週期表

原子序第113超重元素的發現與命名

原子序第113超重元素的發現與命名

原子序第113超重元素的發現與命名
東京大學理學博士黃郁珊編譯/國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然博士責任編輯

在週期表裡,元素以原子序來排列,原子序代表原子核中的質子數目,具有相同質子數(但不同中子數)的原子有著同樣的化學性質,這些原子稱之為同位素。雖然同位素擁有相同的化性,因為原子核的穩定性不同也因此具有不同的生命長度。質子數低於或等於92的鈾為止都可以從自然界直接發現,比鈾更重的元素是透經由人工合成確認其存在。尤其是原子序104號以上,被稱為超重元素的元素,因為產量極少,難以僅透過化學性質的分析結果來證明新元素的合成,加上所有的超重元素都不安定,會在短時間內衰變為更安定的元素,因此要證明新元素的合成非常重要但又非常困難的一點就在於,確認該元素產生衰變鏈並轉變成已知的較輕原子核。

新元素的探索對化學和物理兩方面的學問來說都是重要的研究題目。1869年俄國化學家門得列夫提倡的「元素週期表」中從氫(H: 原子序1)到鈾(U: 原子序92)之中僅列出63種。到2015年為止則有114種獲得認定。有關新元素的發現,是由「國際純粹與應用化學聯合會 (IUPAC: International Union of Pure and Applied Chemistry)」與「國際純粹與應用物理聯合會 (IUPAP: International Union of Pure and Applied Physics)」推薦5人所組成的聯合工作小組「JWP : Joint Working Party」進行審查。IUPAC會基於JWP的審查結果,認定發現新元素的研究團隊,並將新元素的命名權授予該團隊。2015年底IUPAC認定日本理化學研究所(以下簡稱理研)仁科加速器研究中心超重元素研究團隊為中心的團隊(領導人森田浩介為九州大學教授,以下簡稱森田團隊)所發現的「113號元素」為新元素,並在2015年12月31日通知授予該團隊以發現者的身分為新元素命名的權利。這是史上首次將命名權授予歐美各國以外的研究團隊。元素週期表中將首次加入來自亞洲國家,日本的元素。

原子序

原子序 (atomic number)
國立臺灣大學物理系鍾豪

原子序(atomic number)是指原子核中質子的數量,因此又稱為質子數(proton number),一般簡記為Z(Z是源於德文的Zahl,意思是「數字」),寫在元素符號的左下角。對於一顆電中性的原子而言,由於電子和質子數量相同,所以原子序大小也是電子的數量。

容易與原子序混淆的是質量數(mass number)和原子量(atomic mass)。質量數是質子和中子數量的總合,一般簡記為A,寫在元素符號的右下角。因為電子質量極小(約是質子質量的1/1836),因此質量數可用來粗略表示該原子的質量。

門得列夫(Dmitri Mendeleev) Ⅱ

門得列夫(Dmitri Mendeleev) Ⅱ
國立中山大學董騰元教授責任編輯

請參閱:門得列夫(Dmitri Mendeleev)I

Dmitri_Mendeleev

圖片來源:維基百科

1869年他發現了元素週期律,並就此發表了世界上第一份元素週期表,他按原子量的大小順序排列的同時,並將原子價相似的元素上下排成縱列(近代科學家發現,元素的性質確有週期性存在,但所依照的不是原子量,而是「原子序」)。

門得列夫為了週期表,常常廢寢忘食,好幾天都在辦公室走來走去,百思不得其解;2月17日清晨,由於他不眠不休的研究了一整夜,門得列夫坐在椅子上睡著了,他有個預感:十多年來一直縈繞心頭的問題,就快要迎刃而解了;突然他被驚醒,因為他夢見了一張清晰的元素週期表,他急忙把夢裡的那張表畫了下來,後來發現這個週期表只有一處需要修正。有人打趣地說:「讓我們帶著要解決的問題去做夢吧!」

門得列夫(Dmitri Mendeleev)Ⅰ

門得列夫(Dmitri Mendeleev) Ⅰ
國立中山大學董騰元教授責任編輯

門得列夫出生於1834年,卒於1907年,享年73歲,是俄國有名的化學家暨發明家。他一生最大的貢獻在於元素週期表,而且此週期表可用來預測尚未被發現的元素的性質;第101號元素:鍆(Md)就是以他的名字來命名。

門得列夫於1834年2月出生於西伯利亞(Siberia)的托波爾斯克(Tobolsk),排行14~17個(正確資料已不可考)兄弟姐妹中的老么,父親是當地一個學校的校長,祖父為俄國教士。13歲時父親過世,而母親的工廠也遭遇火災,此時,他進入托波爾斯克的高級中學就讀。15歲的時候,門德列夫的母親發現了他在科學方面的天賦,千里迢迢的把他帶到莫斯科,可惜學校當局並沒有接納他。

元素週期表(Periodic table)

元素週期表(Periodic table)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

化學元素的週期表是顯示化學元素一個『表格方法』(tabular method)。週期表一般公認是由俄國化學家門得列夫於1869年所首創發明。門得列夫想利用這個表去說明各種元素的性質有週而復始的趨勢【週期性(periodic)】,他將當時已知的63種元素依原子量大小排列,並將有相似化學性質的元素放在同一行,就是元素週期表的雛形。