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最新版本: BOB真人官方网站登录入口V6.38.5
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应用分类: 手机网游
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　　不久前，一个-,国联合研究小组首观测到氧28，它是有史以来最重的氧位素(含有8个质子和20个中子)。它的发现之所以这么要，是因为按照理预测，氧28极可能是稳定的，但实际它只存在非常短暂💋时间，就迅速衰变解了。这意味着，们之前对于原子模的假设和规律的认存在一定偏差。同，也为进一步了解,,素及其同位素的形、原子结构模型、弱相互作用等重大本问题提供了新的🥬路和挑战，有可能引发相关领域的理革新。　　发现原👱‍♀️核里的微观世界，,析物质的基本组成🧑　关于物质的基本🥝成问题，早在数千前古人就开始思考比如古希腊的四根(四元素说)、中国古代的阴阳五行学，都是人们对于世🗓️本质认知的代表理。公元前5世纪的古希腊学者德谟克里认为，任何事物都由一种不可再分的🎻粒，也就是原子所成的。《墨子·经》中“非半弗斫，🧚‍♀️不动，说在端”也💘出，物质不断分割🥏无法再分时的物质作“端”。这些都🏹原子理论的雏形，到2000多年后的20世纪初，人们才搞清楚原子的结构　　人们对原子的识伴随着对元素的😎究不断发展。18世纪末，卡文迪许、,-勒、普里斯特利、瓦锡相继发现并完氧和氢元素的性质19世纪成为元素研究的高峰期，一个一个元素的发现让们进一步认识物质组成，并开始总结些规律。　　1803年，英国科学家道尔顿提出了物质(元素)都是由不可分的微粒——原子构成，每种元素的原子😄有自己特殊的质量🙅‍♂️—原子量。1869年，俄国科学家门列夫基于元素质量其化学性质的周期👨‍👩‍👦变化提出了大名鼎的元素周期表，十准确地预测了一些知元素的性质。直此时，人们都还是🎈信，原子是不可再的粒子。　　直到1897年，英国科学家汤姆生通过测定极射线在电磁场下运动速度和偏转角，计算出这种带负🚵的阴极射线粒子质仅为氢元素的约两分之一，这就是我现在熟知的电子。原子更小的电子对子不可再分理论提了挑战，汤姆生据提出了带正电的原表面镶嵌着电子的葡萄干布丁”模型🏋️1911年，汤姆生的学生卢瑟福做了个著名的α粒子散🔂实验，用带正电荷α粒子(即氦4原子核)轰击金箔，发现大部分α粒子直接🎋透了金箔，同时有少部分的氦离子被-角度散射甚至反射回来。卢瑟福由此断原子内部结构并是均匀分布，而是中在一个非常小的围内，提出了电子着带正电的原子核动的“行星结构”🩲型。　　1919年，卢瑟福继续用α子轰击氮气。过程，他发现氮释放出种与氢原子核质量电荷一致的粒子，其命名为质子。从证明了原子核可以分，这是历史上第💤次人工核反应。不，从原子核的电荷测出的质子数与大分原子的质量却对上——大部分原子质量都比其中的质🏀加电子重很多。与👩🏽‍🤝‍👨🏾同时，还发现一些有相同质子数的原📃却具有不同的质量因此卢瑟福猜测原核内部还有一种不电的中性粒子。1932年，卢瑟福的学生查德威克用α粒👯‍♂️轰击铍，产生了一不带电的射线，再🥍此射线轰击氢气、🙈气，结果打出了氢和氮核，通过测定📍打出氢核和氮核的度，发现这种未知线的质量和质子接，确证了中子的存。至此，由质子、子、电子组成的经原子结构模型建立📿来，卢瑟福也被誉“核物理之父”。　找到同位素，探善变的元素世界　在研究原子内部结🐎的过程时，科学家也观察到了一些放性元素衰变的现象规律，卢瑟福和英化学家索迪在研究🤏、镭、锕等放射性素后，于1903年提出了元素嬗变理：放射性属于原子身变化，放射出αβ、γ射线后，变另一种原子，直至定为止。其中α射正是卢瑟福在发现子核和质子、中子🏊验中使用的氦离子(α粒子)，β射线是电子，γ射线是光。这一时期从铀、☪️等放射性元素中不分离出一个个“新放射性元素，多到素周期表中没有足的空位放进这些“⛹️‍♀️”元素，然而这些素中，有不少元素🍅学性质却是一致的因此在整理这些数后，索迪于1910年提出了著名的同素假说：存在着不🕡原子量和放射性而他物理化学性质相👁️‍🗨️的化学元素变种，在元素周期表上占同一个格子。　　