Flerovium

本Valsler

对于我们更新的元素周期表系列中的下一个元素，基特·查普曼发现了一个不太可能的合作。

装备查普曼

对114号元素的寻找可能是对周期表上某一元素最长的探索。填补元素周期表空白的尝试持续了30年;但在极端情况下，从第一次尝试到2012年发现，对铱元素的寻找至少经历了四十年的冷战竞争。

到20世纪60年代，人造元素的半衰期明显越来越短，趋于不稳定。随着俄罗斯和美国的研究小组竞相发现102-106号元素，即所谓的“转移元素之战”，一种关于原子核的新理论也开始结出果实。

1949年，两个不同的小组提出了关于原子核的新理论。在Maria Goeppert-Meyer和Hans Jensen的带领下，他们的想法很简单:原子核不是一滴水，而是壳，其中的质子和中子簇比其他原子更紧密地结合在一起。戈珀特-迈耶解释说，这就像一个充满华尔兹的舞厅，所有人都以自己的方式旋转，创造出整体。对于戈珀特-梅耶的同事之一保罗·维格纳来说，这是惊人的。如果封闭壳层是正确的，那么某些数量的质子和中子会比其他数量的更稳定。他称之为“神奇数字”。Goeppert-Meyer, Jensen和Wigner将因此获得诺贝尔奖。

这个神奇的数字理论意味着，元素的存在时间不是越来越短，而是质子和中子的半衰期可能会更长。它被称为稳定岛，第一个明显的目标是114号元素。理论家推测，它的放射性半衰期可能超过100万年。诺贝尔奖得主格伦·西博格发现了钚在美国，看到114号元素是我毕生的梦想。他在自传中写道:

“对我来说，合成元素，研究发现超重元素的梦想——114号区域的元素——仍然令人兴奋。元素的半衰期随着重量的增加而缩短，但我相信在元素周期表的末尾可能有一个‘稳定岛’。”

实验一直持续到20世纪70年代。在1973年的采访中乌木后来被认为发现了104号元素并因此成为第一个发现新元素的非裔美国人的詹姆斯·哈里斯解释了这一切。“在一年或更短的时间内，”乌木据报道，哈里斯和劳伦斯伯克利国家实验室的团队将“跳过105号元素之后的直接区域，一直跳到114号元素之后”。它认为，哈里斯“显然处于被发现的边缘……谈到自己作为化学家的角色时，他的热情只有参加大满贯比赛的棒球迷才能比拟。”

那年哈里斯确实看到了一场棒球比赛的胜利——他的家乡奥克兰看到了运动家队赢得了世界职业棒球大赛。但是114号元素一直没有出现。这个想法直到20世纪90年代才被搁置，当时来自苏联杜布纳联合核研究所和美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的团队决定合作。

这次合作始于利弗莫尔的肯·胡莱特和杜布纳的格奥尔基·弗莱洛夫的一次会面，后者是西博格在冷战时期的劲敌。20个人中的大部分人^th20世纪以来，弗莱洛夫和西博格一直在为新发现而竞争，而且仍在为102号元素和106号元素的命名权而激烈斗争。但杜布纳-利弗莫尔的合作是一件新的事情，是东西方关系的突破，是冷战的第一次解冻。不幸的是，弗莱洛夫在会面后不久就去世了;相反，他的protégé Yuri Oganessian接管了俄罗斯方面的实验，利弗莫尔团队由Ken Moody和Ron Lougheed领导。

1998年12月，考察队准备出发。Oganessian的实验室将一束钙-48发射到钚-244中，这一过程被称为“热聚变”。它形成了一个114号元素的原子。以前，在元素周期表中这么远的元素在一眨眼的功夫就分解了。这个新原子持续了30秒。

当伯克利实验室的领导之一阿尔·吉奥索(Al Ghiorso)听到这一发现的消息时，所有冷战的敌意都烟消云散了。西博格几个月前中风了，吉奥索记得他的朋友是多么想看到那个神奇的元素。Ghiorso回忆道:

“我想让格伦知道，所以我走到他床边告诉了他。我想我在他眼里看到了一丝光芒。”

西博格于1999年2月去世。3月，两个114的新原子诞生了。不到10年，其他实验室也证实了这一发现。这是美国和俄罗斯结成伙伴关系的第一个元素，这两个冷战敌人终于走到了一起。半衰期并不是预测的数百万年——稳定之岛本身仍然遥不可及，只有8个中子的距离——但神奇的数字理论似乎成立。

命名114号元素几乎和制作它一样棘手。确保合作的人是弗莱洛夫，但他将是一个非常有争议的选择，因为他在苏联原子弹项目中的角色意味着美国人可能会有一个问题。相反，通过一些快速的步伐，合作人员想出了一个绝妙的主意:以他的实验室命名:弗莱洛夫核反应实验室。所以，氟离子结合了seaborgium在元素周期表上，这两个冷战对手将永垂不朽。

本Valsler

基特·查普曼(Kit Chapman)在研究铱元素，这是一种由突破性合作产生的超重元素。接下来，美国和俄罗斯的团队将继续在元素周期表上进行他们的研究。

装备查普曼

现在，杜布纳是元素发现宇宙的中心，得到了劳伦斯利弗莫尔国家实验室合作者的有力支持。到2012年，他们已经发现了114号和116号元素。现在它要填满元素周期表的第八行了。

本Valsler

下次加入Kit来了解更多。与此同时，请访问我们的元素灵感系列chemistryworld.com/periodic-table，并联系任何问题或意见:电子邮件chemistryworld@rsc.org或推特@chemistryworld．感谢收听，我是本·瓦尔斯勒。

