【正文】 而且 ， 即使達(dá)到上述要求 ， 由于核反應(yīng)中由非平衡狀態(tài)自發(fā)地趨于平衡狀態(tài)的 “ 弛豫現(xiàn)象 ” ， 使得有效轟擊率大大降低 。 據(jù)報(bào)道 ， 在合成 109號(hào)元素 Mt的實(shí)驗(yàn)中 ，核彈粒子 58Fe和靶核粒子 209Bi在 1014次接觸中 ， 只有一次成功 。 對(duì)靶核轟擊了一周之久 ， 才鑒定到一個(gè) 109號(hào)元素 Mt的原子核 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 最后 ， 由于原子核越重越不穩(wěn)定 ， 半衰期也越來(lái)越短 ， 這樣 ， 必然給測(cè)試工作帶來(lái)極大的困難 。 因?yàn)橐瓿杀匾蔫b定工作是需要時(shí)間的 。 如果新核的半衰期太短 (如 107Bh為 (1～ 2) 10－ 3 s，108Hs也只 2 10－ 3 s)， 要在短時(shí)間內(nèi)完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)工作是非常困難的 ， 而如果對(duì)一個(gè)新元素缺乏應(yīng)有的化學(xué)鑒定 ， 那就難于準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)該元素的性質(zhì)和地位 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 目前 ， 盡管在合成超重元素方面存在上述種種困難 ，但科學(xué)家們?nèi)匀辉跒閷?shí)現(xiàn)此目標(biāo)而頑強(qiáng)地努力著 。 事實(shí)上 ， 目前世界上很多地方都在改建或新建更強(qiáng)大的加速器 ， 以提高加速粒子能量 。 在測(cè)試方面也發(fā)展了許多快速 、 有效的鑒測(cè)方法以適應(yīng)短壽命元素的化學(xué)鑒定工作 。 可以深信 ， 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展 ， 人類合成超重元素的日子不會(huì)太遠(yuǎn)了 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 超重元素的合成 由一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子如 α(42He2＋ ), β－ (0－ 1e), β＋ (0＋ 1e)， γ(00γ)， d(21H)， P(11H)和 n(10n)等粒子和一個(gè)目標(biāo)核發(fā)生碰撞而引發(fā)的核反應(yīng)稱為誘導(dǎo)核反應(yīng) ， 其中運(yùn)動(dòng)粒子稱為轟擊粒子 ， 靜止的粒子稱為靶核 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 例如，用 α粒子轟擊 14N核，產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)子和 17O。 147N＋ 42He 178O＋ 11H 誘導(dǎo)核反應(yīng)有時(shí)又被稱為粒子－粒子反應(yīng)，因?yàn)橐环N粒子是反應(yīng)物，另一種粒子是產(chǎn)物。 誘導(dǎo)核反應(yīng)也叫嬗變反應(yīng)，即由一種元素轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N元素的反應(yīng)。 至今，用誘導(dǎo)核反應(yīng)已經(jīng)合成出了 2 000多種 (人工 )放射性核素。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 93～ 109號(hào)元素的合成 原子序數(shù) 名稱 元素符號(hào) 合成反應(yīng) 93 镎 Np 238U (n , β )239Np 94 钚 Pu β 238U (d ,2 n )239Np 239Pu 95 镅 Am 239Pu (2 n , β )241Am 96 鋦 Cm 239Pu ( α , n )242Cm 97 锫 Bk 241A m ( α , 2 n )243Bk 98 锎 Cf 242C m ( α , n )245Cf 9 9 锿 Es 238U (1 5 n , 7 β )253Es 100 鐨 Fm 238U (1 7 n , 8 β )255Fm 101 鍆 Md 25 3E s( α , n )256Md 102 锘 No 246C m (12C , 4 n )254No 103 鐒 Lr 252C f(11B , 5 n )258Lr 104 金盧 Rf 242Pu (22N e , 4 n )260Rf 105 金 杜 Db 249C f(15B , 4 n )260Db 106 金喜 Sg 249C f(18O , 4 n )263Sg 107 金波 Bh 209B i(54C r , n )262Bh 108 金黑 Hs 208Pb (58Fe , n )265Hs 109 金麥 Mt 209B i(56Fe , n )266Mt 表中的反應(yīng)式可用一個(gè)通式 X(x， y)Y來(lái)表示 ， 式中 X、 x、 y、 Y依次表示靶核 、 入射粒子 、出射粒子 、 生成的新核 。 