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        為了解釋物質(zhì)為什么會(huì)有不同的性質(zhì)，這些煉金術(shù)士不但又增添了幾種所謂控制性元素，而且還分別為每一種控制性元素加上了一種特性。例如，他們把汞看作是使物質(zhì)具有金屬屬性的元素，并把硫看作是使物質(zhì)具有可燃性的元素。后來(lái)，最杰出的煉金術(shù)士、十六世紀(jì)的瑞土醫(yī)生提奧夫拉斯塔，又在這些元素中加上了一個(gè)元素??鹽，并認(rèn)為它是使物質(zhì)具有抗熱性能的元素。

        煉金術(shù)士們認(rèn)為，只要按合適的此例加進(jìn)某些元素和取出某些元素，一種物質(zhì)就會(huì)變成另一種物質(zhì)。比如說(shuō)，只要在鉛這種金屬中加進(jìn)適量的水銀，鉛就會(huì)變成金子。為了尋找把“*金屬”變?yōu)榻鹱拥姆椒�，煉金術(shù)土們一直摸索了好幾個(gè)世紀(jì)。他們?cè)谶@個(gè)摸索的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了無(wú)機(jī)酸和磷這類比黃金更為重要的物質(zhì)。

        然而，沒(méi)有一個(gè)煉金術(shù)土愿意離開(kāi)他們所追求的主要方向，其中有一些無(wú)恥之徒甚至熱衷于弄虛作假，偽稱他們會(huì)變出黃金，以便從有錢(qián)的資助者那里騙取所謂“研究經(jīng)費(fèi)”。這就使得這個(gè)行業(yè)聲名狼藉，終于使得“煉金術(shù)土”這個(gè)名稱本身也遭到擯棄。到了十七世紀(jì)，人們改用“化學(xué)家’這個(gè)名稱來(lái)代替“煉金術(shù)土”，煉金術(shù)也一步步發(fā)展成為一門(mén)被稱為“化學(xué)”的科學(xué)。

建立元素周期律

         玻意耳是化學(xué)這門(mén)科學(xué)剛剛誕生時(shí)涌現(xiàn)出來(lái)的第一批化學(xué)家之一，他建立了玻意耳氣體定律。他在1661年出版的《懷疑主義的化學(xué)家》一書(shū)中，第一次給元素下了一個(gè)明確的新準(zhǔn)則：元素是一種基質(zhì)，它可以和其他元素相結(jié)合而形成“化合物”，但把它從化合物中分離出來(lái)以后，它便不能再被分解為任何比它更簡(jiǎn)單的物質(zhì)了。

        但是，玻意耳在什么是真正的元素這一問(wèn)題上，仍保留了中世紀(jì)的觀點(diǎn)。例如，他認(rèn)為金不是一種元素，而是可以通過(guò)某種方式由其他金屬變成的。事實(shí)上，他的同時(shí)代的人牛頓也是這樣，他曾花費(fèi)了大量時(shí)間去搞煉金術(shù)。

        玻意耳去世以后，化學(xué)工作者開(kāi)始想弄清哪些物質(zhì)可以再分解為更簡(jiǎn)單的物質(zhì)，哪些物質(zhì)不可以再分解。例如，卡文迪許曾經(jīng)指出，由于氫可以和氧相化合而形成水，所以水不可能是一種元素。后來(lái)，拉瓦錫又把曾被認(rèn)為是元素的空氣分為氧和氮。這樣一來(lái)，古希臘人所設(shè)想的那四種元素，如果按玻意耳所定的準(zhǔn)則來(lái)判斷，就沒(méi)有一種可算得上是元素。

        至于中世紀(jì)的煉金術(shù)士們所列出的那些元素，那么，其中的汞和硫，按玻意耳的準(zhǔn)則，確實(shí)可算得上是元素。但是，沒(méi)有被他們當(dāng)作元素的鐵、鋅、鉛、銅、銀、金等金屬和磷，碳、砷等非金屬，這時(shí)也都被判明是元素，而被提奧夫拉斯塔當(dāng)作元素的鹽，則終于被分解成兩種更簡(jiǎn)單的物質(zhì)。

        要判別一種物質(zhì)是不是元素，這當(dāng)然依賴于當(dāng)時(shí)的化學(xué)水平。只要某種物質(zhì)用當(dāng)時(shí)的化學(xué)技術(shù)還不能加以分解，這種物質(zhì)就一直被看成是一種元素。例如，在拉瓦錫的元素表中共有三十三種元素，其中就包括石灰和鎂灰。但是在拉瓦錫死后十四年，英國(guó)化學(xué)家戴維用電流來(lái)分解這兩種物質(zhì)，結(jié)果把石灰分解為氧和一種被他稱為“鈣”的新元素，把鎂灰分解為氧和另一種被他稱為“鎂”的新元素。

