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  • 文件格式: apk
  • 应用分类: 手机网游
  • 使用语言: 中文
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  不久前一个多国联研究小组首🤶观测到氧28,它是有史来最重的氧位素(含有8个质子和20个中子)。它的发现之所这么重要,,-因为按照理🎠预测,氧28极可能是稳👨‍👦的,但实际它只存在非🧨短暂的时间就迅速衰变解了。这意着,人们之💮对于原子模的假设和规的认知存在定偏差。同,也为进一了解元素及同位素的形、原子结构型、强弱相🎛️作用等重大本问题提供🍙新的思路和战,有可能引发相关领‼️的理论革新  发现原核里的微观界,分析物的基本组成🐏 关于物质基本组成问🔓,早在数千前古人就开思考。比如希腊的四根(四元素说)、中国古代⛷️阴阳五行学,都是人们于世界本质知的代表理🗼。公元前5世纪的古希腊者德谟克里⚱️认为,任何物都是由一💨不可再分的🎋粒,也就是子所构成的《墨子·经🦞》中“非半斫,则不动说在端”也出,物质不分割到无法分时的物质-作“端”。📘些都是原子论的雏形,到2000多年后的20世纪初,人们搞清楚原子🗝️结构。  🚵们对原子的识伴随着对素的研究不’发展。18世纪末,卡文许、舍勒、里斯特利、瓦锡相继发并完善氧和元素的性质19世纪成为元素研究的峰期,一个一个元素的现让人们进🪕步认识物质组成,并开📒总结一些规。  1803年,英国科学家道尔顿出了物质(元素)都是由不可分的微粒—原子构成🌥️,每种元素🈲原子都有自🍍特殊的质量🗣️—原子量。1869年,俄国科学家门列夫基于元👨🏾‍🤝‍👨🏼质量与其化性质的周期变化提出了名鼎鼎的元🧞‍♂️周期表,十准确地预测一些未知元的性质。直🎯此时,人们还是相信,😗子是不可再的粒子。 💓直到1897年,英国科家汤姆生通测定阴极射🦇在电磁场下🎏运动速度和转角度,计🧱出这种带负🦡的阴极射线子质量仅为元素的约两分之一,这是我们现在知的电子。原子更小的子对原子不🍻再分理论提了挑战,汤👨‍⚖️生据此提出带正电的原表面镶嵌着子的“葡萄布丁”模型1911年,汤姆生的学卢瑟福做了👻个著名的α-子散射实验用带正电荷-α粒子(即氦4原子核)轰击金箔,发-大部分α粒直接穿透了箔,同时有少部分的氦子被大角度🌔射甚至反射回来。卢瑟🛁由此推断原🐂内部结构并是均匀分布而是集中在个非常小的🤯围内,提出👨‍🎤电子绕着带电的原子核🏯动的“行星🦷构”模型。☮️ 1919年,卢瑟福继用α粒子轰氮气。过程,他发现氮放出一种与原子核质量电荷一致的🔇子,将其命为质子。从🦥证明了原子可以再分,是历史上第次人工核反。不过,从💝子核的电荷测出的质子与大部分原的质量却对上——大部原子的质量比其中的质加电子重很。与此同时还发现一些有相同质子🚴‍♀️的原子却具🤸‍♂️不同的质量因此卢瑟福测原子核内还有一种不电的中性粒。1932年,卢瑟福的⭕生查德威克α粒子轰击,产生了一不带电的射,再用此射轰击氢气、🛡️气,结果打了氢核和氮,通过测定打出氢核和😵核的速度,-现这种未知📑线的质量和子接近,确了中子的存🍎。至此,由🧟‍♂️子、中子、子组成的经原子结构模建立起来,瑟福也被誉🧡“核物理之”。  找同位素,探善变的元素界  在研原子内部结的过程时,🐅学家们也观到了一些放性元素衰变现象和规律🧎卢瑟福和英✴️化学家索迪研究钍、镭锕等放射性👚素后,于1903年提出了元素嬗变理:放射性属原子自身变,放射出αβ、γ射线🦶,变成另一原子,直至定为止。其α射线正是🚜瑟福在发现🌋子核和质子🆖中子实验中👩‍🎤用的氦离子(α粒子),β射线是电子🥙γ射线是光。这一时期铀、钍等放性元素中不分离出一个“新”放射元素,多到素周期表中🤪有足够的空放进这些“⛅”元素,然📈这些元素中有不少元素学性质却是致的。因此整理这些数后,索迪于1910年提出了著名的同📓素假说:存🔆着不同原子🖊️和放射性而💬他物理化学质相同的化元素变种,👨‍✈️在元素周期上占据同一格子。  