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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第12章 放射性和核化学,12.1,放射性衰变过程自发核反应,12.2,放射性衰变动力学,12.3 核稳定性和放射性衰变类型预测,12.4,质量亏损和核结合能,12.5,核裂变与核聚变,12.6,超重元素合成,1/47,第12章 放射性和核化学,原子核经过自发衰变或人工轰击而进行核反应与化学反应有根本不一样：,第一，化学反应包括核外电子改变，但核反应结果是原子核发生了改变。,第二，化学反应不产生新元素，但在核反应中，一个元素嬗变为另一个元素。,第三，化学反应中各同位素反应是相同，而核反应中各同位素反应不一样。,第四，化学反应与化学键相关，核反应与化学键无关。,第五，化学反应吸收和放出能量大约为1010,3,kJmol,1,，而核反应能量改变在10,8,10,9,kJmol,1,。,最终，在化学反应中，反应前后物质总质量不变，但在核反应中会发生质量亏损。,2/47,12.1,放射性衰变过程自发核反应,12.1.1,基本粒子介绍,基本粒子是泛指比原子核小物质单元，包含电子、中子、质子、光子以及在宇宙射线和高能原子核试验中所发觉一系列粒子。,已经发觉基本粒子有30余种，连同它们共振态(基本粒子相互碰撞时，会在短时间内形成由二个、三个粒子结合在一起粒子)共有300余种。,许多基本粒子都有对应反粒子。,3/47,每一个基本粒子都有确定质量、电荷、自旋和平均寿命，它们多数是不稳定，在经历一定平均寿命后转化为别种基本粒子。,依据基本粒子静止质量大小及其它性质差异可将基本粒子分为四类：光子、轻子、介子和重子(包含核子，超子)。,一些主要基本粒子性质已经确定并列成了表，认识这些基本粒子特征对了解放射性衰变含有主要意义。,物质是无限可分，基本粒子概念将伴随人们对物质结构认识进展而不停发展。,实际上，“基本粒子”也有其内部结构，因而不能认为“基本粒子”就是物质最终最简单且基本组成单元，而且，也并非全部基本粒子都存在于原子核中，一些基本粒子，如正电子、介子、中微子等都是核子,(,质子和中子总称,),核子以及质能相互作用副产物。,4/47,5/47,正电子在独立存在时是稳定，但与电子相遇时就一起转化为一对光子。,反质子P,与质子含有相同特征，只是电荷相反，在自然界反质子不能稳定存在，因为它能同物质相互作用而快速毁灭。,假如由一个中子,1,0,n变为一个质子,1,1,P和一个电子,0,1,e(三个粒子自旋均为1/2)时，为了平衡自旋需要生成一个中微子,0,0,。中微子静止质量为0，电中性，自旋1/2，以光速运动，几乎不被物质所吸收，穿透力极强。,能够将中子看成是被等量负电荷所围绕质子，作为一个整体，中子是电中性。,6/47,12.1.2,放射性射线,天然放射性核素在衰变时能够放出三种射线：,(1),-射线,4,2,He,2,-射线是带二个正电荷氦核流，粒子质量大约为氢原子四倍，速度约为光速1/15，电离作用强，穿透本事小，0.1 mm厚铝箔即可阻止或吸收,-射线。,母核放射出,-射线后，子体核电荷和质量数与母体相比分别降低2和4。子核在周期表中左移二格，如,226,88,Ra,222,86,Rn,2,4,2,He,2,。,普通认为，只有质量数大于,209,核素才能发生,衰变，所以，,209,是组成一个稳定核最大核子数。,7/47,(3),-射线,-射线是原子核由激发态回到低能态时发射出一个射线，它是一个波长极短电磁波(高能光子)，不为电场、磁场所偏转，显示电中性，比X-射线穿透力还强，因而有硬射线之称，可透过200 mm厚铁或88 mm厚铅板，没有质量，其光谱类似于元素原子光谱。,发射出,-,射线后，原子核质量数和电荷数保持不变，只是能量发生了改变。