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最新版本: 安博最新APP官方下载V8.14.15
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，一个多联合研究小组首次观🏧到氧28，它是有史以来最重的氧同位素(含有8个质子和20个中子)。它的发现之所以这么重要，是因为按理论预测，氧28极可能是稳定的，但实际它只存在非常短暂的间，就迅速衰变分解。这意味着，人们之🔅对于原子模型的假设🎞️规律的认知存在一定差。同时，也为进一了解元素及其同位素形成、原子结构模型强弱相互作用等重大本问题提供了新的思和挑战，有可能会引相关领域的理论革新　　发现原子核里的观世界，分析物质的本组成　　关于物质-基本组成问题，早在📸千年前古人就开始思。比如古希腊的四根(四元素说)、中国古代的阴阳五行学说，是人们对于世界本质知的代表理论。公元5世纪的古希腊学者德谟克里特认为，任何物都是由一种不可再的微粒，也就是原子🏧构成的。《墨子·经📁》中“非半弗斫，则动，说在端”也指出物质不断分割到无法分时的物质叫作“端。这些都是原子理论雏形，直到2000多年后的20世纪初，人们才搞清楚原子的结🧒。　　人们对原子的🎿识伴随着对元素的研🛸不断发展。18世纪末，卡文迪许、舍勒、😦里斯特利、拉瓦锡相🧚‍♀️发现并完善氧和氢元的性质，19世纪成为元素研究的高峰期，🪑个又一个元素的发现人们进一步认识物质组成，并开始总结一规律。　　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——🈚子构成的，每种元素原子都有自己特殊的量——原子量。1869年，俄国科学家门捷列夫基于元素质量与,化学性质的周期性变提出了大名鼎鼎的元周期表，十分准确地✴️测了一些未知元素的质。直到此时，人们还是相信，原子是不再分的粒子。　　直1897年，英国科学家汤姆生通过测定阴射线在电磁场下的运速度和偏转角度，计🥎出这种带负电的阴极👶线粒子质量仅为氢元👯‍♂️的约两千分之一，这是我们现在熟知的电。比原子更小的电子原子不可再分理论提了挑战，汤姆生据此🆚出了带正电的原子表镶嵌着电子的“葡萄布丁”模型。1911年，汤姆生的学生卢福做了一个著名的α-子散射实验，用带正荷的α粒子(即氦4原子核)轰击金箔，发现大部分α粒子直接穿📐了金箔，同时有极少分的氦离子被大角度🧙‍♀️射甚至反射了回来。瑟福由此推断原子内结构并不是均匀分布🤽而是集中在一个非常的范围内，提出了电🦋绕着带正电的原子核动的“行星结构”模。　　1919年，卢瑟福继续用α粒子轰🔥氮气。过程中，他发氮释放出一种与氢原核质量和电荷一致的子，将其命名为质子从而证明了原子核可👩‍🎓再分，这是历史上第🎲次人工核反应。不过从原子核的电荷推测-的质子数与大部分原➡️的质量却对不上——部分原子的质量都比中的质子加电子重很🏏。与此同时，还发现些具有相同质子数的子却具有不同的质量因此卢瑟福猜测原子🤽‍♀️内部还有一种不带电中性粒子。1932年，卢瑟福的学生查德克用α粒子轰击铍，生了一种不带电的射，再用此射线轰击氢、氮气，结果打出了🎦核和氮核，通过测定打出氢核和氮核的速，发现这种未知射线质量和质子接近，确了中子的存在。至此由质子、中子、电子👩‍🦱成的经典原子结构模建立起来，卢瑟福也誉为“核物理之父”　　找到同位素，探善变的元素世界　　研究原子内部结构的程时，科学家们也观到了一些放射性元素变的现象和规律，卢福和英国化学家索迪研究钍、镭、锕等放-性元素后，于1903年提出了元素嬗变理：放射性属于原子自变化，放射出α、βγ射线后，变成另一原子，直至稳定为止其中α射线正是卢瑟在发现原子核和质子中子实验中使用的氦🕕子(α粒子)，β射线是电子，γ射线是光。这一时期从铀、钍放射性元素中不断分出一个个“新”放射🏑元素，多到元素周期中没有足够的空位放这些“新”元素，然这些元素中，有不少素化学性质却是一致。因此在整理这些数后，索迪于1910年提出了著名的同位素说：存在着不同原子和放射性而其他物理学性质相同的化学元变种，应在元素周期上占据同一个格子。