第684章 超鈾風波！鑭錒二系！各顯神通！另

  第684章 超鈾風波！鑭錒二系！各顯神通！另闢蹊徑！居里夫人的biji

  法國，鐳學研究所。

  

  伊蕾娜夫婦正在進行超鈾元素的研究。

  這個實驗是典型的物理和化學結合實驗。

  用中子轟擊鈾元素是物理過程，但分離核反應產物是化學過程。

  得益於量子力學的誕生，如今的化學取得了突飛猛進的發展。

  其中最重要的突破就是，化學家們對於元素周期表上的元素有了更深刻的理解。

  那就是只需要通過研究核外電子的排布規律，就能從理論上預測該元素的性質。

  這在以前是不可想像的事情。

  比如氯氣有毒，極其活潑，這是因為氯原子有極強的氧化能力。

  所謂氧化能力就是指「奪取電子」難易程度的能力。

  一個元素越容易從外界奪到電子，則它的氧化能力越強。

  但是為什麼氯有氧化能力，而且它的氧化能力比氧還強呢？

  有了核外電子排布理論後，就可以解釋了。

  氯原子的最外層有7個電子，而氧原子的最外層有6個電子。

  而原子都有想保持核外電子穩定狀態的趨勢，8個電子就是一種穩定狀態。

  因此，氯原子奪取電子的能力就比氧更強。

  所以，氯原子的氧化能力更強。

  按照這種理論，化學家們對元素周期表的所有元素進行系統的分析。

  他們發現了一個奇怪的現象。

  在元素周期表中，從57號元素【鑭】到71號元素【鑥】，這15種元素，它們的核外電子排布雖然存在細微的差別，但是其化學性質卻極其相似。

  因此，化學家們把這些元素單獨組成一個系列，占據元素周期表中的同一個位置。

  這就是大名鼎鼎的【鑭系元素】。

  包括：鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥。

  乍一看，好像很陌生。

  但它們還有另外一個大家很熟悉的名稱：稀土元素。

  鑭系元素都是稀土元素的成員，它們在高精尖領域，尤其是國防、電子、新能源等方向，有非常非常重要的作用。

  國家對稀土元素的交易是嚴格管制的。

  稀土元素之所以珍貴，一方面是這些元素在地殼中的分布極其分散而且含量很少。

  另一方面則是分離提純的難度非常大。

  因為它們的化學性質非常類似，常規方法很難分離。

  除了鑭系元素外，化學家們又發現了一組類似的元素組，那就是【錒系元素】。

  目前的錒系元素只有4種，分別是：錒、釷、鏷、鈾。

  而在後世，完整的錒系元素同樣有15種，從89號元素【錒】一直到103號元素【鐒】。

  包括：錒、釷、鏷、鈾、錼、鈽、鋂、鋦、鉳、鉲、鑀、鐨、鍆、鍩、鐒。

  前面說過，錒系元素中，前6種元素都是宇宙中天然存在的，後面的則是人工合成的元素。

  當費米發現超鈾元素後，化學家們類比鑭系元素，很自然地就聯想到，93號和94號超鈾元素肯定也屬於錒系元素。

  因此，超鈾元素的化學性質和錒、釷、鏷、鈾的性質應該是類似的。

  這就導致分離非常困難，哪怕是頂尖化學家也不敢保證。

  也許忙活一兩年都是無用功。

  所以大家都很理解費米沒有真正提純出超鈾元素就發表論文。

  從超鈾元素提出到現在，已經過去了大半年，研究者們也提出了幾個可行的分離方法。

  第一個方法是「萃取法」。

  該方法是利用元素在兩種互不相容的溶劑中的溶解度不同，從而達到分離的目的。

  比如假設反應產物是糖和脂肪，那麼就可以將其置於油和水的混合溶液中，然後靜置等待水油分層。

  這時，糖溶解在水中，而脂肪溶解在油中，於是兩個產物就被分離了。

  然後，再通過其它辦法將糖從水中，脂肪從油中取出來。

  第二個方法是「沉澱法」。

  顧名思義，就是想辦法將溶解在溶劑中的超鈾元素變成沉澱物分離出來。

  比如在氯化鈣溶液中加入碳酸鈉，那麼鈣元素就以碳酸鈣的形式沉澱下來，就可以分離了。