,(2),-射线,0,1,(或,0,1,e),-射线是带负电电子流，速度与光速靠近，电离作用弱，穿透能力约为,-射线100倍。,核中中子衰变产生,0,1,：,1,0,n,1,1,P,0,1,e,0,0,核素经,衰变后，质量数保持不变，但子核核电荷较母核增加一个单位，在周期表中位置右移一格。如,210,82,Pb,210,83,Bi,0,1,e,0,0,8/47,(4),-射线,0,1,或,0,1,e,作为电子反物质,，它质量和电子相同，电荷也相同，只是符号相反。,衰变可看成是核中质子转化为中子过程：,1,1,P,1,0,n,0,1,e,0,0,式中,0,0,是反中微子。当,粒子中和一个电子时，放出两个能量为0.51 MeV,-光子(这种现象叫“湮没”)。,2,(5)K电子俘获,人工富质子核能够从核外K层俘获一个轨道电子，将核中一个质子转化为一个中子和一个中微子：,1,1,P,0,1,e,1,0,n,0,0,7,4,Be,0,1,e(K),7,3,Li,0,0,在,K,电子俘获同时还会伴随有,X-,射线放出，这是因为处于较高能级电子跳回,K,层，补充空缺所造成。,9/47,(6)中子辐射,1,0,n,含有高中子数核都可能发生中子衰变，不过，因为核中中子结合能较高，所以中子衰变较为稀少。,87,36,Kr,86,36,Kr,1,0,n,0,0,10/47,12.1.3,放射性衰变系,在自然界出现天然放射性核素，按其质量，能够划分为Th、U和Ac三个系列。,其中Th、U和Ac是三个系列中半衰期最长组员。它们经过一系列,和,衰变，变成原子序数为82铅同位素。,系与系间没有交织，即一个序列核不能衰变为另一序列核。,Th(4n)系，包含13种核素，由,232,90,Th,208,82,Pb；,U(4n2)系，包含18种核素，由,238,92,U,206,82,Pb；,Ac(4n3)系，包含15种核素，由,235,92,U,227,89,Ac,207,82,Pb。,括号中数字表示一个特定系列全部组员其质量数都能够恰好被4整除，或者被4整除后余数为2或3。,10步衰变,14步衰变,3步衰变,8步衰变,11/47,系列衰变步骤可依据系列始末组员质量和核电荷及,、,射线知识所取得。比如，对Th系，假定放射了a个,粒子和b个,粒子，则,质量改变数为 2322084a，a6；,核电荷改变为 90822ab，b4。,即,232,90,Th,经过,6,次,衰变和,4,次,衰变,(,共,10,步衰变,),变为,208,82,Pb,。,在发觉了人造铀后元素之后，又增添了镎系：,Np(4n,1),系，包含,15,种核素，由,241,94,Pu,237,92,Np,209,83,Bi,。,Np系与Th、U、Ac三系有显著差异，它最终产物为,209,83,Bi而不是,82,Pb。,11步衰变,2步衰变,12/47,226,13/47,12.2,放射性衰变动力学,12.2.1,衰变速率和半衰期,1 放射性衰变定律,放射性衰变速率R(或放射性物质放射活性A)正比于放射核数量N。因为R或A都是放射性核随时间t改变速率，所以,ARdN/dtN,或 ARdN/dt,N,式中,为衰变常数，与核本性相关，负号表明N随时间增加而降低，整理方程有,dN/N,dt,1nN,tC,其中C为积分常数，当t0，ClnN,0,，式中N,0,为N初始值。,14/47,经过变换，有,1nN1nN,0,t,即 NN,0,e,t,或 t lg N/N,0,这就是放射性衰变定律。,使用两套单位来计量衰变速率：,居(里)(Ci)，定义为一个放射源每秒发生3.70010,10,次衰变；,卢(瑟福)(rd)，定义为每秒衰变110,6,次，显然，,1 Ci3.7010,4,rd,2.303,15/47,2 半衰期和平均寿命,放射性样品衰变掉二分之一所用时间称为半衰期，记作t,1/2,，它是特定核素一个特征性质。