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人工合成元素

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人工合成元素,又稱為人造元素,在化學中是指自然界中不存在,只有通過人工方法才能製造出來的化學元素。一般透過將兩種元素以高速撞擊,增大自然存在的元素原子核質子的個數,達到增大原子序數,製造出新的元素。至今已有20多種人工合成元素被合成出來,它們均是不穩定的放射性元素,半衰期從幾年到僅僅只有數毫秒。另外,還有十幾種元素最初是通過人工合成的方式發現,但是後來在自然界中,也發現有痕跡量的存在。

(原子序數為1至98的化學下列元素均可於在自然界中找到(即使是皆有痕跡量的)分佈,但下列元素通常由人工合成方式所產生。)

性質

人工合成元素通常具有放射性,從而快速衰變為其他較輕的元素。由於它們的半衰期與地球的壽命相比過短,即使在地球形成初期曾經存在過這些元素,到現今也已經全部衰變為其他元素了。目前,只有在核武器或是在核反應堆粒子加速器中進行的核試驗中才能發現人工合成元素的原子。人工合成元素的產生方式有核聚變中子俘獲

對於自然存在的元素來說,其原子量地殼大氣層中天然同位素豐度來決定。但是由於人工合成元素的同位素完全由人工合成產生,天然同位素的豐度沒有任何意義,因此,在元素週期表中,人工合成元素的原子量使用其最穩定(即半衰期最長)的同位素之質量數來表示。

並不是所有的放射性元素都是人工合成元素,比如都沒有穩定同位素,但是它們在地殼和大氣層中均有分佈,同時,它們的衰變產物——等元素,儘管半衰期很短,也能在自然界中找到。

歷史

世界上第一個通過人工合成的化學元素是,在1936年,該發現被最終確認並填補了元素週期表的空白。鍀不存在穩定同位素,其最穩定的同位素鍀-98的半衰期為420萬年,遠低於地球的壽命,因此地球形成時所產生的鍀到今天已經全無蹤跡。自然界中僅存在痕跡量的鍀,由鈾-238的自發裂變以及礦石的中子俘獲而產生。

第一個完全由人工合成而產生的元素是1952年合成的,之後是等。冷戰期間,蘇聯美國各自獨立合成出了𨧀,由此,這些元素的命名權多年後才得以解決。

人工合成元素列表

下表所列人工合成元素均為自然界中所不存在的化學元素,其原子序數≥99,均為超鈾元素

元素名稱 元素符號 原子序數 首次合成年代
Es 99 1952
Fm 100 1952
Md 101 1955
No 102 1957
Lr 103 1961
Rf 104 1966(蘇聯),1969(美國)*
𨧀 Db 105 1968(蘇聯),1970(美國)*
𨭎 Sg 106 1974
𨨏 Bh 107 1981
𨭆 Hs 108 1984
Mt 109 1982
Ds 110 1994
Rg 111 1994
Cn 112 1996
Nh 113 2003
Fl 114 1999
Mc 115 2003
Lv 116 2000
Ts 117 2010
Og 118 2006
* 視為共同擁有發現權

其他人工合成元素

下列元素在自然界中皆有痕量的分佈,但通常由人工合成方式所產生。

元素名稱 元素符號 原子序數 首次合成年代
Tc 43 1936
Pm 61 1945
At 85 1940
Fr 87 1939
Np 93 1940
Pu 94 1940
Am 95 1944
Cm 96 1944
Bk 97 1949
Cf 98 1950
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