
【化】 super-element; superheavy elements(SHE)
超重元素(Superheavy elements)指原子序數大于103的合成化學元素,屬于周期表第七周期及以上的放射性過渡金屬與後過渡金屬。其英文對應術語為"superheavy elements"(縮寫SHEs)或"transactinide elements",國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将其定義為通過人工核反應合成、半衰期極短(通常以毫秒計)的重元素。
該概念包含三個核心特征:
目前國際承認的超重元素共16種(104-119號),其中鿬(Ts,117號)的合成實驗數據經美國橡樹嶺國家實驗室與俄羅斯聯合核研究所聯合驗證。中國科學家在超重元素研究領域取得突破,中國科學院近代物理研究所于2023年成功合成新同位素锘-265。
研究價值主要體現在驗證核殼層模型理論,以及探索元素穩定島的邊界位置。最新理論預測原子序數114-126區間可能存在半衰期較長的超重核。
超重元素的詳細解釋如下:
1. 定義與範圍 超重元素一般指原子序數大于等于104的元素(),部分理論擴展為原子序數>110的元素()。這類元素因核内質子數過多,無法在自然界穩定存在,需通過人工核反應合成。早期定義曾以"原子量大于已發現元素"為判斷标準()。
2. 核心特性
3. 合成方法 主要采用重離子融合反應,例如用鈣-48轟擊锔-248合成116號元素鉨()。該過程需克服庫侖斥力,成功率極低(約$10^{-18}$量級)。
4. 理論支持 核殼模型預言存在"穩定島"——當質子數114、中子數184時(雙幻數核$^{298}_{114}X$),可能形成相對穩定的超重核()。目前合成的鉨(Nh,113)、鈇(Fl,114)等元素正位于該理論區域邊緣。
5. 研究意義 驗證核物理理論模型(),探索元素周期表邊界,潛在應用包括新型輻射源開發()。截至2025年,已确認合成至118號元素Og()。
注:完整研究進展可參考國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)最新報告。
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