躋身周期表是非常嚴肅的一件事。這樣重的元素自然界找不到,人工製造是把兩顆較輕的原子結合,以元素 116 為例,科學家用粒子加速器把原子序 96 的 curium 與原子序 20 的 calcium 相撞,由於帶正電的原子核互相排斥,相撞速度必須夠快,兩顆原子才能二合為一,但又不能太快,否則便會撞散;即使結合成功,新原子並不穩定,很快衰變,科學家就是憑衰變時釋出的一連串粒子推測新元素的存在。一次成功並不足夠,必須很多次實驗累積很多數據新發現才算滿意。
誰決定滿意不滿意?由 International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) 及 International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP) 組成的委員會決定,當他們認為某新元素證據充分之後,發現者可以替元素命名,命名建議再經五個月公開咨詢,通過才正式納入周期表。由最初發現至「躋身正統」往往需時經年,以元素 114 為例,早在 1999 年已初見端倪,十幾年後的今天才正式成為周期表元素,可以說審批程序嚴謹,可以說委員會工作效率低,可以說抱持懷疑態度、不斷要求更多證據的科學家「玩嘢」或「拉布」,視乎你的取態。
根據 IUPAC,兩個新元素由兩所實驗室合作發現,分別是俄羅斯 Dubna 市的 Joint Institute for Nuclear Research 及美國加州 Livermore 市的 Lawrence Livermore National Laboratory。留心的讀者會發現,元素 116(Livermorium)就是以後者的所在地命名,根據公平原則,另一新元素的命名「主導權」應歸俄羅斯一方了。沒錯,上說 Joint Institute for Nuclear Research,裏面實際進行硏究的單位名為 Flerov Laboratory of Nuclear Reactions,以紀念俄國著名核子物理學家 Georgiy N. Flerov,亦是元素 114(Flerovium)名字的由來。
世上只有三個實驗室擁有製造新元素的能力,上面說了兩個,第三個是德國 Darmstadt 市的 GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research,又看看他們愛給元素什麼樣的名字。周期表上一次更新在去年 11 月,一口氣加了三個新元素,全部由他們命名:
元素 112,copernicium,Cn:紀念哥白尼(Nicolaus Copernicus),五百年前提倡地球繞着太陽轉那位。
元素 111,roentgenium,Rg:紀念X光發現者 Wilhelm Roentgen,德國人,第一屆諾貝爾物理學獎得主。
元素 110,darmstadtium,Ds:實驗室所在地。
若能洞悉「字根」,不難估計是哪國取的名字,他們愛用實驗室地名、本國或本洲科學家姓氏,唯一難處是某些地名或人名未必為公眾所廣知。沿着周期表下行:
元素 109,Meitnerium,Mt:Lise Meitner,
元素 108,Hassium,Hs:源自德文「Hesse」,實驗室所在州份。
元素 107,Bohrium,Bh:波爾(Niels Bohr),丹麥人,中學教科書必定提及、量子物理學奠基者之一,二戰時期曾逃往美國,但主要學術貢獻在歐洲完成,屬於歐洲人多過北美人。此元素名稱由德人建議。
元素 106,Seaborgium,Sg:Glenn Seaborg,美國化學家,顯然是美國人取的名字。
元素 105,Dubnium,Db:Dubna 市,上述俄國實驗室所在地。
元素 104,Rutherfordium,Rf:Ernest Rutherford,紐西蘭人,另一位中學教科書必定提及的偉大科學家,主要在英國及加拿大工作,不折不扣的 Anglo-Saxon。此元素名稱由美國人建議。
大家注意,嚴謹的命名程序建立了不過十幾年;向來元素名稱都是約定俗成的,不同地區可有不同叫法,上世紀九十年代要把名稱標準化的時候,元素 108 及以下便曾有過一番爭論,最終的「標準共識」可說是德、美、俄三國學術界較勁的結果,或多或少顯示各實驗室的國際地位。
(2012 年 6 月 9 日 信報副刋)
Meitner曾在德國工作,但應該是奥地利(或瑞典)人吧?
回覆刪除噢,正確正確。多謝指正。
回覆刪除我不管... 我還是會用uuh uuq 等系統化的名字!
回覆刪除哈哈,你一定是化學 professional,做硏究的?
回覆刪除Dr seaborg was a famous and very good professor at Berkeley. He also discovered californium and berkelium. I was lucky to attend his lecture once.
回覆刪除Why I check my periodic table app is different?
回覆刪除114 - Ununquadium (Uuq) and 116 - Ununhexium (Uuh)
那些 Uux 只是一些 placeholder,在正式發現及命名之前畀住個名佢,屬暫時性的。
回覆刪除換句話說,周期表上有名稱的格仔,實際上不一定存在。
Thanks!
刪除阿Nick你好,我是科學盲,有個問題想請教。
回覆刪除元素周期表是否已經窮盡了所有「可能的」元素?我的意思是,一個未被發現(或製造)的元素,只是未有實物對應。例如116在未被製造之前,我們已經事先知道它是怎樣的(96和20結合),只不過於現實世界還沒有這個組合出現。
這個講法是否正確?
如果這講法是正確的話,這是否表示我們不可能發現一些「絕對地新」,也就是於元素周期表中沒有位置的元素?
周期表未窮盡所有「可能的」元素,因為「可能的」元素是無窮盡的。
回覆刪除舉元素 116 為例,116 這數字叫 atomic number,即是質子的數目,元素 116 有 116 粒質子,是故可以由 96 粒質子的 curium 與 20 粒質子的 calcium 合成。理論上,質子數目沒有上限,如果人類活得夠長,不斷把質子數目推上,元素 200 甚至 1000 都是「可能的」。理論上。
原子核內,除了質子,還有中子。質子數目決定那是什麼元素,中子數目決定原子核的穩定性。Uranium(92粒質子)以上的元素不穩定,因為無論中子幾多粒,也不能穩定這麼多質子,這牽涉量子力學,我也不太懂。
以後的新元素是否全都不穩定?未必。科學家預計,當質子數目達到 120 幾左右,便可能見到一些穩定的元素。現在他們如此努力不斷加質子,其中一個目的就是到達 120 幾這段「傳說中」的 island of stability。
元素 119 已在硏製之中,在我死之前,應該知道 island of stability 是否真有其事。
感謝Nick Lee詳盡的解釋。
回覆刪除我想問有沒有好的科學入門書介紹?(中英皆可)
無喎……
回覆刪除一般 popular science 書只談某某 topic,並非 general 的入門。要入門,何不看看初中教科書?當然不用整本讀,例如今次想學原子結構,便只讀相關章節。
其實不必刻意入門,只需開始看書,任何的書。到 amazon.com,搜尋 "napolean's buttons",便看到很多關於化學的科普書籍,從那裡開始不錯。
不一定要買,可以抄下書名,看公立圖書館有沒有。
點解無113同115?
回覆刪除已經發現咗,等緊verify同approve,未有正名,所以文章沒說。
回覆刪除https://www-pls.llnl.gov/?url=science_and_technology-chemistry-elements_113_and_115
補充:之前的113不夠肯定,現在日本又製造了113,再等確認。
回覆刪除Japanese Physicists Claim Clinching Observation of New Superheavy Element
http://news.sciencemag.org/scienceinsider/2012/09/japanese-physicists-claim-clinch.html