中级无机化学.pdf

超重元素的现状及展望超重元素的现状及展望 刘伯里 院士刘伯里 院士 2007 4 27 新元素 的发现 次序 新元素 的发现 次序 超铀元素 最长寿命 超铀元素 最长寿命 原子核的壳层结构模型依据原子核的壳层结构模型依据 幻数的存在幻数的存在 中子数中子数 N 2 8 20 28 50 82 126 质子数质子数 Z 2 8 20 28 50 82 含有以上幻数的原子核特别稳定 含有以上幻数的原子核特别稳定 1 以下原子核比临近核的结合能要大 核稳定 以下原子核比临近核的结合能要大 核稳定 中子数 N 2 8 质子数 Z 2 8 OHe 16 8 4 2 2 Z 32 偶数偶数Z稳定元素中 同位素的丰度 很少超过 稳定元素中 同位素的丰度 很少超过50 但有三个例外 但有三个例外 82 82 50 140 138 88 38 NCe NBa NSr 占Sr总量的82 56 占Ba总量的71 66 占Ce总量的88 48 3 N 82的稳定原子核最多 有的稳定原子核最多 有7种 种 N 50的稳定原子核次之 有的稳定原子核次之 有6种 种 而其它相同中子数的稳定原子核一般只有而其它相同中子数的稳定原子核一般只有 3 4种 种 4 Ca Z 20 有 有5种同位素 最大和最小 的质量数差 种同位素 最大和最小 的质量数差8 在周期表这一段中 其它 核没有含这么多同位素 表示 在周期表这一段中 其它 核没有含这么多同位素 表示Z 20的核 特别稳定 的核 特别稳定 5 Sn Z 50 有 有10种同位素 比任何元素 都多 种同位素 比任何元素 都多 6 Pb Z 82 三个天然放射系的最后稳定 核 其中最大的组成是 三个天然放射系的最后稳定 核 其中最大的组成是Pb 208 82 为双幻数核 为双幻数核 Z 82 N 126 7 209Bi是镎系的最后稳定核 也含 是镎系的最后稳定核 也含126个中 子 个中 子 8 原子核的电四极矩大小表示原子核偏离 球性的程度 具有上述数值的原子核电 四极矩是最小的 足见这些核很近球 性 表面小 核稳定 原子核的电四极矩大小表示原子核偏离 球性的程度 具有上述数值的原子核电 四极矩是最小的 足见这些核很近球 性 表面小 核稳定 9 中子数为中子数为50 82 126的原子核的中子俘 获截面特别小 的原子核的中子俘 获截面特别小 原子核的壳层结构模型原子核的壳层结构模型 从以上这些事实可以推断 从以上这些事实可以推断 2 8 20 28 50 82 126 幻数的存在必然反映 核的某种结构 幻数的存在必然反映 核的某种结构 原子核的壳层结构的唯象处理原子核的壳层结构的唯象处理 Schematic diagram of nuclear level systems with spin orbit coupling 稳定岛稳定岛 超重元素的制备超重元素的制备 反应堆反应堆 超重元素的制备超重元素的制备 核爆炸核爆炸 超重元素的制备超重元素的制备 重离子反应重离子反应 Kr 86与Pb 208反应 293118 CN 1 12 37MeV 261 s 289116 2 11 63MeV 1243 s 285114 3 11 31MeV 0 708ms 281112 4 2 41MeV escape 1 201ms 277110 5 10 18MeV 5 738ms 273Hs 6 9 78MeV 1 203s 269Sg 通过通过 86Kr和 和 208Pb 反应所得到的衰变链图 反应所得到的衰变链图 LBNL 提供提供 293118 CN 1 12 41MeV 212 s 289116 2 2 39MeV escape 1207 s 285114 3 3 04MeV escape 0 741ms 281112 4 10 67MeV 1 750ms 277110 5 1 33MeV escape 2 133ms 273Hs 6 9 47MeV 2 107s 269Sg 2 87Mev escape 21 53 s 通过通过 86Kr 和 和 208Pb 反应所得到的衰变链图 反应所得到的衰变链图 LBNL 提供提供 Kr 86与Pb 208反应 293118 CN 1 120 s 289116 2 3 46MeV escape 310 s 285114 3 11 38MeV 1 047ms 281112 4 10 69MeV 0 939ms 277110 5 10 19MeV 4 919ms 273Hs 6 2 16MeV escape 1 810s 269Sg 8 47Mev 43 10 s 通过通过 86Kr 和 和 208Pb 反应所得到的衰变链图 反应所得到的衰变链图 LBNL 提供提供 新的元素周期表新的元素周期表 121122123124125126 153 171172173174175176 203 超镧系超镧系 超锕系超锕系 研究超重元素的意义和可能的应用研究超重元素的意义和可能的应用 超小临界体积超小临界体积 核电池 等等核电池 等等 核武器过去是 现在是 将来仍然是我核武器过去是 现在是 将来仍然是我核武器过去是 现在是 将来仍然是我核武器过去是 现在是 将来仍然是我 们国家安全的重要基石 是我国大国地们国家安全的重要基石 是我国大国地们国家安全的重要基石 是我国大国地们国家安全的重要基石 是我国大国地 位和综合位和综合位和综合位和综合国力的重要标志国力的重要标志国力的重要标志国力的重要标志 核能的和平利用核能的和平利用 法国法国 该国电力的该国电力的75 以上靠核动力 以上靠核动力 匈牙利匈牙利 该国约该国约40 的电力需求由核电满足的电力需求由核电满足 放射性元素在国民经济中的应用放射性元素在国民经济中的应用 Contrastive