第684章 超铀风波!镧锕二系!各显神通!另
法国,镭学研究所。
伊蕾娜夫妇正在进行超铀元素的研究。
这个实验是典型的物理和化学结合实验。
用中子轰击铀元素是物理过程,但分离核反应产物是化学过程。
得益于量子力学的诞生,如今的化学取得了突飞猛进的发展。
其中最重要的突破就是,化学家们对于元素周期表上的元素有了更深刻的理解。
那就是只需要通过研究核外电子的排布规律,就能从理论上预测该元素的性质。
这在以前是不可想象的事情。
比如氯气有毒,极其活泼,这是因为氯原子有极强的氧化能力。
所谓氧化能力就是指“夺取电子”难易程度的能力。
一个元素越容易从外界夺到电子,则它的氧化能力越强。
但是为什么氯有氧化能力,而且它的氧化能力比氧还强呢
有了核外电子排布理论后,就可以解释了。
氯原子的最外层有7个电子,而氧原子的最外层有6个电子。
而原子都有想保持核外电子稳定状态的趋势,8个电子就是一种稳定状态。
因此,氯原子夺取电子的能力就比氧更强。
所以,氯原子的氧化能力更强。
按照这种理论,化学家们对元素周期表的所有元素进行系统的分析。
他们发现了一个奇怪的现象。
在元素周期表中,从57号元素【镧】到71号元素【镥】,这15种元素,它们的核外电子排布虽然存在细微的差别,但是其化学性质却极其相似。
因此,化学家们把这些元素单独组成一个系列,占据元素周期表中的同一个位置。
这就是大名鼎鼎的【镧系元素】。
包括:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。
乍一看,好像很陌生。
但它们还有另外一个大家很熟悉的名称:稀土元素。
镧系元素都是稀土元素的成员,它们在高精尖领域,尤其是国防、电子、新能源等方向,有非常非常重要的作用。
国家对稀土元素的交易是严格管制的。
稀土元素之所以珍贵,一方面是这些元素在地壳中的分布极其分散而且含量很少。
另一方面则是分离提纯的难度非常大。
因为它们的化学性质非常类似,常规方法很难分离。
除了镧系元素外,化学家们又发现了一组类似的元素组,那就是【锕系元素】。
目前的锕系元素只有4种,分别是:锕、钍、镤、铀。
而在后世,完整的锕系元素同样有15种,从89号元素【锕】一直到103号元素【铹】。
包括:锕、钍、镤、铀、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹。
前面说过,锕系元素中,前6种元素都是宇宙中天然存在的,后面的则是人工合成的元素。
当费米发现超铀元素后,化学家们类比镧系元素,很自然地就联想到,93号和94号超铀元素肯定也属于锕系元素。
因此,超铀元素的化学性质和锕、钍、镤、铀的性质应该是类似的。
这就导致分离非常困难,哪怕是顶尖化学家也不敢保证。
也许忙活一两年都是无用功。
所以大家都很理解费米没有真正提纯出超铀元素就发表论文。
从超铀元素提出到现在,已经过去了大半年,研究者们也提出了几个可行的分离方法。
第一个方法是“萃取法”。
该方法是利用元素在两种互不相容的溶剂中的溶解度不同,从而达到分离的目的。
比如假设反应产物是和脂肪,那么就可以将其置于油和水的混合溶液中,然后静置等待水油分层。
这时,溶解在水中,而脂肪溶解在油中,于是两个产物就被分离了。
然后,再通过其它办法将从水中,脂肪从油中取出来。
第二个方法是“沉淀法”。
顾名思义,就是想办法将溶解在溶剂中的超铀元素变成沉淀物分离出来。
比如在氯化钙溶液中加入碳酸钠,那么钙元素就以碳酸钙的形式沉淀下来,就可以分离了。
第三个方法是“离子交换法”,也称“吸附法”。