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人工放射性元素

发布时间:2019-07-23 15:03 来源:未知 编辑:admin

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  放射性元素是由核电荷相同的放射性同位素所组成的元素,用人工方法制成的放射性元素称为人工放射性元素。如钚、钔等。

  最初通过人工核反应合成而被鉴定的放射性元素。它们是锝钷镅锔锫锎锿镄钔锘铹、104、105、106、107、108和109号元素。

  20世纪20年代末,由第1号元素氢到第92号元素铀组成的元素周期表只剩

  下43号、61号、85号和87号四个空位。人们用各种方法寻找这四种“空位元素”。

  1934年法国科学家F.约里奥-居里和I.约里奥-居里发现了人工放射性,为人工获得放射性元素开辟了道路。1937年意大利矿物学家C.佩列尔和E.G.塞格雷在加利福尼亚大学劳伦斯-伯克利实验室用回旋加速器加速的氘核轰击钼靶, 通过下述核反应98Mo(d,n)99Tc 合成了锝,这是人类首次用人工的方法制造出来的元素。1940年美国科学家D.R.科森等用加速的α 粒子轰击铋靶,合成了85号元素砹。同年,美国化学家E.M.麦克米伦等发现了镎、G.T.西博格等发现了钚,开始了超铀元素的合成。

  40多年来,已陆续合成了十几种超铀元素,进一步发展了元素周期系。人工放射性元素的发现和重要性质见表。

  ①反应堆中子辐照合成, 可合成的最重的核素是镄257,是唯一能获得可称量超铀元素的方法。

  ③ 用加速器加速粒子轰击合成, 粒子轰击由各种重元素制成的靶,通过核反应可合成绝大多数超铀元素。

  ④ 热核爆炸合成,热核爆炸装置中的铀核在大约10-7~10-8秒的时间内, 多次俘获中子, 形成极富中子的铀同位素,再经一系列的β-衰变,即可得到重超铀元素。

  锝(dé)是首个以人工方法制得的元素,其主要来源为反应堆中铀裂变产物。至80年代初还没有在地球上找到天然存在的锝。用氢在500~600℃还原硫化锝(Tc2S7)或过锝酸铵,可得金属锝。在硫酸溶液中电解过锝酸铵也可析出金属锝。锝的性质与同族元素铼相似。高温下锝与氧生成挥发性的氧化物Tc2O7。常见同位素Tc-97的半衰期260万年,可用作制备β射线) mol)过锝酸铵可使钢材的腐蚀大为减慢。锝和锝钼合金具有良好的超导性质。1960年以前,锝只能小量生产,价格曾高达2800美元/克;70年代末已能进行千克量级生产,价格已下降到60美元/克以下。现在锝已经达到成吨级的产量,是从核燃料的裂变产物中提取的。金属锝抗氧化,在酸中溶解度不大,因此可用作原子能工业设备的防腐材料。 该金属呈银白色,但通常获得的是灰色粉末。在潮湿的空气中缓慢失去光泽,在氧气中燃烧,溶于硝酸和硫酸。锝是地球上已知的最轻的没有稳定同位素的化学元素。

  通过用氦核轰击钚原子制得。锔的放射性如此强烈,以至于在黑暗中会闪闪发光。锔,原子序数96,因纪念著名科学家居里夫妇而得名。1944年美国科学家西博格、詹姆斯等用32兆电子伏特α粒子轰击钚239时发现锔242,现已发现质量数为238~251的全部锔同位素。锔的发现先于95号元素镅。

  钚(Pu)是一种放射性元素,是原子能工业的一种重要原料,可作为核燃料和核武器的裂变剂。投于长崎市的,使用了钚制作内核部分。其也是放射性同位素热电机的热量来源。

  钚于1940年12月首次在美国加州大学伯克利分校劳伦斯伯克利国家实验室被合成[1-4]。参与合成者包括诺贝尔奖得主西博格(伯克利校长)[1-2]和诺贝尔奖得主埃德温·麦克米伦等人[1-2]。

  镅的原子序数为95号元素,也就是第三个超铀元素,是在1944年底被美国加州大学伯克利分校核物理学[1-2]、化学家西博格和他的同事们[3]——詹姆斯、摩根和吉奥索等人首先完成的[2][5]。他们用美洲一词(America)命名这一新元素为americium,元素符号为Am。

  核反应装置中。钷 147是理想的示踪原子,可用作纯β放射源,用钷制成的荧光物可用于航标灯,钷也是制作核电池的燃料之一。钚239可用作核燃料;其他超铀元素的应用有放射性示踪剂、核热源、核电池和中子源等方面。

  刘培. 中国放射化学的发展历程(1934-2000)[D].中国科学技术大学,2015.

  马晓群主编;孙爱华,张霞,赵杨编. 魅力科学 有趣元素的化学. 北京:中国地图出版社, 2013.02.

  史启祯主编. 无机化学与化学分析. 北京:高等教育出版社, 2011.07.

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