,因为NN,0,/2，所以，依据放射性衰变定律，,t,1/2,lg 1/2,lg 20.693/,以lg N对时间t作图能够间接测定半衰期：,lg N,lg N,0,t/2.303,lg N,0,0.693 t/(2.303t,1/2,),直线斜率为0.693 t/(2.303t,1/2,)，由此可算出t,1/2,。,平均寿命是样品中放射性原子平均寿命：,知道了,t,1/2,即不难计算出,t,平均,。,2.303,2.303,16/47,例：1,g,RbC1(相对分子质量120.9)样品放射活性为0.478 mrd，已知样品含27.85,87,Rb，求,87,Rbt,1/2,和t,平均,。,解：1 g RbCl中含,87,Rb原子数为N,N10.27851.3910,21,因为 R,N0.478 mrd0.47810,6,478(个/s),478/1.3910,21,3.4410,19,(s,1,),t,1/2,0.693/,0.693/(3.4410,19,)6.410,10,(y),t,平均,6.410,10,9.210,10,(y),6.02210,23,120.9,dN,dt,478,N,1,0.693,17/47,3 地球年纪及年代判定,依据矿物中不一样核素相对丰度()和相关t,1/2,能够进行地球年纪及年代估算。,如有一个沥青铀矿，其中(,238,U):(,206,Pb)22:1，已知,238,U半衰期为4.510,9,y，且假定全部,206,Pb都是由,238,U衰变得到，则,n(,238,U):n(,206,Pb)22/238:1/20619:1,设地球诞生时,238,U为20 mol，,206,Pb为0 mol，,t,地球,lg,lg 3.310,9,(y),2.303,2.303 20,0.693/(4.510,9,)19,238,U原始量,238,U现有量,18/47,按照一样原理，只要测出死亡植物中,14,C:,12,C比值即可近似地计算动、植物死亡年代。其依据是大气中因为宇宙射线内中子与,14,7,N反应不停地生成,14,6,C：,14,7,N,1,0,n,14,6,C,1,1,P,而,14,6,C也发生衰变：,14,6,C,14,7,N,0,1,e,0,0,，t,1/2,5720 y,当到达平衡时，大气中CO,2,14,6,C:,12,6,C10,12,。,活着动、植物从大气中吸收CO,2,，动物和人体食取植物，因而都有一样,14,C:,12,C比值。,当动、植物死亡后，吸入,14,6,C活动停顿，而,14,6,C衰变却不间断地进行，故,14,6,C:,12,6,C比值下降。设法测得此比值并与活体中比值10,12,比较，即可算出动、植物死亡时间。,19/47,例：测得某古尸,14,6,C:,12,6,C比值为0.510,12,，计算古尸年代。,解：由 lg,t/2.303有,lg,又,0.693/t,1/2,，t,1/2,5720，,N,0,10,12,，N0.510,12,；,t lg,5722(y),N,N,0,2.303,t,57202.303 10,12,0.693 0.510,12,N,N,0,20/47,12.2.2,反应级数,全部衰变反应都是一级反应，因为衰变不依赖核外任何原因。,比如，,131,53,I释放出一个,粒子而发生衰变：,131,53,I,131,54,Xe,0,1,e,0,0,其衰变反应速率表示式可写为：,A,R,N,和大多数化学反应不一样，自发放射性衰变速率不随温度改变而改变。,21/47,12.3 核稳定性和放射性衰变类型预测,12.3.1,中子和质子稳定百分比,前述,或,辐射以及K电子俘获都是核内质子与中子转化过程，但终究取何种方式显然取决于核内中子与质子相对百分比n/p。,对于原子序数较小(z小于20)元素，最稳定核是核中np，或n/p1。