太阳系简史：43号元素的发现与特性

1869年，俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫（Dimitri Mendeleyev）发表了著名的元素周期表，意在对当时已知的各种杂乱的元素进行分门别类。他按照原子量递增的顺序将所有元素进行排列，将具有相似化学性质的元素都放在同一横行。（今天的元素周期表则把化学性质相似的元素放在同一纵列。）

门捷列夫排列时所用的原子量与原子质量是两个全然不同的概念。大部分元素都存在至少两种稳定的同位素原子，任何一种元素的实验室样本中通常含有多种原子质量不同的同位素。以硅为例，硅有三种天然同位素，它们的原子质量分别是28、29和30，相对丰度分别为92%、5%和3%。原子质量较大的两种硅同位素，决定了自然界中的硅的平均原子量为28.09。而化学家在发现同位素之前就已经知道如何测定元素的原子量了。

门捷列夫按照元素在周期表中的顺序为元素编号，氢的序号为1。而对于原子序数的真正的重要性，科学家要到半个多世纪以后才意识到。事实上，门捷列夫并非首个编写元素周期表的人，只不过他的周期表更加注重反映元素的原子序数与化学性质之间的联系。为了把化学性质相近的元素排列在一起，他有意调换了几组元素，如镍和钴的顺序，而舍弃了按原子量排列的原则。和前人一样，他也为未发现的元素预留了一些空位。此举可以说非常有先见之明，因为19世纪末正是许多新元素接连被发现的时候。利用该表对比已知元素及其周围的空缺元素，门捷列夫预测出了空缺元素的性质。

接下来的几十年中，周期表上的空缺被一一补上，几乎接近完整，只剩下42号和44号元素（钼和钌）之间的空白，全世界的化学家们绞尽脑汁，也未能找到。如果找不到它，元素周期表的排列依据以及科学家对元素的理解都会受到影响。(www.xing528.com)

1913年，一名年轻的英国化学家亨利·莫塞莱（Henry Moseley）打破了这一僵局。莫塞莱发现，元素受到电子撞击时会发射出X射线，而这些X射线的特征与元素的原子序数存在直接联系。几乎与此同时，科学家发现了绝大多数元素都存在一种以上的同位素，且同一元素同位素的原子序数和化学性质相同，但原子质量不同。这些发现表明了原子序数具有重要的物理意义，即元素的化学性质由其原子序数决定，而不是由原子量决定。由此可见，门捷列夫的周期表是准确的，即使是那几对被调换位置的元素也没有出错。所以，周期表中的空缺必然是真实存在的。于是，对43号元素的寻找工作又再次开始了。但可惜天妒英才，莫塞莱辉煌的事业在他27岁时就戛然而止。第一次世界大战爆发后，莫塞莱应征入伍，在1915年的一次行动中不幸阵亡。

43号元素最终是在1937年被发现的，是意大利化学家卡洛·佩里埃（Carlo Perrier）和核物理学家及天文学家埃米利奥·塞格雷（Emilio Segrè）在鉴定从美国加州送来的粒子加速器样本时发现的。而它一直以来下落不明的原因也很快水落石出：原来，43号元素具有放射性，在自然界中非常罕见。事实上，佩里埃和塞格雷发现的43号元素的样本也不是纯天然的——它是在粒子加速器中用亚原子微粒轰击天然钼原子而得到的。43号元素因此得名“锝”，源于希腊文中表示“人造”的单词。科学家们早在几十年前就已经知道，重元素（如铀）的原子核在发生放射性衰变时会发生裂变，成为另一种元素。但是佩里埃和塞格雷发现，稳定的原子同样也可以生成新的元素。

15年后，也就是1952年，天文学家保罗·梅里尔（Paul Merrill）发现，有重要证据表明恒星的大气层中存在锝。但是，即使衰变期最长的锝同位素发生完全衰变也仅需要几百万年，而这个时间远远小于恒星的年龄，所以那些和恒星同期形成的锝恐怕早已消失殆尽了。但梅里尔的发现证明了恒星可以和粒子加速器一样产生新的化学元素。