        另一方面，戴維在當(dāng)時(shí)就已經(jīng)能夠指出，瑞典化學(xué)家謝勒用鹽酸制出的綠色氣體并不像人們所設(shè)想的那樣，是鹽酸和氧的化合物，而是一種名副其實(shí)的元素，他把這種元素定名為“氯” (這個(gè)名詞出自希臘文，原意是“綠色的”)。

        隨著元素?cái)?shù)目在十九世紀(jì)的增多，每一種元素都具有不同的特性，化學(xué)家們開(kāi)始感到他們像是迷失在一座茂密的叢林中：自然界究竟有多少種元素？它們之間的內(nèi)在關(guān)系怎樣？有沒(méi)有規(guī)律？怎樣分類？由于科學(xué)的精髓就在于要從表面的雜亂中理出秩序來(lái)，所以科學(xué)家們一直想從元素的特性當(dāng)中找出某種規(guī)律來(lái)。

        1829年已經(jīng)知道的元素有五十種左右。德國(guó)人多貝賴納發(fā)現(xiàn)有些元素性質(zhì)相近，在原子量上有一種算術(shù)級(jí)數(shù)的關(guān)系。他對(duì)十五種元素進(jìn)行分組，三個(gè)一組，分成五組。這是根據(jù)元素性質(zhì)和原子量對(duì)部分元素進(jìn)行分類的首次嘗試，它對(duì)后來(lái)周期律的發(fā)現(xiàn)是很有啟發(fā)的。

         1862年，即在坎尼札羅把原子量確定為化學(xué)上的一個(gè)重要的研究手段以后，法國(guó)的地質(zhì)學(xué)家比古耶?德尚庫(kù)圖瓦發(fā)現(xiàn)，如果按原子量遞增的順序把元素排列成表的形式，他能使性質(zhì)相似的元素處在同一欄內(nèi)。兩年以后，英國(guó)青年化學(xué)家紐蘭茲也發(fā)現(xiàn)：按原子量遞增的順序，每隔八個(gè)元素就有重復(fù)的物理和化學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)，因?yàn)楹鸵魳?lè)上的八度音相似，所以稱“八音律”。但是，他們兩人還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到在已知元素之間還有未發(fā)現(xiàn)的元素，因此“八音律”存在許多矛盾。

    1866年，紐蘭茲在英國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)上提出了“八音律”的見(jiàn)解時(shí)，引起了哄堂大笑。有人諷刺說(shuō)，你怎么不按元素的字母排列呢？可見(jiàn)要讓人們接受一個(gè)青年人提出的新的但是還不完整的思想，是多么的困難，科學(xué)界內(nèi)部的保守勢(shì)力同樣在阻礙科學(xué)的進(jìn)步。許多年以后，即在元素周期表的重要性得到普遍承認(rèn)以后，他們的論文才得以發(fā)表。紐蘭茲甚至還因此而獲得了勛章。

    俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫終于從雜亂無(wú)章的元素迷宮中理出了一個(gè)頭緒。門(mén)捷列夫?yàn)榱搜芯吭�素的分類和�?guī)律，把當(dāng)時(shí)已知的幾十種元素的主要性質(zhì)和原子量寫(xiě)在一張張的小卡片上，反復(fù)進(jìn)行排列，比較它們的性質(zhì)，探索它們之間的聯(lián)系。1869年，他正式提出元素周期律，它在周期表中排列了當(dāng)時(shí)已經(jīng)知道的63種元素。門(mén)捷列夫的元素周期律的原理基本上同德尚庫(kù)圖瓦以及紐蘭茲的相同 ，不過(guò)門(mén)捷列夫的周期律更加的科學(xué)和完整，同時(shí)也比他們具有更大的勇氣和信心來(lái)宣揚(yáng)他的觀點(diǎn)。

    門(mén)捷列夫的“周期表”比紐蘭茲的元素表更為復(fù)雜，也更接近我們今天認(rèn)為是正確的東西。

    當(dāng)某一元素的性質(zhì)使它不能按原子量來(lái)排列時(shí)，門(mén)捷列夫就大膽地把它的排列位置掉換一下，他這樣做的根據(jù)是：元素的性質(zhì)比元素的原子量更為重要。后來(lái)證明，他這樣做是正確的。例如，碲的原子量是127.61，如果按原子量排，它應(yīng)該排在碘的后面，因?yàn)榈獾脑�子量�?26.91。但是在在這個(gè)分欄的周期表中，門(mén)捷列夫把碲提到碘的前面，以便使它位于性質(zhì)和它極為相似的硒的下面，并使碘位于性質(zhì)和碘極為相似的溴的下面。

