也許你不會想到這奼紫嫣紅,變幻莫測的物質世界,竟是由種類不多的化學元素組成的。
如果把物質世界比作龐大的建築群,那化學元素就像砂石,水泥,鋼筋等建築材料一樣。用沙石,水泥鋼筋等可以構築起座座萬丈高樓。化學元素則可以用各種奇妙的組合方式,形成數以百萬計的效能不同的種種物質。剛才說到了。化學元素的種類並不多。那麼讓人難以琢磨的化學元素到底有多少種?
1661年,英國科學家波義爾指出元素是。有確定性質的,實在的,可以觀察到的,不能用化學方法分解為簡單物體的實物後,法國化學家拉瓦希把波伊爾的觀點引入了化學。號召人們用分析的方法去研究物質,以認識元素的本質。於是化學進入了一個嶄新的時代。一些新的元素相繼在化學家手下問世。加上古代人們就已經認識了金銀銅鐵硫等元素。到19世紀中葉已被發現的元素達60多種。
這時。科學家們發現元素的秉性各異,卻又能密切合作,構成五彩繽紛的大千世界。看來元素間必然有著一定的聯絡。既然如此,科學家們自然要想到元素間究竟有著什麼樣的親緣關係?根據這種關係應如何對元素進行科學的分類?這些問題解決了的話,就可以抓住元素的實質,探求他們組成物質的各種秘密,使物質世界更好地造福於人類。
於是科學家們把目光集中到仍然處於雜亂無章的狀態元素上,一個尋求元素間聯絡構建元素大廈的工程開始實施了。
還在1817年法國化學家德貝萊納。再按照元素的原子量對元素排隊時,發現化學性質相似的三元素中。中間元素的原子量大約是兩頭兩種元素原子量之和的一半。據此,他對當時已發現的54種元素進行組合,於1829年提出了三元素組的元素分類方法。用這一方法確實發現了一些元素間的內在聯絡。但欠缺的是無法對所有元素進行系統考察。並歸納出一個構建化學元素大賽的整體思想。
後來法國化學家上古多也根據元素原子量的變化來排列元素。它在一個圓柱體的表面畫上一些與底面呈45度角的螺線。然後根據氧的原子量16。又用垂線將圓柱體的表面分成16等份,最後把當時已知的62種元素按原子量由小到大的順序標記在螺線與垂線的交點上,當做完這一切之後,上古多驚奇的發現化學性質相近的元素都出現在同一垂線上,於是他提出了一個元素分類的螺旋圖,上古多第1次從整體上去探求化學元素的原子量和性質之間的統一關係,並指出化學元素的性質變化是週而復始的,但遺憾的是這一螺旋圖在1862年的法國科學院學術會議上卻絲毫沒有引起人們的興趣。
化學元素大廈總設計的任務,最終落到了俄國化學家門捷列夫的肩上。他在對可以作為分類依據的元素的方方面面的性質進行了認真分析的基礎上,緊緊抓住原子量這一主線,按原子量由小到大的順序,把當時已知發現的63種元素排列起來,在排隊的過程中還充分考慮到元素的其他性質,就這樣,他終於發現了元素間的秘密元素的性質,隨著原子量的遞增而呈現週期性的變化,並根據這一變化規律開始構建化學元素大廈,它首先設計好一棟樓房,然後按城市和單元把元素一種種的排列進去,還給一些尚未被發現的元素流出住處,1871年他的這一構建工作宣告完成。恩格斯高度評價了門傑列夫的這一貢獻,稱他完成了科學上的一個勳業。
1913年英國物理學家莫斯萊提出了原子序數的概念。指出元素在大廈中的位置不是由原子量決定的,而是由元素原子的核電核素相關的原子序數決定的,這是人們對元素之所以能科學的在大廈中安家落戶,有了更本質的認識。
現在元素大廈可以說是人丁興旺了,第1層住了兩戶,氫和氦。第2層住了8戶。鋰,鈹,硼,碳,氮,氧,氟,氖。第3層住了8戶。鈉,鎂,鋁,矽,磷,硫,氯,氬。第4層住了18戶,第5層住了18戶,第6層住了32戶,這6層都住得滿滿當當的,可第7層現在只住了23戶。這樣元素大廈裡,總共住了109戶人家。
從科學發展的長河看,化學元素是陸續被發現的,被發現的新元素中,又能在元素大廈中找到合適的住處,那麼未來的新住戶還有哪些元素大廈能否無止境的構建下去?這就成了一個不解之謎。
科學家們在研究元素的穩定性時,發現隨著核電核數的增加元素的穩定性在急劇降低,例如106號元素的半衰期為0.9秒,而107號元素僅為二微秒照此推理下去,新元素的存在機率越來越小及新元素的發現到了窮途末路。
山重水複疑無路,柳暗花明又一村,1969年有的科學家又提出了所謂“超重核穩定島”存在的假說,指出元素的穩定性並不一定隨著原子序數的增加而降低。在元素不穩定性的海洋中。可能存在一座“超重核穩定島”。
隨著科學技術的進步,人們尋找新元素的方法也在不斷的更新。目前尋找新元素主要以人工合成和在大自然裡尋找兩方面進行,以人工合成為主。人工合成主要是利用高能中子照射重離子加速器等現代實驗手段來實現。另外也可從天外來客如宇宙射線,隕石,月岩石,去發現。
根據最新報道,幾位美國科學家用20號元素鈣轟擊96號元素鋸,製成了116號元素。如果這一發現進一步檢驗得到證實的話,那麼他們對構建化學元素大廈的構建可真不算小。
欲窮千里目,更上一層樓。化學元素大廈將來究竟能構建成什麼樣子?是否有一天會宣佈課滿,這還需要科技工作者一代接一代的付出艱辛的努力。