🧃　此后不久，人们就✈️别从铀238和钍232得到铅206和铅208。1912年，汤姆生为了深入研究电，改进了带有电场和场的仪器，让氖原子®️通过仪器，结果检测上出现了两条轨迹。将氖气反复提纯，结🏊‍♂️依旧，说明存在两种子量的氖。这是稳定👫🏾位素存在的第一个实证据，这台分离氖同🤽素的仪器就是第一台谱仪。后来他的学生😊斯顿改进了质谱仪的度，进一步检测到氖实具有两种原子质量同位素氖20和氖22，此后陆续从其他71种元素中发现了200多种同位素。由于分率更高，阿斯顿借助🐚谱仪得到了各个同位的比例，如氖20∶氖22约9∶1，所以氖的原子量是20.2；氯元素的主要同位素氯35和氯37，大致比例为3∶1，所以氯的原子量就是35.5。　　而随着中子的现，原子内部的秘密于被揭开。同位素就一种元素存在着质子相同而中子数不同的系列原子。由于质子相同，所以同位素的🏫荷和电子数都相同，🙇‍♀️具有相同的化学性质但由于中子数不同，🦨位素的原子质量也就同，原子核的稳定性(放射性)也有所不同。迄今发现的118种元素中，稳定同位素近300种，只有20多种元素未发现稳定的同😶素，而放射性同位素🤷‍♀️达3000多种，所有的元素都有放射性同👑素。有意思的是，质数为偶数的元素比质数为奇数的元素有更的稳定同位素，通常少于3个，而且大多数具有偶数个中子；而子数为奇数的元素，,,多只有2个稳定同位素，一般只有1个，而且也几乎是偶数个中子🦡此外，随着质子数(原子序数)的增长，元素丰度急剧下降，这些律与原子核的内部结和稳定性具有什么样🛥️关联，成为科学家们下一个兴趣点。　　数和稳定岛，具有魔👣的原子核　　为了合🌮地解释原子核内部的🧖核子系统，伽莫夫最提出了“液滴模型”把原子核描述成一种👨‍✈️中子和质子组成的密👩🏾‍🤝‍👨🏽极高且不可压缩的液,,,。后来德国科学家魏🚗泽克和贝特在此模型础上发展了半经验公-，来量化原子核结合。运用液滴模型能很⏲️地解释结合能、质量式以及原子核的裂变象。如果给予足够的外能量，球形的原子🤹‍♀️可能会扭曲成哑铃状然后分裂成两个碎片🤸释放能量。但是，液🌁模型却并不能解释原🤤核性质的周期性变化象。　　液滴模型公🦄得到的结合能与实验之间存在一些偏差，其是当质子数或中子为2，8，20，28，50，82，126时，原子核具有特别的结合能(稳定性)。观察到这些现象后，🦍国科学家梅耶提出了❎幻数”(MagicNumber)概念：当质子或中子数为幻数，原子核比较稳定；当两者均为幻数时，子核因具有双倍的“力”而特别稳定。像们熟知的氦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)，这几个天然稳定同位素是这种双幻数的原子。　　为了解释幻数💴论，梅耶和德国物理家简森在1949年各自独立地提出了原子的“壳层模型”：与🕰️子核外的电子类似，子核内部也有不同能的壳层；质子和中子不是随意排列的，而-从最低能级开始填充层，填满后就会形成🙇个闭壳层；所有壳层🤔是闭壳层时，原子核😡有特别的稳定性。不👬🏻看出，壳层模型更好解释了原子核性质的期律和幻数的存在。个很好的证据就是钙48，它有20个质子和28个中子，属于双幻数原子核，虽然其中数比正常的钙40多了8个，具有放射性，但依然非常稳定，半衰超过60亿年！　　由此，我们也就应该明为何科学家们如此期氧28的观测。氧28的原子核中有8个质子和20个中子，具备双幻数的条件，是极可稳定的原子核，虽然验结果并非预测的那，氧28在大约10-21秒内就衰变成了4个中子和1个氧24原子。值得一提的是，本次观测氧28的实验中，富含中子的钙48就是最初始的炮弹，它轰击铍靶产生氟29后，再轰击液氢靶，🦋氟29丢掉一个质子，产生氧28。　　在壳层模型基础上，美国学家西博格在20世纪60年代末提出了“稳定岛假说”。他将质数和中子数作为坐标的x、y轴，原子核稳定性作为z轴，可以观察到各个稳定同位素大致处于一条“稳定👀脉”上，越接近幻数同位素越稳定；另一面，当质子和中子数高时，同位素越不稳-，但仍然有可能在114号、120号、126号元素附近存在一个“稳定岛”，对应的子数为184左右。