    當(dāng)找不出任何別的辦法使排列不致違背即定原則時(shí)，門(mén)捷列夫就在周期表中留出空位，并以一種似乎是非常大膽的口氣宣布說(shuō)：屬于這些空位的的元素將來(lái)一定會(huì)被發(fā)現(xiàn)。不僅如此，他還用表中待填補(bǔ)進(jìn)去的元素的上、下兩個(gè)元素的特性作為參考，指出表中三個(gè)待填補(bǔ)的元素的大致性狀。

    門(mén)捷列夫在這件事上是很幸運(yùn)的：他所預(yù)言的這三種元素全都在他還活著的時(shí)候被發(fā)現(xiàn)了。1875年，法國(guó)化學(xué)家布瓦博德郎在研究閃鋅礦時(shí)發(fā)現(xiàn)了新元素鎵，它與門(mén)捷列夫預(yù)言的亞鋁性質(zhì)一樣。于是鎵就成為化學(xué)史上第一個(gè)先有理論預(yù)言，后被發(fā)現(xiàn)認(rèn)證的元素。1879年，瑞典化學(xué)家尼爾森發(fā)現(xiàn)了亞硼??鈧；1886年德國(guó)化學(xué)家溫克勒爾發(fā)現(xiàn)亞硅??鍺。門(mén)捷列夫預(yù)言未知元素15種，后都被實(shí)踐所證實(shí)。

    在元素周期律發(fā)現(xiàn)以前，人們發(fā)現(xiàn)元素是偶然的，常常會(huì)有某一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的元素突然闖進(jìn)到元素的序列中，把原先采用的序列打亂。在周期律的指導(dǎo)下，人們就可以有計(jì)劃、有目的的尋找化學(xué)元素了。

    在門(mén)捷列夫制定元素周期表的時(shí)候，惰性元素還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，因此沒(méi)有給它們排列位置。1894年發(fā)現(xiàn)了氬，緊接著又發(fā)現(xiàn)了其它惰性元素。門(mén)捷列夫尊重事實(shí)，在周期表中補(bǔ)充了惰性元素族，完善了元素周期律。

尋找填補(bǔ)空位的新元素

    X射線的發(fā)現(xiàn)為周期表的歷史開(kāi)辟了一個(gè)新的時(shí)代。1911年，英國(guó)物理學(xué)家巴拉克發(fā)現(xiàn)，當(dāng)X射線被金屬散射時(shí)，散射后的X射線的穿透本領(lǐng)會(huì)隨著金屬的不同而迥然不同。

    1914年，英國(guó)青年物理學(xué)家莫塞萊確定了各種金屬所產(chǎn)生的標(biāo)識(shí)X射線的波長(zhǎng)，并得到了一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)：各元素的波長(zhǎng)非常有規(guī)律地隨著它們?cè)谥芷诒碇械呐帕许樞蚨�遞減。

    這使得各種元素在周期表中應(yīng)處的位置完全固定下來(lái)了。如果周期表中有兩個(gè)挨在一起的元素，它們所產(chǎn)生的X射線的波長(zhǎng)差比原來(lái)預(yù)期的差值大一倍的話,那么,它們之間肯定應(yīng)當(dāng)有一個(gè)屬于一個(gè)未知元素的空位；如果兩個(gè)元素的標(biāo)識(shí)X射線的波長(zhǎng)差同預(yù)期值并沒(méi)有出入，那么，就可以肯定它們之間并不存在著待填補(bǔ)進(jìn)去的元素。這樣，人們就有可能確切地知道元素的確定數(shù)目了。

    化學(xué)家們當(dāng)時(shí)把元素從1(氫)一直排列到92(鈾)，并且發(fā)現(xiàn)，這種“原子序數(shù)”不僅對(duì)于了解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分重要，而且比原子量更為重要。

    莫塞萊的新體系幾乎立即就被證明是很有價(jià)值的。法國(guó)化學(xué)家于爾班在發(fā)現(xiàn)了镥以后，曾宣布他又發(fā)現(xiàn)了另外一種被稱之為“鋸”的新元素、根據(jù)莫塞萊的體系，镥是第71號(hào)元素，而“鋸”則應(yīng)該是第72號(hào)元素。但是在莫塞萊分析了“鋸”的標(biāo)識(shí)X射線以后，弄清了所謂“鋸”實(shí)際上仍然是镥。第72號(hào)元素一直到1923年，才被丹麥物理學(xué)家科斯特和匈牙利化學(xué)家赫維西在哥本哈根的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中檢測(cè)出來(lái)，并定名為鉿。

    當(dāng)莫塞萊的方法的準(zhǔn)確性得到了證實(shí)的時(shí)候，他已經(jīng)不在人世了，他是在1915年作為第一次世界大戰(zhàn)的犧牲者，在加利波利死去的，當(dāng)時(shí)才28歲。瑞典物理學(xué)家西格班擴(kuò)展了莫塞萊的工作，他發(fā)現(xiàn)了一系列新的X射線，并精確地測(cè)定了各種元素的X射線譜，并因此項(xiàng)工作而獲得了1924年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

