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元素简史:从炼金术到元素周期表-天然、原始和合成元素

时间:2023-10-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:现在,我们可将地球上的元素分为三类:天然元素、原始元素和合成元素。天然元素是指自然界中存在的元素。在约94种天然元素中,有84种是原始元素,意思就是说,这84种元素在太阳系形成之初就存在于地球上了。其余24种元素是人类制造的合成元素。标示了元素不同来源的周期表原始元素中包括4种半衰期很长的放射性元素:铋、钍、铀和钚。第四个天然链条从镎-237开始,通常认为该衰变链条已在自然界中灭绝,尽管我们已将其人为恢复。

元素简史:从炼金术到元素周期表-天然、原始和合成元素

现在,我们可将地球上的元素分为三类:天然元素、原始元素和合成元素。

天然元素是指自然界中存在的元素。在约94种天然元素中,有84种是原始元素,意思就是说,这84种元素在太阳系形成之初就存在于地球上了。其余10种则是放射性衰变的产物。

原始元素要么丰度降低,要么丰度完全消失,就变成了另外那10种元素。

其余24种元素是人类制造的合成元素。据我们所知,这些元素在地球上并无天然存在(尽管它们可能存在于其他地方)。

标示了元素不同来源的周期表
(www.xing528.com)

原始元素中包括4种半衰期很长的放射性元素:铋、钍、铀和钚。铋-209的放射性在2003年才得到证实。法国奥赛天体物理研究所的科隆(N. Coron)团队在5天内监测了93克铋,共记录下128次α粒子事件,表明在这段时间内,仅有128个铋原子发生了衰变。经计算,其半衰期为1.9×1019年。

地球上自然发生的衰变链条主要有三个,每个都始于一种长寿命的同位素:第一个始于钍-232,第二个始于铀-238,第三个始于铀-235。钍-232和铀-238的半衰期分别为140.5亿年和44.68亿年,铀-235相对较短,但也有7.038亿年。这也就不难理解,为什么这些衰变链条仍在继续。第四个天然链条从镎-237开始,通常认为该衰变链条已在自然界中灭绝,尽管我们已将其人为恢复。镎-237的半衰期只有214万年,所以自太阳系形成以来,时间已漫长到让所有(或几乎所有)的镎都衰变了。镎的衰变产物直到铋-209之前,半衰期都相对较短,其顺序如表所示:

大部分原始的镎都将停留于铋-209阶段,很可能会一直持续到宇宙终结。

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