,质子数增加，质子质子排斥增大，以致需要更多中子以降低质子间斥力，从而形式稳定核。因而n/p能够逐步增大到约1.6，超出这个比值，可发生自发裂变。,22/47,中子数充裕核(含有高n/p值)将以子核n/p比值减小方式衰变，这能够有以下几个方式：,(1),辐射 此时，一个中子转变为一个质子，n/p减小，如,14,6,C,14,7,N,0,1,e,0,0,141,56,Ba,141,57,La,141,58,Ce,141,59,Pr,(2)中子辐射。如,87,36,Kr,86,36,Kr,1,0,n,0,0,另首先，若核中质子充裕(有低n/p值)，则衰变产生是正电子辐射以降低它核电荷。如,19,10,Ne,19,9,F,0,1,e,0,0,23/47,12.3.2,核子奇偶性,对天然存在稳定核素进行统计发觉，原子序数为偶数元素稳定同位素数目远远大于原子序数为奇数元素稳定同位素数目。含有奇原子序数元素稳定同位素数目总不会超出两个，但偶数原子序数元素稳定同位素却有很多。,在天然存在核素中，含有质子、中子为偶偶组成核素数目大于含有偶奇，奇偶，奇奇组成核素三者总和，含有奇奇组成稳定核素极少见。,多数元素质子数和中子数都为偶数这一事实是核中核子成正确一个证据，就像核外电子成对一样，核内质子和中子也是成正确。,24/47,12.3.3,幻数理论,稳定天然同位素核子常出现一些神奇数字(称为幻数)。,对质子，幻数为2，8，20，28，50和82；,对中子，幻数为2，8，20，28，50，82和126。,含有幻数个质子或中子原子核，通常要比在周期表中与之相邻原子更稳定一些。,电子也有幻数，分别为2，10，18，36，54和86，恰好是稀有气体原子序数。,核中神奇数字出现表明核有能级。,25/47,尽管从,N/P,比，偶奇类型核和神奇数字常能正确地预测出放射性，但有时也有偏差。,比如，对于核素,8,4,Be,和,14,7,N,，,8,4,Be,中子,/,质子比为,1:1,，是偶偶核，但,8,4,Be却,是放射性，,衰变半衰期为,2,10,16,s,。,相反，,14,7,N,N/P,比为,1:1,，是一个奇奇核，但,14,7,N却,不含有放射性,(,大多数奇奇核都有放射性,),。,这些都表明，有时必须计算伴随核反应能量改变，才能正确地预测一个核会发生怎样衰变。,26/47,12.4,质量亏损和核结合能,按照,Einstein,质能相当定律，,E,mc,2,，一定质量必定与确定能量相当。,如与,1 g,质量所相当能量为：,E,mc,2,10,3,kg,(2.997 9,10,8,ms,1,),2,8.982,10,13,m,2,kgs,2,8.982,10,10,kJ,约为,2 700 t,标准煤燃烧所放出热量。,与,l amu(,原子质量单位，,1.660 565 5,10,27,kg),质量相当能量为：,E,1.660 565 5,10,27,(2.997 9,10,8,),2,1.492 421 4,10,13,kJ,因为,1 MeV,1.602 189 2,10,16,kJ,，所以，与,l amu,质量相当能量为：,E,1.492 421 4,10,13,/1.602 189 2,10,16,931(MeV),27/47,质能相当定律说明，质量是能量另一个形式。,静止粒子所含有能量与它静止质量成正比；,运动着粒子比静止时质量大，因为它含有静止质量和因为它动能所增加质量。,一个稳定核所含有能量必定小于它组元粒子能量之和，不然它就不能生成。,对应地，一个稳定核质量必定小于组成它各组元粒子质量，其间差额叫做质量亏损。,28/47,质量亏损是能够计算。