    1925年，德國(guó)的諾達(dá)克、塔克和貝格又填補(bǔ)了周期表的另外一個(gè)空位。他們?cè)趯?duì)可能含有他們要尋找的這種元素的礦石進(jìn)行了三年的研究以后，終于發(fā)現(xiàn)了第75號(hào)元素，并把它定名為錸。這就使得周期表中尚待填補(bǔ)的空位只剩下了四個(gè)，即第43號(hào)、第61號(hào)、第85號(hào)和第87號(hào)元素。

    沒(méi)想到的是，人們?yōu)榱藢ふ沂Ｏ碌倪@四個(gè)元素，用了整整二十年的時(shí)間，因?yàn)榛瘜W(xué)家們當(dāng)時(shí)并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到，所有的穩(wěn)定性元素已經(jīng)全部找到了，尚待填補(bǔ)的這幾個(gè)元素都是不穩(wěn)定的元素，它們?cè)诮裉斓牡厍蛏弦呀?jīng)極其稀少，因而除了其中一個(gè)元素以外，全都必須在實(shí)驗(yàn)室中用人工方法制備出來(lái)，才能加以證認(rèn)，而這里就大有文章了。

放射性元素

    X射線發(fā)現(xiàn)以后，許多科學(xué)家都興致勃勃地去研究這類新的、具有巨大穿透能力的輻射，法國(guó)物理學(xué)家亨利?貝克勒爾就是其中之一。他的父親亞歷山大?貝克勒爾對(duì)“熒光”特別感興趣(熒光是某些物質(zhì)被日光的紫外線照射以后所發(fā)出的可見(jiàn)輻射)。老貝克勒爾曾對(duì)一種稱為硫酸雙氧鈾鉀的熒光物質(zhì)進(jìn)行了研究，而小貝克勒爾則想知道在硫酸雙氧鈾鉀的熒光輻射中是否含有 X射線 ，結(jié)果小貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了更激動(dòng)人心的鈾的放射性。

    “放射性”這個(gè)術(shù)語(yǔ)是居里夫人提出來(lái)的，她用它來(lái)描述鈾的輻射能力。居里夫人還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了第二種放射性物質(zhì)??釷。在這以后，很快又有別的科學(xué)工作者作出了許多重要的發(fā)現(xiàn)。他們的發(fā)現(xiàn)證明，放射性物質(zhì)的輻射不但比 X射線具有更大的穿透力，而且也更強(qiáng)。此外，科學(xué)工作者又發(fā)現(xiàn)，放射性物質(zhì)還會(huì)發(fā)出別種射線，這又使科學(xué)家們?cè)谠�子的�?nèi)部結(jié)構(gòu)方面得到了一些新的發(fā)現(xiàn)。

    放射性元素在發(fā)出射線的過(guò)程中會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N元素。第一個(gè)發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的是居里夫人，她是在無(wú)意中發(fā)現(xiàn)的。有一次，居里夫人和她的丈夫?yàn)榱伺�清一批瀝青鈾礦樣品中是否含有值得加以提煉的鈾，他們對(duì)其中的含鈾量進(jìn)行了測(cè)定，但他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，有幾塊樣品的放射性甚至此純鈾的放射性還要大。這就很明顯地意味著，在這些瀝青鈾礦石中一定還含有別的放射性元素。同時(shí)，這些未知的放射性元素一定是非常少的，因?yàn)橛闷胀ǖ幕瘜W(xué)分析方法不能把它們檢測(cè)出來(lái) 。

    居里夫婦帶著十分激動(dòng)的心情，搞到了幾噸瀝青鈾礦，他們?cè)谝粋�(gè)很小的木棚里建了一個(gè)作坊，在很原始的條件下以極大的毅力在這些很重的黑色礦石中尋找這些痕量的新元素。1898年7月，他們終于分離出極小量的黑色粉末，這些黑色粉末的放射性比同等數(shù)量的鈾強(qiáng)400倍。

    這些黑色粉末含有一種在化學(xué)性質(zhì)上和碲很相似的新元素，因此，它在周期表中的位置似乎應(yīng)該處在碲的下面。居里夫婦把這個(gè)元素定名為釙，以紀(jì)念居里的祖國(guó)波蘭。

    但是釙只是使她們的黑色樣品具有這樣強(qiáng)的放射性的部分原因。因此，她們又把這項(xiàng)工作繼續(xù)進(jìn)行下去，到1898年12月，居里夫婦又提煉出一些放射性此釙還要強(qiáng)的東西，其中含有另一種在化學(xué)特性上和鋇很相似的元素，居里夫婦把它定名為鐳，意思是“射線”。

