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“化学元素周期表”将更新

时间:2011-06-21来源:未知 作者:chem 点击:
化学元素周期表将更新 雷打不动的化学元素周期表面临修改。因为,原子量化学元素周期表的根基在动

“化学元素周期表”将更新

 

化学元素周期表 献捷化工

 

     雷打不动的“化学元素周期表”面临修改。因为,原子量化学元素周期表的根基在动摇。现在,锂、硼、碳、硫和氮已经获得新的原子量,而氦、镍、铜、锌、硒、锶、氩和铅正在“接受调查”。

 

原子量原来非定数

   化学元素周期表是人类最伟大最美丽的创造之一,它以简洁的形式包含了无穷的奥妙,但并不是每个人都能读懂它。

    拿出一份化学元素周期表,看看任何一种元素所在的格子,都会发现里面有一上一下两个数字,上面的数字是整数,叫“原子序数”,指的是该元素原子中含有的质子数,决定该元素的化学性质;下面的数字是小数,就是我们要说的“原子量”,原子量体现着原子的相对质量。但是,同一种元素的不同原子的相对质量并不相同,比如大多数的氢原子,只有一个质子,而没有中子,原子量是1,但是有少数的氢原子有一个或两个中子,原子量分别是2和3,它们分别被称为“氘”和“氚”,统称“重氢”。于是,国际理论和应用化学组织规定,原子量是一种元素所有同位素原子的平均质量。比如说,原子量为1的氢的数量比较多,而原子量为2、3的氘和氚的数量比较少,平均下来氢元素的原子量是1.00794。

 

    原子量的依据是各种同位素在宇宙中的相对含量,化学上叫“丰度”,但是人类怎么可能知道宇宙中各种同位素的丰度呢?现在中学课本上的原子量,只是科学家根据有限的采样计算来的这就是问题所在。

 

      以往,我们一直认为“原子量在自然界中是基本常数”,但它们不是。为国际理论和应用化学组织工作的美国稳定同位素实验室的泰勒·柯普伦表示,原子量是个“流连不去的误解”。比如说,地球上的水蒸气从赤道向两极运动,那些含有更多的氘和氚的水蒸气会稍重一些,更早地落到大海里。所以,热带海域中的氘和氚总是比极地海域要多一些。再比如说,氧-18或称“重氧”更愿意待在冷的地方,所以水被冻成冰之后,它里面会融解更多的氧-18,也就是说冰块中“重氧”的含量更多。

 

    科学家对我们的世界了解得越多,越发现同位素丰度这东西真是捉摸不定。“不断的新的同位素测量让原子量不断变化”,柯普伦说。

 

同位素其实很有用

     虽然同位素在化学上惹了不少麻烦,但科学研究上还真离不了它。

     通过对不同区域同位素丰度的了解,科学家可以知道很多物质来源于何方。比如说,运动员可能会非法服用睾丸酮以促进肌肉生长,那么检验人员是如何知道尿样中的睾丸酮是运动员自己分泌的,还是从外界摄入的呢?答案是,药用睾丸酮是从植物中提取出来的,它含有的碳同位素配比和人体分泌的睾丸酮不同,由此可以知道运动员是否服用禁药。

 

      柯普伦最喜欢的故事是:一个美国司机从佛罗里达州买橘汁,运到堪萨斯州,在这里兑水,冒充“鲜橘汁”出售。通过同位素检查,发现橘汁里的水是堪萨斯州的自来水,于是这个造假的司机遭到了起诉。

 

单一数改成上下限

      既然元素的原子量没有定值,而且同位素丰度测量有着巨大的实用价值,所以国际理论和应用化学组织就设想出了一种“颠覆性”的标注原子量的方法,一改用一个数字标注的方法,改为上下限标注法。比如说氢的原子量是[1.00784;1.00811],表示在地球上发现的含氢的物质中,氢原子最小的平均质量是1.00784,最大的平均质量是1.00811,锂、硼、碳、硫和氮这几种元素也获得了新的原子量,而氦、镍、铜、锌、硒、锶、氩和铅正在“接受调查”。

 

      这个名单还会扩大吗?可能会,但变化不会太大。因为有些元素,比如说氟、铝、钠、金和17种其他的元素都只有一种原子质量,没有同位素。而那些放射性元素,则变化太多,根本不可能算出其“准确”的平均质量。比如铀这种元素就有234、235、238三种同位素,它们分别会衰变成钍229,钍230,钍234,而且半衰期还不一样,其比例是时时变化的,所以,也就没可能也没必要确定它们的“丰度”分别是多少了。
 

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