國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）正式宣布，元素周期表中將加入4個(gè)新元素——原子序數(shù)分別為113、115、117和118。
這可是件大事，因?yàn)檫@四個(gè)元素——都在實(shí)驗(yàn)室合成，放射性強(qiáng)，還特別重——補(bǔ)齊了元素周期表的第七行。它們的發(fā)現(xiàn)也為科學(xué)家在未來合成更重、（或許）有實(shí)用價(jià)值的元素提供了可能。
下面，我們來解讀一下這一發(fā)現(xiàn)的意義（我是說，除了紋了元素周期表紋身的人現(xiàn)在已經(jīng)過時(shí)了之外的意義。）
這四個(gè)元素在自然界不存在
每個(gè)元素都有一個(gè)原子序數(shù)，與原子核中的質(zhì)子數(shù)相對(duì)應(yīng)。氫的原子核中有一個(gè)質(zhì)子，它的原子序數(shù)是1。2號(hào)元素氦有兩個(gè)質(zhì)子。
這些新元素的質(zhì)子數(shù)分別是113、115、117和118。包含這么多質(zhì)子的原子極不穩(wěn)定，無法存在于自然條件下。這是因?yàn)橘|(zhì)子之間是相互排斥的。在較小的原子中，質(zhì)子之間靠強(qiáng)核力粘結(jié)在一起——核彈爆炸釋放的就是這種強(qiáng)大的能量。但在較大的原子中，強(qiáng)核力不足以維持原子核，這些原子將會(huì)衰變成質(zhì)子更少、更穩(wěn)定的元素。（有92個(gè)質(zhì)子的鈾是自然界存在的最重的元素）
如何創(chuàng)造更重的新元素？讓輕元素的原子互相撞
制造原子序數(shù)特別高的元素只能靠撞擊兩個(gè)較輕的原子，默默希望它們的質(zhì)子能黏在一起。
“為了制造117號(hào)元素，”《科學(xué)美國人》雜志解釋說，“研究者用鈣核（每個(gè)原子核擁有20個(gè)質(zhì)子）撞擊靶核锫核（每個(gè)原子核擁有97個(gè)質(zhì)子）。”但實(shí)際過程比聽上去更難。锫元素（以加州伯克利市命名）極其稀有；該團(tuán)隊(duì)用了超過兩年時(shí)間才收集到13毫克锫用于實(shí)驗(yàn)。
一旦被制造出來，117號(hào)元素就幾乎立刻衰變消失了。它的半衰期（一定量原子中的一半發(fā)生衰變所用的時(shí)間）只有五萬分之一秒。由鋅離子與鉍撞擊產(chǎn)生的113號(hào)元素也很短命：據(jù)它的日本發(fā)現(xiàn)者報(bào)告，它的半衰期只有不到一千分之一秒。
需要說明的是，這些元素并不是剛剛發(fā)現(xiàn)的。科學(xué)家們幾年前就在實(shí)驗(yàn)室里找到了它們存在的證據(jù)。但I(xiàn)UPAC有一套冗長的認(rèn)證程序。
發(fā)現(xiàn)新元素有什么意義？
那么，我們?yōu)槭裁匆C明這些極易消失，而且沒什么明顯實(shí)用價(jià)值的元素存在呢？其一，因?yàn)槲覀兡堋Ｓ糜^察數(shù)據(jù)證實(shí)科學(xué)理論很重要。這讓我們基于元素周期表所做的預(yù)測更為可信
其二，因?yàn)樵谖磥淼哪骋惶?，我們也許能造出一些非常重、非常有用的新元素。
量子理論推測，制造出特別重——擁有超過120個(gè)質(zhì)子——同時(shí)還很穩(wěn)定（不易衰變）的元素是可能的。這些元素可能存在于元素周期表盡頭的“穩(wěn)定島”，沒人知道它們具有什么性質(zhì)。
這些新元素叫什么？
IUPAC將115、117和118號(hào)元素的發(fā)現(xiàn)歸功給了一支來自俄羅斯和美國的合作團(tuán)隊(duì)，將113號(hào)元素的發(fā)現(xiàn)歸功給了一支日本團(tuán)隊(duì)。“對(duì)科學(xué)家來說，這比奧林匹克金牌更有價(jià)值，”諾貝爾獎(jiǎng)獲得者野依良治向衛(wèi)報(bào)解釋道。發(fā)現(xiàn)者可以給這個(gè)元素命名。
“新元素可以根據(jù)神話形象、礦石、地名或國名、某一所有物或科學(xué)家來命名，在最終確定新的官方名稱和符號(hào)之前會(huì)公示五個(gè)月時(shí)間。”Science Alert報(bào)道。
這是一張?jiān)刂芷诒?，它描述了宇宙中所有已知元素的重量和化學(xué)性質(zhì)。
一張第七行沒有補(bǔ)全的過時(shí)元素周期表。圖片來源：Wikipedia
元素周期表一般遵循以下規(guī)則（但也有很多例外）。
同一周期的元素從左到右：
周期表的天才之處在于，發(fā)明者德米特里•門捷列夫發(fā)現(xiàn)，隨著元素質(zhì)量的增加，這一模式會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。每當(dāng)模式重復(fù)，周期表就增加一行。
通過元素周期表，人們可以很容易地瀏覽各元素的質(zhì)量，以及猜測表中各元素間會(huì)發(fā)生什么反應(yīng)。所以我們知道，盡管鉀（K）的質(zhì)量幾乎是鈉（Na）的兩倍，但二者在化學(xué)上表現(xiàn)得極為相似，并以此類推。
最新版元素周期表——當(dāng)然，113、115、117、118四種元素還沒來得及命名。圖片來源：Wikimedia
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