    居里夫婦為了收集足夠多的純鐳以便對(duì)它進(jìn)行研究，又進(jìn)行了四年的工作。居里夫人在1903年就她所進(jìn)行的研究寫(xiě)了一個(gè)提要，作為她的博土論文。這也許是科學(xué)史上最出色的博土論文，它使她兩次獲得了諾貝爾獎(jiǎng)金。居里夫人和她的丈夫以及貝克勒爾因在放射性方面的研究而獲得了1903年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，1911年，居里夫人因?yàn)樗�在發(fā)現(xiàn)釙和鐳方面立下的功績(jī)而單獨(dú)獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

    釙和鐳遠(yuǎn)比鈾和釷不穩(wěn)定，換句話說(shuō)，前者的放射性遠(yuǎn)比后者顯著，每秒鐘有更多的原子發(fā)生衰變。它們的壽命非常之短，因此，實(shí)際上宇宙中所有的釙和鐳都應(yīng)當(dāng)在一百萬(wàn)年左右的時(shí)間內(nèi)全部消失。那么，為什么我們還能在這個(gè)已經(jīng)有幾十億歲的地球上發(fā)現(xiàn)它們呢，這是因?yàn)樵阝櫤外Q衰變?yōu)殂U的過(guò)程中會(huì)繼續(xù)不斷地形成鐳和釙。凡是能找到鈾和釷的地方，就一定能找到痕量的釙和鐳。它們是鈾和釷衰變?yōu)殂U的過(guò)程中的中間產(chǎn)物。

    在鈾和釷衰變?yōu)殂U的過(guò)程中還形成另外三種不穩(wěn)定元素，它們有的是通過(guò)對(duì)瀝青鈾礦的細(xì)致分析而被發(fā)現(xiàn)的，有的則是通過(guò)對(duì)放射性物質(zhì)的深入研究而被發(fā)現(xiàn)的。

    1899年，德比埃爾內(nèi)根據(jù)居里夫婦的建議，在瀝青鈾礦石中繼續(xù)尋找其他放射性元素，終于發(fā)現(xiàn)了被他定名為錒的元素，這個(gè)元素后來(lái)被列為第89號(hào)元素；1900年，德國(guó)物理學(xué)家多恩指出，當(dāng)鐳發(fā)生衰變時(shí)，會(huì)生成一種氣態(tài)元素。放射性氣體在當(dāng)時(shí)是一種新鮮的東西，這個(gè)元素后來(lái)被命名為氡，并被列為第86號(hào)元素；最后，到1917年，兩個(gè)研究小組??德國(guó)的哈恩和梅特涅小組、英國(guó)的索迪和克蘭斯頓小組??又從瀝青鈾礦石中分離出第9l號(hào)元素??鏷。

    到1925年為止，已被確認(rèn)的元素總共巳達(dá)八十八種，其中有八十一種是穩(wěn)定的，七種是不穩(wěn)定的。這樣一來(lái)，努力找出尚未發(fā)現(xiàn)的四種元素(即第43，61，85，87號(hào)元素)就成為科學(xué)家們的迫切愿望了。

    由于在所有已知元素中，從第84到92號(hào)都是放射性元素，因此，可以很有把握地預(yù)測(cè)第85和87號(hào)元素也應(yīng)該是放射性元素。另一方面，由于第43號(hào)和第61號(hào)元素的上下左右都是穩(wěn)定元素，所以似乎沒(méi)有任何理由認(rèn)為它們不是穩(wěn)定元素。因此，它們應(yīng)該可以在自然界中找到。

    由于第43號(hào)元素在周期表中正好處在錸的上面，人們預(yù)料它和錸具有相似的化學(xué)特性，而且可以在同一種礦石中找到。事實(shí)上，發(fā)現(xiàn)錸的研究小組認(rèn)為，他們肯定已測(cè)出了波長(zhǎng)相當(dāng)于第43號(hào)元素的X射線。因此，他們宣稱第43號(hào)元素已被發(fā)現(xiàn)。但是他們的鑒定并沒(méi)有得到別人的肯定。在科學(xué)上，任何一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)至少也應(yīng)該被另一位研究者所證實(shí)，否則就不能算是一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。

    1926年，伊利諾斯大學(xué)的兩個(gè)化學(xué)家宜稱他們已在含有第60號(hào)和第62號(hào)元素的礦石中找到了第61號(hào)元素。同年，佛羅倫薩大學(xué)的兩個(gè)意大利化學(xué)家也以為他們已經(jīng)分離出第61號(hào)元素。但是這兩組化學(xué)家的工作都沒(méi)有得到別的化學(xué)家的證實(shí)。

    幾年以后，亞拉巴馬工藝學(xué)院的一位物理學(xué)家報(bào)道說(shuō)，他已用他親自設(shè)計(jì)的一種新的分析方法找到了痕量的第87號(hào)和第85號(hào)元素，但是這兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也都沒(méi)有得到證實(shí)。