  第三個方法是「離子交換法」，也稱「吸附法」。

  有些特殊的物質，比如樹脂，對於重金屬離子有很強的吸附性。

  這種吸附性來自於樹脂的分子結構很特殊，需要一個特定的金屬離子才能保持穩定。

  因此，樹脂會吸附重金屬離子，交換出本身攜帶的原子。

  當然，除了以上三種方法，還有一些稀奇古怪的方法，化學的特點就是變化複雜。

  沒有哪個是絕對最好的。

  但無論哪種方法，都要面對錒系元素性質相似這個難題。

  比如，在萃取法中，也許超鈾元素和鈾元素會溶解在同一個溶劑中，比如都溶解在水中，萃取法就失效了。

  但相似畢竟不是相同，總歸還是有一點差異的。

  也許超鈾元素能極少量溶解在油中。

  因此，這個方法需要水磨工夫，且非常考驗實驗者的耐心。

  更重要的是，中子轟擊鈾的產物中，不僅有鈾和超鈾元素，還可能有從82號元素【鉛】到91號元素【鏷】這些核裂變元素。

  總之，要想單獨分離出超鈾元素，極其複雜和困難。

  此刻，伊蕾娜和約里奧夫婦要做的事情，就是想辦法從產物中將超鈾元素分離出來，哪怕只分離出一點點也行。

  可惜，他們又一次失敗了。

  約里奧撓了撓頭，苦笑道：

  「怪不得費米教授那麼糾結，分離超鈾元素確實太難了。」

  「已經過去這麼長時間了，也沒有人發表相關論文。」

  伊蕾娜沒有回話，自從婆羅洲回來之後，她變得更加成熟穩重。

  她忽然說道：

  「能不能不化學分離，直接測量產物呢？」

  哈？

  約里奧一驚。

  「要怎麼測量？」

  伊蕾娜回道：

  「錒系元素都具有天然放射性，因此超鈾元素也應該有放射性。」

  「如果我們能測量出半衰期和現有元素的半衰期都不同，那豈不是能說明是一種新元素？」

  嘩！

  約里奧聞言，恍然大悟！

  「這個辦法好啊！」

  「測量半衰期可比化學分離簡單多了。」

  夫妻倆說干就干。

  很快，他們就得出了結果。

  然而，這個結果卻有點奇怪。

  約里奧看著手中的數據，喃喃道：

  「半衰期5小時的新元素」

  「這看起來怎麼有點像是90號元素【釷】的同位素啊。」

  「難道產物不是超鈾元素，而是釷？」

  由於目前大家使用的都是天然放射性源產生的中子轟擊流。

  所以各個研究團隊的中子數量、速度等性質都不一樣。

  甚至同一團隊的前後兩次實驗都有可能不一樣，因為撞擊過程本身是不可控的。

  這就導致，每次的實驗結果都是全新的，沒有什麼參考性。

  約里奧被自己的猜測嚇到了。

  作為鐳學研究所的成員，他對於各放射性元素的性質了如指掌。

  每種元素的半衰期都是不同的。

  因此，如果出現了相同的半衰期，那麼大概率就是同一種元素。

  按照玻爾的液滴模型，中子應該很難撞開鈾原子核，生成釷元素。

  但是現在，半衰期顯示，他們真的檢測到了釷元素。

  這說明，中子從鈾原子核中，轟擊出了兩個質子，所以92號的鈾就變成了90號的釷。

  伊蕾娜也驚喜萬分。

  她雖然相信玻爾的模型，但同樣相信自己的結果。

  現在兩者衝突，說明必有一個是錯誤的。

  至於超鈾元素，伊蕾娜依然相信其存在。

  只不過這次實驗沒有產生而已。

  於是，她說道：

  「我們還是先把結果整理成論文發表吧。」

  「至於理論，還是讓玻爾他們去頭疼吧。」

  約里奧會心一笑。

  他們是實驗物理學家，只負責發現新現象，如何解釋，就交給理論物理學家吧。

  於是，二人的論文很快就在核物理專業期刊上發表了。

  文章一出，頓時引起核物理領域大佬們的重視。

  丹麥。

  玻爾看到論文後，第一時間是不相信。

  他的液滴模型是經過了嚴格的理論推導才得出的。

  不過，他也很相信伊蕾娜，對方的實驗能力毋庸置疑。

  「難道我的模型還有需要改善的地方？」