后不久,人就分别从铀238和钍232得到铅206和铅208。1912年,汤姆生为🕳️深入研究电🚏,改进了带电场和磁场仪器,让氖🐻子核通过仪🦻,结果检测上出现了两轨迹。他将气反复提纯结果依旧,-明存在两种😥子量的氖。是稳定同位🦮存在的第一实验证据,台分离氖同,素的仪器就第一台质谱。后来他的生阿斯顿改了质谱仪的🕰️度,进一步♠️测到氖确实有两种原子量的同位素20和氖22,此后陆续其他71种元素中发现了200多种同位素。由于分率更高,阿顿借助质谱得到了各个位素的比例✌️如氖20∶氖22约9∶1,所以氖的子量是20.2;氯元素的主要同位素氯35和氯37,大致比例为3∶1,所以氯的原子就是35.5。  而随中子的发现原子内部的,,密终于被揭😚。同位素就👩🏽‍🤝‍👨🏻一种元素存👩🏼‍🤝‍👩🏻着质子数相🕵️‍♂️而中子数不✉️的一系列原🐔。由于质子相同,所以位素的电荷电子数都相🧎,并具有相💱的化学性质🌖但由于中子🛬不同,同位-的原子质量就不同,原🔐核的稳定性(放射性)也有所不同。迄发现的118种元素中,👮定同位素近300种,只有20多种元素未发现稳定同位素,而-射性同位素达3000多种,所有的🦶素都有放射同位素。有思的是,质🎫数为偶数的素比质子数奇数的元素更多的稳定🏄‍♂️位素,通常少于3个,而且大多数具⬜偶数个中子而质子数为数的元素,😼多只有2个稳定同位素,💣般只有1个,而且也几乎偶数个中子此外,随着🍮子数(原子序数)的增长,元素丰度急下降,这些律与原子核内部结构和定性具有什☀️样的关联,🍱为科学家们下一个兴趣,-。  幻数稳定岛,具魔力的原子🚁  为了合-,地解释原子内部的多核系统,伽莫最早提出了液滴模型”🐓把原子核描成一种由中和质子组成🖍️密度极高且可压缩的液。后来德国🧯学家魏茨泽和贝特在此🧗‍♀️型基础上发🏁了半经验公,来量化原核结合能。用液滴模型很好地解释🛂合能、质量式以及原子🕑的裂变现象如果给予足🖥️的额外能量🚷球形的原子可能会扭曲🍎哑铃状,然分裂成两个片并释放能🦒。但是,液💭模型却并不解释原子核❕质的周期性化现象。 🐑液滴模型公得到的结合与实验值之存在一些偏🤪,尤其是当子数或中子为2,8,20,28,50,82,126时,原子核具有特别🎪的结合能(稳定性)。观察到这些现象,美国科学梅耶提出了🏿幻数”(MagicNumber)概念:当质子或子数为幻数,原子核比🐨稳定;而当者均为幻数,原子核因👨‍🦼有双倍的“力”而特别定。像我们知的氦4(2个质子和2个中子)、氧16(8个质子和8个中子)、钙40(20个质子和20个中子)、铅208(82个质子和126个中子),这几个天稳定同位素是这种双幻的原子核。 为了解释数理论,梅和德国物理家简森在1949年各自独立地提出了子核的“壳模型”:与子核外的电类似,原子👔内部也有不🍯能级的壳层质子和中子不是随意排🗾的,而是从低能级开始充壳层,填🛺后就会形成⛔个闭壳层;🧺有壳层都是壳层时,原核具有特别🏓稳定性。不🕠看出,壳层型更好地解-了原子核性的周期律和数的存在。个很好的证🎄就是钙48,它有20个质子和28个中子,属于双数原子核,然其中子数正常的钙40多了8个,具有放射性,依然非常稳,半衰期超60亿年!  由此,我📦也就应该明为何科学家🧟‍♂️如此期待氧28的观测。氧28的原子核中有8个质子和20个中子,具备双幻🐿️的条件,是可能稳定的子核,虽然验结果并非测的那样,☢️28在大约10-21秒内就衰变成了4个中子和1个氧24原子。值得一提的,在本次观氧28的实验中,富含中的钙48就是最初始的炮-,用它轰击靶产生氟29后,再轰击🐗氢靶,使氟29丢掉一个质子,产生氧28。  在壳层模型基础🚚,美国化学西博格在20世纪60年代末提出了“定岛假说”他将质子数中子数作为标系的x、y轴,原子核定性作为z轴,可以观察各个稳定同👵素都大致处一条“稳定脉”上,越📷近幻数的同素越稳定;一方面,当子和中子数高时,同位🎞️越不稳定,仍然有可能114号、120号、126号元素附近存在一个“定岛”,对💵的中子数为184左右。