    后來(lái)發(fā)生的一些事情表明，第43，61，85和87號(hào)元素的所謂“發(fā)現(xiàn)”，只不過(guò)是這幾位化學(xué)家在工作中犯了這樣或那樣的錯(cuò)誤罷了。

    在這四種元素當(dāng)中，首先被確定無(wú)疑地證認(rèn)出來(lái)的是第43號(hào)元素。曾經(jīng)因發(fā)明回旋加速器而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯，通過(guò)用高速粒子轟擊第42號(hào)元素鉬的方法，在他的加速器中產(chǎn)生了第43號(hào)元素。被轟擊過(guò)的材料變成了放射性的物質(zhì)，勞倫斯便把這些放射性物質(zhì)送到意大利化學(xué)家賽格雷那里去進(jìn)行分析，因?yàn)橘惛窭讓?duì)第43號(hào)元素的問(wèn)題很感興趣 。

    賽格雷和他的同事佩列爾把有放射性的那部分物質(zhì)從鉬中分離出來(lái)以后，發(fā)現(xiàn)它在化學(xué)特性上和錸很相似，但又不是錸。因此他們斷言，它只能是第43號(hào)元素，并指出它和周期表中與之相鄰的元素有所不同，是一種放射性元素。由于它不能作為第44號(hào)元素的衰變產(chǎn)物而不斷產(chǎn)生出來(lái)，所以事實(shí)上它在地殼中已不復(fù)存在。賽格雷和佩列爾就這樣終于取得了命名第43號(hào)元素的權(quán)利，他們把它定名為锝 ，這是世界上第一個(gè)人工合成的元素。

    1939年，第87號(hào)元素終于在自然界中被發(fā)現(xiàn)了。法國(guó)化學(xué)家佩雷在鈾的衰變產(chǎn)物中把它分離了出來(lái)。由于它的存在量極小，所以只有在技術(shù)上得到改進(jìn)以后，人們才能在以前未能找到它的地方把它找田來(lái)。佩雷后來(lái)把這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的元素命名為鈁。

    第85號(hào)元素和锝一樣，是在回旋加速器中通過(guò)對(duì)第83號(hào)元素鉍進(jìn)行轟擊而得到的。1940年，賽格雷、科森和麥肯齊在加利福尼亞大學(xué)分離出第85號(hào)元素。第二次世界大戰(zhàn)中斷了他們?cè)谶@個(gè)元素方面所進(jìn)行的工作，戰(zhàn)后他們又重新進(jìn)行，并在1947年提出把這個(gè)元素命名為砹。

    與此同時(shí)，第四個(gè)也是最后一個(gè)尚未被發(fā)現(xiàn)的元素，第61號(hào)元素也在鈾的裂變產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了。橡樹(shù)嶺國(guó)立實(shí)驗(yàn)室的馬林斯基、格倫丁寧和科里爾這三位化學(xué)家在1945年分離出第6l號(hào)元素，他們把它命名為钷。

    這樣，元素一覽表，從第1號(hào)至92號(hào)，終于全部齊全了。但是，從某種意義上說(shuō)，向元素進(jìn)軍的最艱巨歷程才剛剛開(kāi)始，因?yàn)榭茖W(xué)工作者已經(jīng)突破了周期表的邊界。原來(lái)，鈾并不是周期表中最后一個(gè)元素。

尋找超鈾元素

    尋找“超鈾元素”的工作，實(shí)際上早在1934年就已開(kāi)始了。這一年，費(fèi)米在意大利發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他用一種新發(fā)現(xiàn)的，被稱為中子的亞原子粒子來(lái)轟擊一種元素時(shí)，經(jīng)常會(huì)使被轟擊元素轉(zhuǎn)變?yōu)樵�子序�?shù)比它大1的元素。既然如此，是不是能夠使鈾轉(zhuǎn)變成第93號(hào)元素??一種在自然界中不存在的人造元素呢，費(fèi)米的小組于是著手用中子來(lái)轟擊鈾，他們獲得了一種產(chǎn)物，他們以為他們所獲得的產(chǎn)物無(wú)疑是第93號(hào)元素，并稱之為“鈾X”。

    1938年，費(fèi)米由于他在中子轟擊方面的研究而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的真正意義，或者說(shuō)這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對(duì)人類將會(huì)產(chǎn)生的后果，人們當(dāng)時(shí)甚至連想也沒(méi)有想過(guò)。正像另外一位意大利人哥倫布一樣，他所發(fā)現(xiàn)的雖然并不是他本來(lái)想找的東西，但重要性則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)他當(dāng)時(shí)所能想像到的。