后不久，人们就分从铀238和钍232得到铅206和铅208。1912年，汤姆生为了深入究电子，改进了带👱‍♂️电场和磁场的仪器👨‍👩‍👧‍👦让氖原子核通过仪-，结果检测板上出了两条轨迹。他将气反复提纯，结果旧，说明存在两种子量的氖。这是稳同位素存在的第一实验证据，这台分氖同位素的仪器就第一台质谱仪。后他的学生阿斯顿改了质谱仪的精度，一步检测到氖确实有两种原子质量的位素氖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。由于分辨率更高，阿顿借助质谱仪得到🦜各个同位素的比例如氖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。　　而随着中子的发现，原子部的秘密终于被揭。同位素就是一种素存在着质子数相而中子数不同的一列原子。由于质子相同，所以同位素电荷和电子数都相，并具有相同的化🧄性质；但由于中子不同，同位素的原质量也就不同，原核的稳定性(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同位素，而放射性位素多达3000多种，所有的元素都放射性同位素。有思的是，质子数为数的元素比质子数奇数的元素有更多稳定同位素，通常🍯少于3个，而且大多数具有偶数个中子👡而质子数为奇数的🤕素，最多只有2个稳定同位素，一般只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♻️律与原子核的内部构和稳定性具有什🛰️样的关联，成为科家们的下一个兴趣。　　幻数和稳定，具有魔力的原子　　为了合理地解💎原子核内部的多核系统，伽莫夫最早出了“液滴模型”把原子核描述成一,-由中子和质子组成密度极高且不可压🙃的液滴。后来德国学家魏茨泽克和贝在此模型基础上发了半经验公式，来化原子核结合能。用液滴模型能很好解释结合能、质量式以及原子核的裂现象。如果给予足的额外能量，球形👯‍♂️原子核可能会扭曲❇️哑铃状，然后分裂两个碎片并释放能。但是，液滴模型并不能解释原子核🛠️质的周期性变化现-。　　液滴模型公👨‍🦳得到的结合能与实值之间存在一些偏-，尤其是当质子数🆎中子数为2，8，20，28，50，82，126时，原子核具有特别大的结能(稳定性)。观察到这些现象后，美科学家梅耶提出了幻数”(MagicNumber)概念：当质子或中子数-幻数时，原子核比稳定；而当两者均幻数时，原子核因有双倍的“魔力”🙇特别稳定。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)，这几个天然稳定同位素都是这双幻数的原子核。　为了解释幻数理🦑，梅耶和德国物理家简森在1949年各自独立地提出了子核的“壳层模型：与原子核外的电类似，原子核内部有不同能级的壳层质子和中子并不是意排列的，而是从低能级开始填充壳，填满后就会形成↪️个闭壳层；所有壳都是闭壳层时，原核具有特别的稳定。不难看出，壳层型更好地解释了原核性质的周期律和数的存在。一个很的证据就是钙48，它有20个质子和28个中子，属于双幻数原子核，虽然其子数比正常的钙40多了8个，具有放射性，但依然非常稳，半衰期超过60亿年！　　由此，我也就应该明白为何学家们如此期待氧28的观测。氧28的原子核中有8个质子和20个中子，具备双幻数的条件，是可能稳定的原子核虽然实验结果并非🧫测的那样，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，在次观测氧28的实验中，富含中子的钙48就是最初始的炮弹，用它轰击铍靶产⚽氟29后，再轰击液氢靶，使氟29丢掉一个质子，产生氧28。　　在壳层模型基础上，美国化学👨‍❤️‍💋‍👨西博格在20世纪60年代末提出了“稳定岛假说”。他将子数和中子数作为⛎标系的x、y轴，原子核稳定性作为z轴，可以观察到各个定同位素都大致处🤸一条“稳定山脉”，越接近幻数的同素越稳定；另一方，当质子和中子数高时，同位素越不定，但仍然有可能👨‍🏫114号、120号、126号元素附近存在一个“稳定岛📰，对应的中子数为184左右。