精彩问答

Q

为何说亨利·莫塞莱才是化学元素理论的开创者?他与门捷列夫对比是怎样的一种关系?如何理解?这种关系在今天留给了我们怎样的思考?

A

  在亨利·莫塞莱之前,包括门捷列夫在内的化学界普遍认为化学元素的序数由原子量所决定。但是亨利·莫塞莱发现实验中测得的X射线波长与X射线管靶中的金属元素原子数之间有系统性的数学关系。这被物理学界称为莫塞莱定律,并且根据这一定律,依据元素特征谱线的频率得出原子序数。莫塞莱以令人信服的方式证明,化学元素的原子序数并非由原子量决定,更非门捷列夫主观推测的那样,而是依据科学实验的客观结果所获得的。另外,通过更多的实验和计算,莫塞莱预测了元素周期表中有若干暂未被发现的空缺位置(锝、钷、铪、铼)。莫塞莱的工作虽然并没有对门捷列夫的周期表作重大的改动,但却可以使各种元素在周期表中应处的位置完全固定下来。亨利·莫塞莱在化学元素理论上的发展,告诉了我们在科学研究上,不能简单地以主观直觉来描述问题,而是应该通过严谨地分析和寻找可量化的科学指标来开展科学研究。

  (胡憾石 清华大学)

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Q

对于氢在周期表中的位置现在有定论吗,它应该属于哪一主族或副族呢?

A

  对于氢在元素周期表中的位置,目前是有争议的。例如,有人把氢在周期表的位置从第ⅠA移至第ⅦA,从电子排布上,氢的最外电子层上有一个电子,还差一个就可以形成稳定结构,而ⅦA族的元素最外电子层上有7个电子,还差1个形成稳定结构。从化合价上,氢元素有-1价,而ⅦA族得大部分元素都有-1价。综合以上两点,把氢在周期表的位置从第ⅠA移至第ⅦA有一定道理。氢的这些独特性质是由氢的独特的原子结构、氢原子特别小的半径和低的电负性决定的。因为它的性质与碱金属和卤素的性质都不相同,使得很难把它放在周期表中的一个合适位置上。

  胡憾石 清华大学/ /张如范 清华大学

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Q

第一个被发现的元素是哪个?

A

  1669年德国化学家Henning Brand发现的磷是已知的第一个被发现的元素。当时通过隔绝空气来加热浓缩的尿液(urine),在蒸馏瓶的底部发现了白色的物质,该物质能够迅速燃烧且产生呛人的烟雾。但布-兰德却并未发表这一发现。1680年,英国化学家罗伯特-波义耳也发现了磷。

  胡憾石 清华大学/张如范 清华大学

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Q

理论上任何元素都是可以相互转换的吗?或者说我们可以创造任何元素吗?

A

  理论上所有元素都是可以在一定条件下(如聚变、裂变、粒子加速器轰击等)通过其他元素改变质子数得到的,但这并不是说任意两种元素都可以相互转换。以人类的科技手段我们只能创造出有限种类的元素,主要是放射性的超重的人工合成元素。目前人类能创造的最重的元素是118号,填满了第7周期。原子序数超过118的第8周期元素尚未能创造,其存在与否尚且未知。

  赵爱迪 中国科学技术大学

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Q

元素周期表包含了组成宇宙的所有元素吗?

A

  是的。目前已知的宇宙中存在的所有元素都包含在我们的元素周期表中,人类还没有发现超出现有元素周期表中的元素。实际上,人类已经能够制备出自然界不能稳定存在的元素,它们被不断补充到我们的元素周期表中,形成现在完整的7个周期共118号元素的元素周期表。

  赵爱迪 中国科学技术大学

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