如 239Pu(α, n)242Cm代表反應(yīng)： 23994Pu＋ 42He 24296Cm＋ 10n 在通式中的符號(hào)上未標(biāo)出原子序數(shù) ， 這是因?yàn)樵胤?hào)本身就代表著它 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 當(dāng)轟擊粒子是帶正電的粒子時(shí) ， 它必須有很高的動(dòng)能才能克服它們與靶核之間的靜電排斥 。 為使轟擊粒子具有必需的能量 ， 必須用加速器對(duì)轟擊粒子加速 。 用加速的多電荷 “ 重 ” 離子作轟擊粒子的核反應(yīng)可以合成出原子序數(shù)從 99到 109的超鈾元素 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 例如，在 1974年， Seaberg就用直線加速器成功地合成了 106號(hào)元素 (Sg)。 24998Cf＋ 188O 263106Sg＋ 4 10n 中子不帶電，帶正電的靶核對(duì)它沒(méi)有排斥作用，且熱中子也有足夠的動(dòng)能與靶核反應(yīng)，一個(gè)典型的例子是： 5927Co＋ 10n 6027Co＋ 00γ 這樣的反應(yīng)又叫中子俘獲，用中子俘獲反應(yīng)能合成質(zhì)量數(shù)最高為 257(Fm)的各種元素的同位素。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 周期系的遠(yuǎn)景 由于對(duì)超重元素的工作必然會(huì)涉及到 “ 穩(wěn)定島 ” 元素在周期表中的位置及其化學(xué)性質(zhì)的預(yù)測(cè)工作 ， 按電子層理論和計(jì)算的結(jié)果 ， 在周期表中不但可以完成第七周期 ， 而且將會(huì)有第八周期 ， 甚至更大的周期 。 根據(jù)電子填充規(guī)律 , 各亞層最多容納的電子數(shù)目為： 亞 層 s p d f g h 電子數(shù) 2 6 10 14 18 22 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 5g亞層可容納 18個(gè)電子 ， 因此 ， 第 第 9兩個(gè)周期元素?cái)?shù)目各可達(dá) 50種 ， 這兩個(gè)周期中將會(huì)有 “ 超錒系 ” 和“ 新超錒系 ” 各 14＋ 18＝ 32種元素 。 因此 第 8周期相應(yīng)的能級(jí)組次序?yàn)?8s5g6f7d8p； 第 9周期為 9s6g7f8d9p。 根據(jù)現(xiàn)有的周期系理論知識(shí) ， 可將第 9兩個(gè)周期直到 218號(hào)元素的位置列出 ， 至于此表是否正確 ， 有待今后科學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn) 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 超 新超 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 4 計(jì)算下列順序中各元素的質(zhì)量數(shù) 、 原子序數(shù)及所屬周期族： 22688Ra —→ X —→ Y —→ Z —→ T 5 已知 t1/2(Fr)＝ min， 求 1 g Fr在經(jīng)過(guò) 24 min、 30 min后還剩多少 ? 7 有一放射性核素的試樣 ， 在星期一上午 9:00時(shí)記錄每分鐘計(jì)數(shù)為 l 000， 而星期四上午 9:00為每分鐘計(jì)數(shù)為 125， 求這核素的半衰期 。 l0 某鈾礦樣品分析表明含有 206Pb g、 238U g， 若 206Pb全由 238U衰變而得 ， 計(jì)算礦的年代 。 已知 t1/2(238U)＝ 109 年 。 13 求氫彈反應(yīng)： 21H＋ 31H — → 42He＋ 10n所放出的能量 。 － α － α － α － β 習(xí) 題 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 15 要使 l mol 31P原子變?yōu)橘|(zhì)子、中子和電子，其所需能量由質(zhì)子、中子和電子合成 42He來(lái)提供，求應(yīng)合成多少摩42He才能提供足夠的能量 ? 己知質(zhì)量： 42He 604 amu，31P 76 amu。 18 寫出并平衡下列衰變的核反應(yīng)方程式： 103Rh —→ ； 115Cd —→ ； 75Br —→ ； 62Zn——————→ 20 寫出并平衡下列核反應(yīng)方程式 : (1) 35Cl(n， )34S (3) 56Fe(d， 2n) (5) 227Ac → 4He＋ (7) 23Na( ， n)23Mg； (9) 238U(α， n) ； (11) 6Li＋ 1H → 4He＋ ； (13) 12C( ， γ)13N； － α － β － β＋ K電子俘獲