    在這里只要指出一點(diǎn)就夠了：在人們循著一些虛假的跡象進(jìn)行了一系列追索以后，終于發(fā)現(xiàn)，費(fèi)米所做的這個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)際上并不是“制成”了一個(gè)新元素，而是把鈾原子分裂成大致相等的兩半。但當(dāng)某些物理學(xué)家在1940年著手研究這種過(guò)程時(shí)，第93號(hào)元素卻像是他們實(shí)驗(yàn)的一個(gè)偶然收獲而突然出現(xiàn)了。

    在用中子轟擊鈾時(shí)出現(xiàn)的好些元素當(dāng)中，有一種起初無(wú)法證認(rèn)的元素。這使加利福尼亞大學(xué)的麥克米倫開(kāi)始認(rèn)識(shí)到，裂變中釋出的中子很可能已經(jīng)像費(fèi)米曾經(jīng)希望會(huì)發(fā)生的那樣，使某些鈾原子轉(zhuǎn)變?yōu)樵�子序�?shù)更高的元素了，而且麥克米倫和物理化學(xué)家艾貝爾森能夠證明，那個(gè)未被證認(rèn)出來(lái)的元素實(shí)際上就是第93號(hào)元素。證實(shí)這個(gè)元素存在的證據(jù)是它在放射性方面所具有的特點(diǎn)，這是后來(lái)新發(fā)現(xiàn)的所有元素的一個(gè)共同點(diǎn)。

    麥克米倫認(rèn)為，很可能還有另外一種超鈾元素和第93號(hào)元素混在一起．后來(lái)，化學(xué)家西博格同他的合作者沃爾和肯尼迪很快就證實(shí)了事情確是如此，并指出這個(gè)元素就是第94號(hào)元素。

    第93和第94號(hào)元素分別被命名為镎和钚。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，它們也在自然界中存在，因?yàn)槿藗兒髞?lái)在鈾礦石中發(fā)現(xiàn)了痕量的镎和钚。這樣一來(lái)，鈾這個(gè)元素就不再是最重的天然元素了。

    后來(lái)，西博格以及加利福尼亞大學(xué)的一個(gè)研究小組繼續(xù)得到了一種又一種超鈾元素。他們?cè)?944年通過(guò)用亞原子粒子來(lái)轟擊钚的方法，得到了第95和96號(hào)元素，并分別把它們命名為镅和鋦，后者是為紀(jì)念居里夫婦而命名的。

    在他們制出了足夠數(shù)量的媚和鋦以后，他們又對(duì)這些元素進(jìn)行轟擊，并先后在1949年和1950年成功地獲得了第97和98號(hào)元素。他們把這兩種元素分別命名為锫和锎。1951年，西博格和麥克米倫由于這一系列成就而共同獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

    第99和100號(hào)元素則是在一種更加戲劇性的場(chǎng)合下發(fā)現(xiàn)的，它們是1952年11月第一顆氫彈在太平洋上空爆炸時(shí)出現(xiàn)的。盡管它們的存在早巳在爆炸碎片中被檢測(cè)到，但是直到加利福尼亞大學(xué)的研究小組1955年在實(shí)驗(yàn)室中獲得了小量這兩種元素以后，它們才得到確認(rèn)，并被分別命名為锿和鐨，前者是為了紀(jì)念愛(ài)因斯坦，后者則是為了紀(jì)念費(fèi)米，因?yàn)樗麄儍扇硕荚谶@以前幾個(gè)月去世了。后來(lái)，這個(gè)研究小組又對(duì)小量的锿進(jìn)行了轟擊，并獲得了第101號(hào)元素。他們把這個(gè)元素命名為鍆，以紀(jì)念門(mén)捷列夫。

    接著，加利福尼亞大學(xué)又和瑞典的諾貝爾研究所合作，在這個(gè)基礎(chǔ)上向前邁進(jìn)了一步。諾貝爾研究所進(jìn)行了一種特別復(fù)雜的轟擊，產(chǎn)生了小量的第102號(hào)元素，這個(gè)元素被命名為锘，是以諾貝爾研究所的名字來(lái)命名的，但是這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有得到確認(rèn)。后來(lái)又有人用別的方法、而不是用諾貝爾研究所最先介紹的方法獲得了這個(gè)元素，因此，在锘被正式公認(rèn)為這個(gè)元素的名稱之前，曾有一段時(shí)間的拖延。

    1961年，加利福尼亞大學(xué)的一個(gè)研究小組檢測(cè)出第103號(hào)元素的一些原子，并把這種元素定名為鐒，這是為了紀(jì)念勞倫斯，因?yàn)樗�是不久前去世的。后�?lái)，蘇聯(lián)弗廖羅夫所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組報(bào)道說(shuō)，他們?cè)?964年和1967年分別獲得了第104號(hào)和第105號(hào)元素 ，但是他們用來(lái)產(chǎn)生這兩種元素的方法并沒(méi)有得到確認(rèn)。后來(lái)，美國(guó)吉奧索領(lǐng)導(dǎo)的研究小組用別的方法產(chǎn)生了這兩種元素。

