1940年,瑞士化学家瓦尔特·敏德,宣布在观测钋-218的β衰变产物时,发现了85号元素,并将其命名为“helvetium”,可惜的是,这个实验后来被其他科学家判断为实验中的氡气出现了污染,并非出现了85号元素。

科学家敏德没有放弃,2年后,与英国科学家爱丽丝·雷·史密斯合作,在观测钋-216的β衰变时,宣布寻找到了85号元素的另外一种同位素,但也没有得到科学界的认可,因为其他科学家在做同一实验时,无法重现这一结果。

在20世纪40年代,意大利化学家西格雷,在美国加利福尼亚大学,与和美国科学家科里森、麦肯齐合作,利用回旋加速器来加速氦原子核,用加速后的氦原子核轰击铋-209,最终观测到了85号元素的存在,不过这个最终的产物极不稳定,迅速发生衰变,于是研究团队将其命名为“Astatine”,意思就是“不稳定物质”。

从1869年门捷列夫预言85号元素的存在,到最终用实验的方法证实它的存在,前后共花了近80年的时间。

随后,有科学家在自然界中也发现了天然砹,主要是存在于一些放射性物质的衰变链中,由此表明自然界中是可以存在砹元素的,只不过它的存在周期非常短,致使地壳中的含量非常少,在地壳中的占比仅有10亿亿亿分之一,是地壳中含量最少的元素之一。


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