以,9,4,Be,核为例，铍核含,4,个质子和,5,个中子，已知一个质子质量等于,1.007 277 amu,，一个中子质量,1.008 665 amu,，一个电子质量,0.000 548 59 amu,，铍相对原子质量为,9.012 185 8 amu,，所以，质量亏损：,m,(4,1.007 277,5,1.008 665),(9.012 185 8,4,0.000 545 859),0.062 44(amu),依据质能相当定律能够算出由自由核子结合成,9,4,Be,核时放出能量称作核结合能,(B),。,B,0.062 44,931,58.1(MeV),29/47,核结合能因核内核子数不一样而不一样。所以，特定核素有特定结合能，为了比较各种核素核稳定性，我们能够计算核素平均结合能,(B),。,平均结合能B总结合能B/核子数,所以,9,4,Be核平均结合能为58.1/96.46 MeV；,而,2,1,H、,4,2,He和,56,26,Fe核平均结合能分别为1.075、7和8.79 MeV。,平均结合能大小反应了原子核稳定性。,30/47,12.5,核裂变与核聚变,12.5.1,核裂变,原子核发生自发分裂或在受到其它粒子轰击时分裂为两个质量相近核裂块,(,也有分裂为更多裂块情形，但几率很小,),，同时还可能放出中子过程叫核裂变。,原子核裂变时，释发出巨大能量。这是因为，重核平均结合能较小，不稳定，在分裂为平均结合能大较轻核素时，有部分结合能释放之故。,以慢中子轰击,235,U,为例，裂变产物从,30,Zn,到,64,Gd,等,30,各种元素超出,200,种以上放射性核素，但质量数均大于,72,和大于,162,，其中几率最大,(60,),为,A,95,和,139,。假定这是,95,Sr,和,139,Xe,，则,235,U,1,n,95,Sr,139,Xe,2,1,n,质量,235.042 3 1.008 7 94.905 8 138.905 5 1.008 7,m,235.042 3,1.008 7,94.905 8,138.905 5,2,1.008 7,0.222 3(amu),或,E,207(MeV),。,31/47,235,U,核在裂变时，可能放出,2,4,个次级中子，假定其中有两个能繁殖深入裂变反应，即一分为二，二分为四，则在,n,次之后，将取得,2,n,个中子。,计算表明，在,10,6,s,中有大约,85,个裂变，以致,15,kg,235,U,在差不多不需什么时间产生裂变就能放出,10,12,kJ,能量，这么将引发猛烈爆炸。,总之，只要倍增系数,K(,N/N,0,，,N,0,为前一代中子数，,N,为后一代中子数,),大于,1,，哪怕,K,1.001,，最终必定引发核爆炸。除,235,U,之外，,233,U,和,239,Pu,也含有相同性质。,第二次世界大战美国投在日本广岛、长崎原子弹，其中一颗是铀弹，另一颗则是钚弹。,32/47,慢中子引发,235,U,裂变几率比快中子大，而,235,U,裂变产生次级中子为快中子。,为了进行可控制慢中子链式裂变反应，设计了称作核反应堆装置。堆中置入核燃料,235,U,，开始裂变产生快中子在与减速剂重水或石墨屡次碰撞中速率被减慢成慢中子，并在铀燃料中插入可移动能吸收多出中子,Cd(,或,Gd,、,B,等,),控制棒，使培增系数恰好等于,1,。这么就能够让链式裂变迟缓进行并放出大量热能。,核反应热能假如用热交换器产生高压水蒸气，推进汽轮机带动发电机用以发电，这么得到电通常称作核电。核电成本低，核燃料轻易运输和贮备，比燃煤洁净。,利用核反应堆能够制取放射性同位素或其它核燃料，如用中子轰击,59,27,Co,、,238,92,U,和,232,90,Th,分别得到,60,27,Co,、,239,92,U,和,233,90,Th,。前者用于癌症化疗，而,239,92,U,和,233,90,Th,分别经过两次,衰变变成新核燃料,239,94,Pu,和,233,92,U,。,33/47,12.5.2,核聚变,轻原子核在相遇时聚合为较重原子核并放出巨大能量过程叫核聚变。