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勞倫斯·伯克利國家實驗室的化學(xué)家正在檢查锿-254的實驗室樣品。

圖片來源：勞倫斯·伯克利國家實驗室網(wǎng)站

據(jù)《自然》網(wǎng)站報道，美國研究人員首次揭示了元素周期表中最神秘且最重的元素之一——锿的基本化學(xué)性質(zhì)。這一成就使化學(xué)家們離發(fā)現(xiàn)所謂的“穩(wěn)定島”更近了一步?！胺€(wěn)定島”意味著元素的維持時間足以進(jìn)行研究和使用。

1952年，美國能源部在首次氫彈試驗中發(fā)現(xiàn)了锿。該元素并非自然存在于地球上，只能通過專門的核反應(yīng)堆微量生產(chǎn)。锿也很難與其他元素分離，具有很高的放射性并迅速衰變，這使得研究锿極為困難。

美國加州大學(xué)勞倫斯·伯克利國家實驗室研究人員造出了233納克純锿樣品，并進(jìn)行了自上世紀(jì)70年代以來的首次實驗，由此發(fā)現(xiàn)了該元素的一些基本化學(xué)性質(zhì)。

研究人員測量出了锿的化學(xué)鍵長度（兩個鍵原子之間的平均距離），這是一種基本的化學(xué)性質(zhì)，可以幫助科學(xué)家預(yù)測其將如何與其他元素相互作用。他們還發(fā)現(xiàn)，锿的鍵長與錒系元素的總體趨勢背道而馳。這是過去理論上已經(jīng)預(yù)測過的，但從未在實驗中被證明。

與其他錒系元素相比，锿暴露于光線時的發(fā)光能力也大不相同，研究人員將其描述為“前所未有的物理現(xiàn)象”，需要進(jìn)一步實驗以確定原因。

锿是通過用中子和質(zhì)子轟擊目標(biāo)元素鋦以制造更重元素時生成的。研究小組在美國橡樹嶺國家實驗室使用了一個專門的核反應(yīng)堆，這是世界上少數(shù)可以制造锿的地方之一。

然而反應(yīng)的目的是制造锎，極少量的锿只是反應(yīng)的副產(chǎn)品。由于兩種元素很相似性，要從锎中提取純锿樣品極具挑戰(zhàn)性。研究人員最終僅得到微量的锿-254樣品，這是其較穩(wěn)定的同位素之一。

新研究使將來制造锿變得更容易，從而有望用锿作為目標(biāo)元素來創(chuàng)造更重的元素。對于某些化學(xué)家而言，最終目的之一就是發(fā)現(xiàn)半衰期更長的假想超重元素。锿-254的半衰期約為276天，與半衰期最多只有幾微秒的其他重元素相比，它們就好像處在“穩(wěn)定島”上。

锿-254會衰變成锫-250，后者會發(fā)射有害的伽瑪射線。洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員為此設(shè)計了一種特殊的3D打印樣品架，以容納锿并保護(hù)伯克利實驗室的科學(xué)家免受這種輻射。但研究人員稱，它一直在衰減，每個月都會損失7.2%的質(zhì)量。

總編輯圈點：

在眾多化學(xué)元素當(dāng)中，放射性元素因其神奇的特質(zhì)，令眾多科學(xué)家癡迷。這些元素往往字眼生僻，特別難念，但又與人們的生活息息相關(guān)。比如放射性元素氚可與氘發(fā)生核聚變反應(yīng)，產(chǎn)生大量能量。相比核裂變，這種核聚變能源更加清潔安全。再比如氡，作為一種天然放射性氣體，無處不在，甚至包括我們居住的房間。據(jù)統(tǒng)計，3%—14%的肺癌由氡暴露引起。科學(xué)家對放射性元素的研究不斷加深，普通公眾對這些元素的認(rèn)知也要跟上腳步。

參考資料

[1] 科技日報,第99號元素锿基本化學(xué)性質(zhì)首次揭示|總編輯圈點,http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2021-02/05/content_1079519.shtml