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Ununquadium

我们关于114号元素的原创播客，布莱恩·克莱格，早在它被命名之前就已经写好了。我们把它保存在这里留给子孙后代:

自本播客首次发表以来，这种元素的名称已被国际纯粹与应用化学联合会(Iupac)批准为flerovium(符号Fl)。这个名字是为了纪念俄罗斯物理学家格奥尔基·弗莱洛夫，他发现了铀．Flerov还以他的名字命名了位于俄罗斯杜布纳的联合核研究所的实验室，该元素就是在那里首次制造出来的。

米拉Senthilingam

本周我们和布莱恩·克莱格一起进行元素观察

布莱恩·克莱格

人们很容易指责那些制造出新的重元素的科学家是化学领域的火车观察员。就像火车鉴定员花费数小时观察一辆特定的火车头，以便在他们的书中划线一样，这些化学家似乎也在努力制造一两个超重元素的原子，作为在方框中打勾的练习。但是114号元素提供了不止一个惊喜，它说明了为什么这些元素非常值得研究。

这是一个仍在等待被分配给它的适当名称的元素，所以它暂时保持ununquadium(在截断的拉丁语中只是one- 1 - 4 -ium)，符号为Uuq，直到它收到一个更美观的标签。

114号元素位于一个稳定岛，在元素周期表中的这个位置，球形核结构表明它的半衰期应该相对较长。“相对”这个词很重要。例如，鐽它的半衰期以微秒计，114号元素的同位素原子质量为289，每次停留几秒。

原则上，114号元素的同位素应该表现得更好。早在114被制造出来之前，人们就期望298号铀应该特别稳定。这种同位素的原子核将有114个质子和184个中子，这将在原子核中提供完整的能级，因此具有不同寻常的稳定性。unquadium 298的半衰期预计可达数千年——这对于通常是元素周期表上蜉蝣的transfermium元素来说是很了不起的。

到目前为止，我们还无法验证这一论点，因为还没有产生同位素298。第一次发现114号元素是1998年在俄罗斯杜布纳的联合核研究所。这并不意味着我们可以期待钍作为元素的名称，this已经分配给了元素105。

利用加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的肯顿穆迪制造的钚244靶，Yuri Oganessian和Vladimir Utyonkov在杜布纳领导的团队用高能流瞄准钙48离子。这种罕见但天然存在的钙同位素被炸入钚40天，在此期间，500万万亿离子被射入加速器。114号元素的289同位素只发现了一个原子，衰变时间为30.4秒。

此后，杜布纳的研究小组生产出了微量的286、287和288同位素。有趣的是，第一个原子30秒的半衰期从未被复制过——所有随后的ununquadium 289的半衰期约为2.6秒，这导致人们猜测，第一个实验产生了一种特殊的原子核激发态，称为核异构体，这种状态通常具有超长的半衰期。

114号元素不同于其他元素，它被预测能很好地归入元素周期表中的本族。它位于第14组，引线下方。周期表的第一个巨大成功是门捷列夫预测了一些尚未被发现的元素的存在。在他的表格中有一些空白，他在其中放置了一些元素，这些元素是他在上面直接命名的。他通过添加前缀eka来构造这些名字，eka是梵文数字“1”的意思。所以，门捷列夫说，我们应该有硼，铝，锰和硅。

例如，eka硅现在被称为锗而且很符合门捷列夫的预测。同样，在很长一段时间里，人们认为114号元素是eka-铅，具有类似于这种金属的性质。然而，值得注意的是，尽管只产生了一个或两个原子，但有一些证据表明，ununquadium的行为更像惰性气体，而不是金属。

这一概念仍有待充分探索，其基础是实验，114号元素的原子通过一个内层为黄金．沿着管子的长度，温度逐渐降低，从15摄氏度下降到寒冷的零下185度，逐渐降低了原子传递的能量，使它们更容易被捕获。据预测，具有类似铅的性质的金属应该很容易与金结合，所以不会深入到试管中。但是惰性气体必须显著冷却才能被弱范德华力吸附。

114号元素不像铅，它似乎在被捕获之前到达了管的冷端，当它在一两秒钟后衰变时，它的位置被检测出来。这项实验由瑞士威利根保罗谢勒研究所的海因茨·盖格勒(Heinz Gaeggeler)进行，但在杜布纳的工作仍然只是暂时的，但惰性气体的行为可能是相对论效应的结果。

爱因斯坦的狭义相对论预言，当粒子的速度接近光速时，它们会变得越来越重。例如，一个粒子加速到光速的42%左右，其质量将增加10%。人们的期望是，由于原子核中有异常多的质子，电子将以足够快的速度移动，从而产生相对论效应，改变它们的轨道轮廓，从而改变元素的化学性质。

可实验的原子如此之少，结果尚不确定。但我们可以肯定的是，ununquadium不仅仅是化学火车观测者感兴趣的东西。

米拉Senthilingam

这是科学作家和化学观察员布莱恩·克莱格为我们带来的114号元素化学。下周，一个危险但有用的元素。

安德里亚·萨拉

因为它很容易挥发，所以你在处理它的时候要非常小心，因为如果你吸入它，它会分解释放出有毒的一氧化碳并倾倒金属镍进入你的肺部。所以这确实非常危险。但在某种程度上，这就是它的美妙之处:羰基镍非常脆弱。如果你把它加热，它会摇成碎片，你就会得到镍和一氧化碳。所以蒙德所拥有的是一种从其他金属中分离和提纯镍的简单方法。更重要的是，他可以回收一氧化碳。

米拉Senthilingam

为了了解纯镍及其化合物的用途和化学性质，我们将在下周与伦敦大学学院的Andrea Sella合作元素中的化学．在那之前，我是Meera Senthilingam，感谢大家的收听。