如,2,H,2,H,3,He,1,n,放出,3.25 MeV,能量；,2,H,2,H,3,H,1,H,放出,4.00 MeV,能量；,3,H,2,H,4,He,1,n,放出,17.6 MeV,能量；,3,He,2,H,4,He,1,H,放出,18.3 MeV,能量。,四个反应总和耗掉了六个,2,H,，放出了,43.2 MeV,能量，平均每个,2,H,放出,7.2 MeV,，单位核子放出能量为,3.6 MeV,。,经过比较发觉，单位质量,235,U,裂变放出能量为,207/235,0.88 MeV,，只是单位质量,2,H,聚变能量,3.6 MeV,四分之一左右。,34/47,聚变反应必须在高温条件下,(,加热使氘核取得足够动能以克服氘核间斥力,),才能进行。所需温度在,10,8,以上，故聚变反应也称为热核反应，所谓氢弹实际上是用,235,U,裂变产生,10,8,以上高温引发氢同位素聚变热核反应。当然这么热核爆炸当前是无法控制。,太阳是一个巨大聚变能源。太阳上有几十亿立方千米体积,1,H,，天天都在进行着聚变反应：,4,1,1,H,4,2,He,2,0,1,e,并有能量,610,18,kJ,抵达地球表面养育全人类和全部生物。,35/47,12.6.1 关于元素稳定性讨论,前面曾经提到，用加速多电荷“重”离子作轰击粒子核反应能够合成出原子序数从,99,到,109,超铀元素。若能将这种核反应引伸到原子序数更高起始物质，可能能够合成出原子序数更大超重元素。,超重元素普通是指原子序数为110126元素(也有些人认为是指原子序从108128元素)，伴随原子序数增加，这些人工合成元素寿命越来越短(如104号元素只能存在0.10.5秒)，且合成出来原子数目也越来越少，因而使人们对新元素发觉产生一些错觉，认为重元素发觉是不大可能。,科学工作者对元素能否稳定存在作了一些探讨：,12.6,超重元素合成,36/47,经验规则之三，确定一个同位素是否稳定，主要看中子数与质子数之比(N/P)：原子序数较小元素，其比值为1原子核稳定，随原子序数增大这个比值增加。,因为质子数增多，质子间斥力加大，这就要求有更多中子来使原子核趋于稳定，左图示出了稳定核中子质子百分比图。,(1)关于元素稳定性经验规则,经验发觉，含有2、8、28、50、82、126(这些数字被称为幻数)个质子或中子原子核，通常要比在周期表中与之相邻原,子更稳定一些。,经验规则之一就是具,有幻核子数核有突出稳定性。,经验规则之二，含有质子数和中,子数均为偶数原子核，比通常含有奇,数质子或中子核更为稳定。,37/47,(2)稳定岛假说,“稳定岛”假说认为，形成稳定同位素是在一定范围内出现，在这个范围内组成了一个稳定同位素区，其四面被不稳定同位素如“海洋”一样包围着(下列图)，稳定同位素在不稳定同位素中形成了如屹立在“海洋”中“山脉”或称“稳定岛”。按此，在105106号元素附近开始进入不稳定海洋，越过海洋，出现稳定岛，这个岛对应于质子数范围为110126或108128，中子数范围为176190。岛中最高山峰对应于原子序数114，中子数为184元素，岛周围为不稳定元素。,有些人预测Z114元素半衰期可到达10,16,年。这种半衰期较长元素似乎应在自然界中存在，当前科学工作者正在广泛地寻找这个元素，但还未发觉。,38/47,不过，合成超重元素艰巨性表达在超重元素原子核不稳定性，合成困难性和测试技术不足三个方面。,首先，原子核稳定性受两个原因制约：,原子核质量数,N/P,比。,伴随原子序数增加，核电荷不停增加，以致需要更多中子以降低质子间斥力。但同时，,N/P,比增加，核质量数增加。结果是核变得太大而不稳定，可发生自发裂变。,39/47,第二方面，人工核反应伴随质量数增加而变得愈加困难。,此时，若使用轰击粒子“核弹”太轻，则会被强大靶核电荷排斥而达不到复合目标。假如核弹能量太大，结合核太“热”，也会造成复合核裂变。,而且，即使到达上述要求，因为核反应中由非平衡状态自发地趋于平衡状态“弛豫现象”，使得有效轰击率大大降低。