元素周期表是怎么被填满的?


公元前6500左右,碳C、金Au、铜Cu被人类发现使用。(有些元素在自然界是游离态存在,一般发现的比较早)



公元前3500左右,铅Pb被冶炼出来。

前3000年左右,中国和地中海文明发现了锡Sn,人类开始冶炼青铜,进入青铜时代。锑Sb被发现。(金属活动性比较弱,发现的比较早)


前2000年左右,银Ag开始使用。

前1500年左右,赫梯人第一个从铁矿石中熔炼铁Fe,各文明先后进入铁器时代。

前1000年左右,水银(汞Hg)和硫磺(硫S)在各文明地区被发现。


公元300年左右,中国晋代炼丹家葛洪分离出砷As单质。西方化学史学家们一致认为从砷化合物中分离出单质砷的是1250年德国炼金家阿尔伯特·马格努斯。

15世纪,德意志炼金术士发现铋Bi,中国人和印度人开始冶炼锌Zn(我查的资料说法不一)。


1661年,英国化学家波义耳出版《怀疑派化学家》,提出近代化学元素概念。

1669,德国炼金术士波特兰从人尿中分离出白磷,根据磷火将其命名为冷光。

1735,钴Co被瑞典化学家布兰特从辉钴矿中分离,铂Pt被西班牙希拉尔从金矿中发现。


1751,瑞典化学家克郎斯塔特分离出镍Ni。

1737,英国赫罗特用火法分析钴矿获得一小块铋样品,但不知何物。1753年英国若弗鲁瓦和伯格曼确认铋是一种化学元素。1757年法国人日夫鲁瓦经分析研究,确定为新元素。
1755,英国化学家辨认出氧化钙和氧化镁,确认了镁Mg的存在,但未提取出单质。

1766,卡文迪许从金属与酸中制得氢气H,并系统研究该元素。


1772,瑞典药剂师舍勒发现氮N,后由法国科学家拉瓦锡确定是一种元素。


1774,英国普利斯特里分离并描述了氧气O,舍勒发现氯气Cl,锰Mn被瑞典甘恩发现。



1778,钼Mo被瑞典埃尔姆发现。

1782,德国矿物学家米勒·冯·赖兴施泰因在研究德国金矿石时发现碲Te。


1781,舍勒发现白钨矿,并提取出新的元素酸-钨酸,1783年被西班牙人德普尔亚发现黑钨矿也从中提取出钨酸,同年,第一次得到了钨W粉,并命名该元素。

1789,法国沃克兰发现铍Be,德国克拉普鲁特发现锆Zr。德国化学家克拉普罗特发现铀U,用天王星的名字命名,这是人类发现的第一个放射性元素。



1791,英国人格列戈尔从矿石中发现钛Ti,但未提取出纯净单质。

1794,芬兰加多林发现钇Y。

1797,法国沃克兰在分析铬铅矿时发现铬Cr。

1801,钛、钒V、铌Nb被确认,但未提取出单质。


1802年,瑞典艾克保发现钽Ta。

1803年,英国沃拉斯顿从粗铂中发现并分离出铑Rh,钯Pb,瑞典贝采尼乌斯、德国克拉普罗特、瑞典希新格分别发现铈Ce,英国化学家坦南特等人用王水溶解粗铂时发现锇Os、铱Tr。

后面有些图片因没保存丢失,请谅解,毕竟非常多的。

1808,英国道尔顿出版《化学哲学新体系》,提出原子理论。

1807-1808,英国化学家戴维用电解法先后制得钠Na、钾K、钙Ca、镁Mg、锶Sr,钡Ba。
1807,法国吕萨克用刚刚发现的钾还原得到硼B。
1811,法国库特瓦将智利硝石与海藻灰在酸性条件下混合发现碘I。
1817,锂Li被电解制得,英国罗麦尔发现并制得镉Cd。
1817-1823,瑞典贝采利乌斯先后制得硒Se、硅Si单质。
1825,丹麦奥斯特得到铝Al。
1826,法国巴拉德发现溴Br并确认。
1828,贝采利乌斯发现钍Th。
1839-1843,瑞典莫桑德尔先后发现镧La、铽Tb、铒Er。
1860-1861,德国本生先后发现铯Cs、铷Rb。
1861,英国克鲁克斯发现铊Ti。
1863,德国赖希发现铟In
1869,俄国门捷列夫编制出元素周期表并提出元素周期律,预言了未被发现的钪、镓、锗。