  義大利。

  費米看完論文後，眉頭微皺。

  自從第五屆布魯斯會議結束，他從婆羅洲返回義大利後，就處於一種緊張的狀態。

  因為他在國內受到的榮譽實在太多了。

  整個國家所有人都把他看成了英雄。

  費米不敢想像，要是自己的超鈾元素是個烏龍，那將多麼尷尬。

  他恐怕只有找馬里亞納海溝鑽進去了。

  而且，他回國之後，就已經有不少化學大佬公開反對超鈾元素了。

  幾乎都是在質疑他的證據不充分。

  但同樣的，那些反對派也拿不出充分的反對證據。

  中子轟擊鈾的實驗每次都有區別，伊蕾娜的結果同樣也不能否定超鈾元素。

  費米畢竟也擅長理論。

  他想著：

  「如果液滴模型是錯的呢？」

  「那麼中子確實有可能撞擊出碎片。」

  「只能說，一切皆有可能。」

  德國。

  哈恩看到伊蕾娜夫婦的論文後，大吃一驚。

  這與費米的超鈾元素結果截然不同。

  哈恩感慨道：

  「沒想到伊蕾娜竟然會用物理方法去檢測產物。」

  這一世，伊蕾娜作為李奇維的高徒，哈恩可不敢私下詆毀，看不起對方。

  要是被人傳出去，他在學術界恐怕就沒地方混了。

  邁特納對此倒沒有太大反應。

  「這個結果不能說明任何問題。」

  「也許超鈾元素的半衰期本來就和釷一樣。」

  「哈恩，我們要加快進度了。」

  「我們相比小居里夫婦還是很有優勢的。」

  哈恩點點頭。

  分離元素本來就是化學的領域，而他所在化學研究所就是德國最頂級的之一。

  所以，他很有自信。

  伊蕾娜發表的論文，讓原本就火熱的超鈾元素更加沸騰了。

  有人希望為真，有人希望為假，還有人就是抱著看戲的態度。

  而伊蕾娜本人並沒有滿足自己的發現。

  她知道自己只是取了個巧，要想真正研究超鈾元素，還必須搞分離。

  這一天下午休息，伊蕾娜躺在椅子上，閱讀母親居里夫人的筆記。

  突然，她看到了母親當初發現鐳的過程，頓時靈光一閃。

  伊蕾娜驚訝地說道：

  「天啊！」

  「我怎麼忘了這個！」

  旁邊的約里奧連忙問道：

  「怎麼了？」

  伊蕾娜笑問道：

  「你知道我母親當初是怎麼提純鐳元素的嗎？」

  作為居里夫人學專家，約里奧對居里夫人的各種事跡簡直如數家珍。

  「當然了！」

  「鐳元素是以硫酸鹽的形式存在。」

  「夫人當初將硫酸鐳溶液與固體硫酸鋇混合，通過調整溶液的酸鹼度pH值，使得鐳和鋇形成共沉澱。」

  「所謂共沉澱，就是指兩種元素在特定的環境下，能同時沉澱。」

  「然後再將鐳鋇沉澱物溶解在氫氧化鈉溶液中，利用離子交換法，進一步分離出鐳。」

  「最後，再通過電解的方式，得到高純度的鐳。」

  「整個過程極其繁瑣，而且鐳的溶解度有限，每次只能提純一小點。」

  這就是當初鐳元素為何那麼珍貴的原因。

  居里夫人從幾千噸的礦石中，靠著這套繁瑣的實驗流程，奮鬥了無數個日日夜夜，才最終提純了幾克。

  最後，她還毫無保留的捐了出去。

  伊蕾娜聽的如痴如醉。

  這很有意思，她明明是居里夫人的女兒，卻總喜歡聽別人講自己母親的故事。

  約里奧剛一說完，忽然想到了什麼。

  「哦，我明白了！」

  「你的意思是考慮用共沉澱法？」

  伊蕾娜說道：

  「沒錯！」

  「鋇和鐳能形成共沉澱，是因為他們在元素周期表的同一列，鋇在鐳正上方。」

  「而鑭系元素又在錒系元素的正上方，或許鑭元素和錒元素也能形成共沉澱。」

  嘩！

  約里奧茅塞頓開。

  「真是天才的想法！」

  共沉澱法也屬於沉澱法的一種，但顯然更加高明，至少不用絞盡腦汁選擇什麼沉澱劑。

  如果真的有超鈾元素，那就有可能被鑭元素共沉澱出來，到時候再分析就簡單了。

  而這一次，他們的發現將引起超鈾研究領域的巨大風暴！

  （還有更新耶）