遗憾的是，这几个预测可能定的同位素还没有成观测到，但是科家们也在稳定岛理🌤️指引下合成了一批的元素，如元素周表106号以后的元素，几乎都是这样📑现的。　　对于幻❗和稳定岛理论，科🏎️家们也有一些新的现。如117号同位素衰变的产物铹266显示出11小时的半衰期，对如此重素的原子来说是非长的；它有103个质子和163个中子，暗示了尚未发现可能幻数。还有学👩‍🦼报道，6、14、16、30、32也可能是新的幻数。我和其他国家科学家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🦼预言的质子数108和中子数162也可能是幻数。　　壳模型成功预言了在👪幻核附近的超重核在，但只能针对球♊核，无法解释非球🥼原子核的核子振动🧎转动等规律，因此麦科学家小玻尔和特森在1953年提出了原子核的“集模型”(也称统一模型)，综合考虑原子核中单粒子运动和体运动，结合了壳模型和液滴模型来🦆释两者都无法单独释的某些原子核的性和电学性质。　应用同位素，造福🗂️类　　科学家发现😕合成的各类同位素🏟️3000多种，究竟有什么用途呢？我知道，大多数在自😷界中天然存在的元都存在一种或几种定的同位素，这种自然界无处不在的性使得同位素应用有普遍性，在地质🧁壤、农业食品、临🥋药物、生态环境等域有着广泛应用。　首先，元素的同素丰度比常常是固🙋‍♀️的，但在自然界的👨‍❤️‍💋‍👨种物理、化学、生🧺作用下，又会在某📳时期、某一地域产🧙‍♀️小幅的波动，因此定同位素保存着自界一定的时空信息对于研究特定物质溯源、转化具有重价值。比如氧同位就可以提供关于古气、古海洋、古生和古气候等方面的🥕息，通过测量海洋🧢积物中硫酸盐的氧17同位素，可以推断出过去大气中氧气量的变化。又如食领域，常常使用碳13、氮15等同位素差异，对有机蔬菜💫水果、植物油、葡🕤酒、咖啡等进行产✏️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物，配合质谱、核🥡共振、光谱等分析📴段，来测定、追踪合物中某个或多个🖐️定原子是否参与反，从而定性、定量📵了解反应的机理、径、位点等，在蛋质定量组学、代谢究、环境分析、临研究等领域已经成,,,高效率、高灵敏度标准方法。特别是医学领域，因为没放射性，稳定同位🦉示踪剂可以用于包孕妇、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　　稳定同位素的备一般可以从自然📏中分离得到，如广使用的重水就可以水中通过蒸馏、电或化学方式分离提，进而制备各类氘试剂。氘代试剂也👴核磁共振检测使用溶剂，并可用于对OLED面板进行氘化处理，能显著提升🤬件亮度和寿命。此🚖，与氘能发生核聚🟦反应的氦3也是稳定同位素，因为聚变程中不产生中子，以放射性小，有望为清洁、安全、高的核燃料。　　所🏳️的元素都有放射性位素，相对于稳定位素，放射性同位具有一定的半衰期通常可人工制备。🛥️于同位素的半衰期乎是恒定的，因此以用来定年。比如🏞️球的年龄就是根据石和陨石中的铀元和其衰变产物铅元进行测定的，还有家熟知的碳14断代，就是通过检测有🌯样本中衰变剩余的♟️14含量来确定样品的大致年代。　　🔳于放射性同位素的测灵敏度极高，因在石油化工、水利文、农业畜牧等领进行放射性示踪，研究物质的迁移、化、残留，是最具🧗‍♂️势的应用方向。还工业上不少探伤、👕测设备，也是利用射性同位素的射线为发射源监控的。外，利用放射性同素进行辐照，也广使用于食品灭菌消、农业育种增产、料加工、体外照射👩‍👦疗等。近年来，靶抗体与放射性核素合生成的靶向治疗药物成为新兴的癌治疗策略，北京大刘志博团队基于成维细胞活化蛋白开了一系列结合氟18、铋213、铅212等的核药物，展现了显著的肿瘤抑制🤼‍♂️用，且毒副作用较。　　当然，直到天，我们对于原子内部的运行机制还🥡未彻底了解清楚，有的核物理和核化理论模型还需要完-。宇宙中元素如何🎙️化？原子核有没有🚖限？周期律是否继？答案也许就在不的未来。　　(光明日报作者：周江，🤞北京大学化学与分工程学院教授)【编辑:田博群】

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