遗憾的是，这几个预测🚁能稳定的同位素还没合成观测到，但是科📎家们也在稳定岛理论引下合成了一批新的素，如元素周期表106号以后的元素，几乎都是这样发现的。　对于幻数和稳定岛理🕵️，科学家们也有一些的发现。如117号同位素衰变的产物铹266显示出11小时的半衰期，对如此重元素🍨原子来说是非常长的它有103个质子和163个中子，暗示了尚未发现的可能幻数。🤙有学者报道，6、14、16、30、32也可能是新的幻数。我🗨️和其他国家科学家在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论预言的质子数108和中子数162也可能是幻数。　　壳层🧶型成功预言了在双幻附近的超重核存在，⛈️只能针对球形核，无🤰解释非球形原子核的子振动和转动等规律因此丹麦科学家小玻和莫特森在1953年提出了原子核的“集模型”(也称统一模型)，综合考虑原子核中单粒子运动和集体运，结合了壳层模型和🛫滴模型来解释两者都🧼法单独解释的某些原🕗核的磁性和电学性质　　应用同位素，造人类　　科学家发现合成的各类同位素有3000多种，究竟有什么用途呢？我们知道大多数在自然界中天存在的元素都存在一或几种稳定的同位素这种在自然界无处不🦩的特性使得同位素应👩🏽‍🤝‍👨🏾具有普遍性，在地质壤、农业食品、临床物、生态环境等领域💘着广泛应用。　　首，元素的同位素丰度常常是固定的，但在然界的多种物理、化👨🏼‍🤝‍👨🏻、生物作用下，又会🚶‍♀️某一时期、某一地域生小幅的波动，因此定同位素保存着自然一定的时空信息，对研究特定物质的溯源转化具有重要价值。如氧同位素就可以提关于古大气、古海洋🧞‍♂️古生物和古气候等方的信息，通过测量海‼️沉积物中硫酸盐的氧17同位素，可以推断出过去大气中氧气含量变化。又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、咖啡等进产地溯源或掺假鉴定🤰　　其次，稳定同位㊗️氘、碳13、氮15、氧18等，可以作为示踪剂来标记化合物，合质谱、核磁共振、谱等分析手段，来测、追踪化合物中某个多个特定原子是否参-反应，从而定性、定地了解反应的机理、💚径、位点等，在蛋白🐔定量组学、代谢研究环境分析、临床研究--领域已经成为高效率高灵敏度的标准方法🧰特别是在医学领域，为没有放射性，稳定位素示踪剂可以用于🐬括孕妇、婴儿的任何者，如PET诊断试剂、碳13-呼气法检测幽门螺杆菌等。　　定同位素的制备一般以从自然界中分离得，如广泛使用的重水可以从水中通过蒸馏电解或化学方式分离取，进而制备各类氘试剂。氘代试剂也是👁️磁共振检测使用的溶，并可用于对OLED面板进行氘化处理，👨‍🦱显著提升器件亮度和🌈命。此外，与氘能发核聚变反应的氦3也是稳定同位素，因为聚过程中不产生中子，*️⃣以放射性小，有望成🔑清洁、安全、高效的燃料。　　所有的元都有放射性同位素，对于稳定同位素，放⏩性同位素具有一定的衰期，通常可人工制😥。由于同位素的半衰几乎是恒定的，因此以用来定年。比如地的年龄就是根据岩石👼陨石中的铀元素和其变产物铅元素进行测💒的，还有大家熟知的14断代，就是通过检测有机样本中衰变剩的碳14含量来确定样品的大致年代。　　于放射性同位素的检-灵敏度极高，因此在油化工、水利水文、业畜牧等领域进行放🧢性示踪，来研究物质😴迁移、转化、残留，🚴最具优势的应用方向-,还有工业上不少探伤监测设备，也是利用🎠射性同位素的射线作发射源监控的。另外👩🏼‍🤝‍👨🏽利用放射性同位素进辐照，也广泛使用于品灭菌消毒、农业育️⃣增产、材料加工、体照射治疗等。近年来靶向抗体与放射性核结合生成的靶向治疗药物成为新兴的癌症疗策略，北京大学刘博团队基于成纤维细活化蛋白开发了一系结合氟18、铋213、铅212等的核药物，展现了显著的肿瘤制作用，且毒副作用🧑‍🤝‍🧑低。　　当然，直到天，我们对于原子核🍽️部的运行机制还并未底了解清楚，现有的-物理和核化学理论模还需要完善。宇宙中,素如何演化？原子核🧎‍♀️没有极限？周期律是继续？答案也许就在🏄‍♂️远的未来。　　(光明日报作者：周江，系京大学化学与分子工学院教授)【编辑:田博群

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