在科學(xué)昌盛的20世紀(jì),利用人工方法把一種化學(xué)元素轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N元素并不是不可能的。這不僅僅是因?yàn)榭茖W(xué)家已經(jīng)了解到,原子是由原子核和電子組成的,原子核又是由質(zhì)子和中子組成的,而且他們還掌握了強(qiáng)大的足以轟開原子核大門的武器,把原子分裂開來,并重新組成新的原子。為這一研究工作奠定理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的是英國化學(xué)家和物理學(xué)家盧瑟福。
1910年,盧瑟福進(jìn)行了著名的α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn),他發(fā)現(xiàn)大多數(shù)α粒子能夠穿過金箔繼續(xù)向前行進(jìn),也有一部分α粒子改變了原來行進(jìn)的方向,但改變的角度不大。只有極少數(shù)的α粒子被反彈了回來,好像碰到了堅(jiān)硬的不可穿透的物體。
盧瑟福認(rèn)為,這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明金原子中有一個(gè)體積很小的原子核,原子的質(zhì)量和正電荷都集中在原子核內(nèi)。α粒子通過原子中的空間部分時(shí),不會(huì)受到阻力,可以順利地穿過,但如果碰到原子核,則互相排斥(α粒子和原子核都帶正電),α粒子就會(huì)被彈回來。
盧瑟福設(shè)想,金原子核中有79個(gè)質(zhì)子和118個(gè)中子,質(zhì)量太大,α粒子和金原子核之間的排斥力太大,并不能把金原子核轟開。如果采取兩種措施:一方面用能量很高的α粒子來轟擊;另一方面,把被轟擊的對象改為輕的原子核,例如氮原子核(含有7個(gè)質(zhì)子和7個(gè)中子)。那么,α粒子與氮原子核之間的排斥力要小得多,也許能量很高的α粒子有可能把氮原子核轟開。
實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確實(shí)像盧瑟福設(shè)想的那樣,α粒子鉆進(jìn)了氮原子核以后,α粒子中的兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子與氮原子核中的7個(gè)質(zhì)子和7個(gè)中子重新組合后,變成了一個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子。
一個(gè)原子的原子核被轟開以后,變成了另外兩個(gè)原子,這意味著化學(xué)家已經(jīng)能夠用人工方法合成化學(xué)元素了。盧瑟福的發(fā)現(xiàn)還改變了19世紀(jì)以來化學(xué)界認(rèn)為“元素永遠(yuǎn)不變”的理論。確實(shí),這位曾經(jīng)獲得1908年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家的探索是具有開創(chuàng)性的。
雖然盧瑟福將原子分裂后得到的都是一些輕元素,但是,想要用人工的方法獲得重元素也是可能的。只要能夠制造出威力更強(qiáng)的“大炮”,發(fā)射出各種高能粒子,就能達(dá)到目的。 1929年,美國加州大學(xué)物理系教授勞倫斯設(shè)計(jì)出回旋加速器,被加速的帶電粒子的速度接近光速,具有極高的能量。
1940年起,美國化學(xué)家西博格和麥克米倫等人,用回旋加速器產(chǎn)生的高能粒子轟擊不同元素制成的靶,先后用人工方法制得了镅(méi)、鋦(jú)等9種人造元素。到現(xiàn)在為止,各國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的95號到112號元素,都是在進(jìn)行原子核反應(yīng)時(shí)制備出來的。
本文來自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/1011067.html
相關(guān)閱讀:課堂上比安靜更重要的是什么