据报道，在合成,109,号元素,Mt,试验中，核弹粒子,58,Fe,和靶核粒子,209,Bi,在,10,14,次接触中，只有一次成功。对靶核轰击了一周之久，才判定到一个,109,号元素,Mt,原子核。,40/47,最终，因为原子核越重越不稳定，半衰期也越来越短，这么，必定给测试工作带来极大困难。因为要完成必要判定工作是需要时间。,假如新核半衰期太短,(,如,107,Bh,为,(1,2),10,3,s,，,108,Hs,也只,2,10,3,s),，要在短时间内完成化学试验工作是非常困难，而假如对一个新元素缺乏应有化学判定，那就难于准确地评价该元素性质和地位。,41/47,当前，尽管在合成超重元素方面存在上述种种困难，但科学家们依然在为实现此目标而顽强地努力着。,实际上，当前世界上很多地方都在改建或新建更强大加速器，以提升加速粒子能量。,在测试方面也发展了许多快速、有效鉴测方法以适应短寿命元素化学判定工作。,能够深信，伴随科学技术飞速发展，人类合成超重元素日子不会太远了。,42/47,12.6.2,超重元素合成,由一个运动粒子如,(,4,2,He,2,)，,(,0,1,e)，,(,0,1,e)，,(,0,0,)，d(,2,1,H)，P(,1,1,H)和n(,1,0,n)等粒子和一个目标核发生碰撞而引发核反应称为诱导核反应，其中运动粒子称为轰击粒子，静止粒子称为靶核。,比如，用,粒子轰击,14,N核，产生一个质子和,17,O。,14,7,N,4,2,He,17,8,O,1,1,H,诱导核反应有时又被称为粒子粒子反应，因为一个粒子是反应物，另一个粒子是产物。,诱导核反应也叫嬗变反应，即由一个元素转变为另一个元素反应。,至今，用诱导核反应已经合成出了2 000各种(人工)放射性核素。,43/47,表中反应式可用一个通式,X(x,，,y)Y,来表示，式中,X,、,x,、,y,、,Y,依次表示靶核、入射粒子、出射粒子、生成新核。,如,239,Pu(,n),242,Cm,代表反应：,239,94,Pu,4,2,He,242,96,Cm,1,0,n,在通式中符号上未标出原子序数，这是因为元素符号本身就代表着它。,44/47,当轰击粒子是带正电粒子时，它必须有很高动能才能克服它们与靶核之间静电排斥。为使轰击粒子含有必需能量，必须用加速器对轰击粒子加速。,用加速多电荷“重”离子作轰击粒子核反应能够合成出原子序数从99到109超铀元素。,比如，在1974年，Seaberg就用直线加速器成功地合成了106号元素(Sg)。,249,98,Cf,18,8,O,263,106,Sg4,1,0,n,中子不带电，带正电靶查对它没有排斥作用，且热中子也有足够动能与靶核反应，一个经典例子是：,59,27,Co,1,0,n,60,27,Co,0,0,这么反应又叫中子俘获，用中子俘获反应能合成质量数最高为,257(Fm),各种元素同位素。,45/47,12.6.3,周期系远景,因为对超重元素工作必定会包括到“稳定岛”元素在周期表中位置及其化学性质预测工作，按电子层理论和计算结果，在周期表中不但能够完成第七周期，而且将会有第八周期，甚至更大周期。,依据电子填充规律，各亚层最多容纳电子数目为,亚 层 s p d f g h,电子数 2 6 10 14 18 22,5g亚层可容纳18个电子，所以，第8、第9两个周期元素数目各可达50种，这两个周期中将会有“超锕系”和“新超锕系”各141832种元素。所以第8周期对应能级组次序为：8s5g6f7d8p，第9周期9s6g7f8d9p。,依据现有周期系理论知识，可将第8、9两个周期直到218号元素位置列出，至于此表是否正确，有待今后科学实践检验。,46/47,超,新超,47/47,
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