遗憾的是,这个预测可能定的同位素没有合成观到,但是科家们也在稳岛理论指引合成了一批,的元素,如素周期表106号以后的元素,几乎都这样发现的👩🏿‍🤝‍👨🏼  对于幻和稳定岛理,科学家们有一些新的现。如117号同位素衰🤩的产物铹266显示出11小时的半衰,对如此重素的原子来🔨是非常长的它有103个质子和163个中子,暗了尚未发现可能幻数。有学者报道6、14、16、30、32也可能是新的幻数。我和其他国家学家在2007年合作发现,108号元素[~符号~]270半衰期长达22秒,远超[~符号~]265(不到半毫秒),间接验证了模型和理预言的质子🌈108和中子数162也可能是幻数。 壳层模型👨‍🦽功预言了在幻核附近的-重核存在,只能针对球核,无法解🍡非球形原子的核子振动🚅转动等规律因此丹麦科家小玻尔和特森在1953年提出了原子核的“集🥨模型”(也称统一模型),综合考虑原核中单粒子动和集体运,结合了壳模型和液滴🕝型来解释两都无法单独释的某些原💆‍♀️核的磁性和学性质。 应用同位素造福人类 ,科学家发现合成的各类位素有3000多种,究竟有什么用途🍒?我们知道🙎‍♂️大多数在自界中天然存👨‍👨‍👧的元素都存一种或几种定的同位素-,这种在自然无处不在的性使得同位应用具有普🥫性,在地质壤、农业食😐、临床药物🧑生态环境等域有着广泛用。  首🔆,元素的同😣素丰度比常是固定的,在自然界的🚶‍♂️种物理、化、生物作用,又会在某-时期、某一域产生小幅波动,因此⚪定同位素保-着自然界一的时空信息对于研究特物质的溯源转化具有重❌价值。比如同位素就可🆙提供关于古气、古海洋古生物和古候等方面的息,通过测海洋沉积物硫酸盐的氧17同位素,可以推断出过大气中氧气量的变化。如食品领域🎙️常常使用碳13、氮15等同位素差异对有机蔬菜水果、植物🌛、葡萄酒、啡等进行产溯源或掺假🏆定。  其,稳定同位氘、碳13、氮15、氧18等,可以作为示踪剂来记化合物,合质谱、核共振、光谱分析手段,测定、追踪合物中某个多个特定原🅱️是否参与反,从而定性🟦定量地了解应的机理、径、位点等🙇‍♂️在蛋白质定🟦组学、代谢👩‍🎤究、环境分、临床研究领域已经成高效率、高🤼‍♀️敏度的标准法。特别是医学领域,为没有放射,稳定同位❓示踪剂可以♏于包括孕妇💽婴儿的任何者,如PET诊断试剂、13-呼气法检测幽门螺菌等。  -定同位素的备一般可以自然界中分得到,如广🦨使用的重水可以从水中过蒸馏、电🏊‍♂️或化学方式离提取,进制备各类氘试剂。氘代🐢剂也是核磁振检测使用溶剂,并可-于对OLED面板进行氘处理,能显提升器件亮和寿命。此,与氘能发♻️核聚变反应氦3也是稳定同位素,因聚变过程中产生中子,以放射性小有望成为清👱‍♂️、安全、高🎞️的核燃料。 所有的元都有放射性位素,相对稳定同位素放射性同位具有一定的⏬衰期,通常人工制备。于同位素的衰期几乎是定的,因此以用来定年比如地球的⛎龄就是根据🛫石和陨石中铀元素和其👩‍✈️变产物铅元进行测定的还有大家熟的碳14断代,就是通过测有机样本衰变剩余的14含量来确定样品的大年代。  于放射性同-,素的检测灵度极高,因🍷在石油化工🥞水利水文、业畜牧等领进行放射性踪,来研究👨‍👩‍👦质的迁移、化、残留,最具优势的用方向。还工业上不少伤、监测设,也是利用射性同位素射线作为发🛬源监控的。🦾外,利用放🐒性同位素进辐照,也广使用于食品🅰️菌消毒、农育种增产、料加工、体照射治疗等-,-近年来,靶抗体与放射⛅核素结合生的靶向治疗药物成为新的癌症治疗略,北京大刘志博团队于成纤维细活化蛋白开了一系列结氟18、铋213、铅212等的核药物,展现了显的肿瘤抑制用,且毒副用较低。 当然,直到天,我们对▪️原子核内部运行机制还🚩未彻底了解楚,现有的物理和核化理论模型还⛔要完善。宇🔤中元素如何化?原子核没有极限?🦅期律是否继🚯?答案也许-在不远的未。  (光明日报作者:江,系北京,学化学与分工程学院教👩‍🏫)【编辑:田博群
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