    這樣，在誰(shuí)先發(fā)現(xiàn)這兩種元素的問(wèn)題上，就發(fā)生了激烈的爭(zhēng)論，兩個(gè)研究小組都宣稱它們有權(quán)為這兩種元素命名。國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)為解決命名爭(zhēng)執(zhí)問(wèn)題，自1971年以來(lái)，曾多次開(kāi)會(huì)討論，均未解決。為此，該聯(lián)合會(huì)無(wú)機(jī)化學(xué)組于1977年8月正式宣布以拉丁文和希臘文混合數(shù)字詞頭命名lOO號(hào)以上元素的建議。據(jù)此，104號(hào)元素的英文名稱為unnilquadium，符號(hào)Unq；105號(hào)元素的英文名為unnilpentium符號(hào)Unp。

    不過(guò)競(jìng)爭(zhēng)還沒(méi)有結(jié)束，1974年弗廖羅夫的研究小組用加速器加速的鉻離子轟擊鉛靶，反應(yīng)合成了質(zhì)量數(shù)為259的106號(hào)元素的同位素。幾乎同時(shí)，美國(guó)的吉奧索用加速器加速的氧離子轟擊259微克的锎靶，反應(yīng)合成了質(zhì)量數(shù)為263的106號(hào)元素的同位素，并用測(cè)量263衰變鏈子體的方法進(jìn)行了鑒定。

    1976年弗廖羅夫的研究小組用加速器加速的鉻離子轟擊鉍靶，合成了質(zhì)量數(shù)為261的107號(hào)元素的同位素，并用測(cè)量261的衰變鏈子體的方法進(jìn)行了鑒定，這一回蘇聯(lián)人領(lǐng)先了。后來(lái)，1981年聯(lián)邦德國(guó)達(dá)姆斯塔特重離子研究所的明岑貝格等人用加速的鉻離子轟擊鉍靶，合成了質(zhì)量數(shù)為262的107元素的同位素。實(shí)驗(yàn)期間，他們每天能獲得2個(gè)來(lái)自262衰變的α粒子，總共觀察到6個(gè)計(jì)數(shù)。

    1982年明岑貝格的科學(xué)小組用加速器加速的鐵離子轟擊鉍靶，合成了質(zhì)量數(shù)為266的109號(hào)元素的同位素。在長(zhǎng)達(dá)一星期的轟擊合成實(shí)驗(yàn)中，只獲得了一個(gè)新元素原子；在266合成后千分之5秒時(shí)射出了具有11.10兆電子伏能量的α粒子。他們就是利用這唯一的事件，成功地用四種不同方式進(jìn)行了鑒定，尤其是用測(cè)量266的衰變鏈子體的方法確證109號(hào)元素的合成。

    108號(hào)元素的發(fā)現(xiàn)晚于109號(hào)元素，1984年明岑貝格等再次用加速器加速的鐵離子轟擊鉛靶，反應(yīng)合成質(zhì)量數(shù)為265的108號(hào)元素的同位素(或266)�？偣灿涗浟巳齻�(gè)265(或266)原子，其壽命測(cè)定值分別為：24、22、34毫秒，并通過(guò)測(cè)量265的衰變鏈子體的方法，確證108號(hào)元素的合成成功。此后至今，再?zèng)]有新的元素被發(fā)現(xiàn)或合成出來(lái)。

    在攀登超鈾元素這個(gè)階梯時(shí)，每登上一級(jí)都此前一級(jí)更為困難，原子序數(shù)越大，元素就越難收集，并且也越不穩(wěn)定。當(dāng)達(dá)到鍆這一級(jí)時(shí)，對(duì)它的證認(rèn)已開(kāi)始僅靠十七個(gè)原子來(lái)進(jìn)行。好在輻射探測(cè)技術(shù)自1955年起已經(jīng)非常高超。伯克利大學(xué)的科學(xué)工作者在他們的儀器上裝上了一個(gè)警鈴，每次只要有一個(gè)鍆原子產(chǎn)生，在它衰變時(shí)放射出的標(biāo)識(shí)輻射就會(huì)使警鈴發(fā)出很響的鈴聲，來(lái)宣告已經(jīng)發(fā)生了這樣一件事。

    從門(mén)捷列夫正式提出元素周期律，到1984年合成108號(hào)元素的一百多年的時(shí)間里，人們發(fā)現(xiàn)或合成了46種元素，每一種元素的發(fā)現(xiàn)都證明了門(mén)捷列夫的理論的正確性。而且它促使人們?nèi)パ芯吭�素周期性所包含得更深層次的理論根�?jù)，從而引導(dǎo)人們進(jìn)入了原子的世界