1875-1879,法国布瓦博德朗先后发现镓Ga、钐Sm,瑞典尼尔松发现了钪Sc,瑞典克利夫发现了钬Ho和铥Tm。
1880,瑞士马利纳克发现了钆Gd。
1885,奥地利人威斯巴克从莫桑得尔认为是“新元素”的镨钕混合物中发现了镨Pr和钕Nd。
1886,布瓦普德朗发现了镝Dy,德国德文勒发现锗Ge。
这里提一下悲壮的氟F发现历史:
1774年,舍勒在研究硫酸与萤石的反应时发现HF,并于1789年提出它的酸根与盐酸酸根性质相似的猜想。而后法国化学家吕萨克等继续进行提纯氢氟酸的研究,到了1819年无水氢氟酸虽然仍未分离,但其对玻璃以及硅酸盐反应的本质已被阐明。
19世纪初期安培给戴维的信中指出氢氟酸中存在着一种未知的化学元素。
1813年戴维,1836年乔治·诺克斯和托马士·诺克斯,1850年弗累密,1869年哥尔, 都曾尝试制备出氟单质,但最终都因条件不够或无法分离而失败,他们因长期接触含氟化合物中毒而健康受损,最后逝世。
1886年,莫瓦桑通过复杂的实验电解制得了黄绿色气体——氟F。
1894,英国科学家瑞利由空气密度预言并发现了第一种稀有气体氩Ar。
到1898年,英国科学家拉姆塞与瑞利合作发现稀有气体氦He、氖He、氪Kr、氙Xe。
1898,居里夫人和丈夫皮埃尔居里发现镭Ra和钋Po,开始了化学家对放射性元素的探索。
1899,法国德比尔纳发现锕Ac。
1901,法国德马尔塞发现铕Eu。
1905,法国于尔班发现镥Lu。
1910,英国化学家F.索迪提出同位素假说。
1913,波兰法扬斯发现镤Pa。
1923,匈牙利海维塞发现铪Hf。
1925,德国诺达克发现铼Re。
1932,量子力学的发展让元素周期律的实质逐渐明晰,原子核的质子-中子理论被提出,同位素假说得以认证。
1937,美国劳伦斯制出锝Tc,这是第一种人工制得的放射性元素。
1939,法国佩丽发现钫Fr,这是最后一种在自然界发现的元素。美国麦克米兰制得镎Np。
1940,美国科尔森制得砹At。西博格制得钚Pu。
1944,西博格等人制得锔Cm和镅Am。
1947,美国马林斯基制得钷Pm。
1949,美国西博格和吉奥索等人工制得锫Bk。
1950,美国西博格和吉奥索等人工制得锎Cf。
1952,美国吉奥索观测氢弹爆炸时产生的原子“碎片”时发现锿Es和镄Fm。
1955,美国吉奥索等制得钔Md。
1958,美国加利福尼亚大学与瑞典诺贝尔研究所合作制得锘No。
1961,美国加利福尼亚大学科学家制得铹Lr
1964-1974,苏联弗廖洛夫和美国吉奥索各自领导的科学小组分别人工制得鈩Rf、钅杜Db、𬭳Sg。
1976,苏联弗廖洛夫领导的科学小组用铬核轰击铋核制得𬭛Bh
1982-1984,德国G.明岑贝格等人工合成鿏Mt、𬭶Hs。
1994,欧洲科学家小组在德国达姆斯塔特合成𫟼Ds、錀Rg。
1996,德国P.阿尔穆勃鲁斯特和S.霍夫曼等在达姆斯塔特合成鎶Cn。
2000,俄美联合团队合成出鉝Lv。
2004,日本理化研究所和俄美联合团队先后成功合成出鉨Nh,俄美联合团队合成出鈇Fl、镆Mc。
2006,俄美联合团队合成出气奥Og。
2010,俄罗斯杜布纳联合核研究所成功合成出石田Ts。

至此,元素周期表终于填完了
吗?

目前,德国亥姆霍兹重离子研究中心和俄罗斯杜布纳联合原子核研究所正在竞赛,看谁先合成119号、120号,以及184号元素。
那为什么我们还要再合成新元素?有什么意义吗?
60年代起,物理学界提出了超重元素的“稳定岛”假说。如果说稳定存在的元素好比是高耸的陆地,不能稳定存在的元素好比是无边无际的海洋,那么能够稳定存在的超重元素就好像是海洋中露出水面的岛屿。
还有一个幻数的概念:满足幻数的质子数有,2、8、20、28、50、82……;满足幻数的中子数有2、8、20、28、50、82、126……。例如,含有82个质子和126个中子的铅-208就是非常稳定的双幻核。
为了寻找下一个满足幻数条件的重原子核,无数的研究人员怀揣着自身的执念和国家的尊严不懈努力着。即便稳定程度无法达到铅-208的水平,但只要其寿命能不像其他同类元素一样转瞬即逝,我们就一定能找到这种超重元素的潜在用途。
合成超重元素的意义不仅只是为了寻找稳定岛。合成超重元素的过程可以帮助我们进一步了解原子核内部的运行机制,这是物质世界的终极奥秘之一。只有在正确认识规律的基础上,才能尝试对其加以运用。
在科学史上,与人类预测相违背的科学事实不在少数,预想外的规律在很多时候都成为了引发新科技革命的导火索。在目前的超重元素合成历程中,尚未出现颠覆式的科学发现,不过现有科学理论却在此过程中得到了反复的确证和加强。
最后,不断挑战新的超重核制备不仅能对人类现有技术水平起到提升和促进的作用,这一过程本身也是对真理的探索,是对人类好奇心的不断满足。
我们现在只是探索到科学的冰山一角,之后的科学发展还需要你我共勉。