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第21章 原子核的结构

早在2400多年前,古希腊著名哲学家德谟克利特提出“原子”这一概念时,“原子”的希腊文原意是“不可再分割”的意思。

但放射性元素的发现,却说明原子并非“不可分割”。

前苏联科学文艺作家伊林,曾用非常通俗的比喻,说明了原子核裂变的原理:“就好像你把3枚5分的铜币锁在抽屉里。过了几天,你发现抽屉里的5分铜币不是3枚,而只有2枚了。那第三枚5分铜币自己变成了3分的和2分的铜币了”。这就是说,原子核的分裂,就好像5分铜币兑成3分、2分的铜币。

随着人们对放射现象的深入研究,也就逐渐认清了化学元素的真面目。

在1911年~1913年,科学家开始弄清楚原子是由原子核和电子组成的。

在原子中,电子围绕着原子核飞快地旋转。

那么原子核又是由什么组成的呢?放射现象说明了,铀、镭等放射性元素的原子核会不断分裂。那么也就是说,原子核是可分的,它是由更小的微粒组成的。

在1932年,人们终于揭开了原子核的秘密:即原子核是由质子和中子组成的。质子、中子都比电子要大得多,质子的质量是电子质量的1836倍,中子的质量是电子质量的1839倍,质子是带正电的微粒,而中子不带电,是中性的微粒。

自从揭开了原子核的秘密之后,人们便开始认识了元素的本质:氢是第1号元素,它的原子核中含有1个质子;氦是第2号元素,它的原子核中含有2个质子;碳是第6号元素,它的原子核中含有6个质子……铀是第92号元素,它的原子核中就含有92个质子。也就是说,元素的原子核中的质子数,就等于它在元素周期表上的原子序数。

这样一来,错综复杂的种种化学元素之间也变得非常简单:化学元素的不同,便在于它们的原子核中质子的个数不同!原子核中质子数相同的一类原子,便属于同一种化学元素。

由此看来,在原子核中举足轻重的质子的多少决定了原子的命运,原子的性质。然而,中子起什么作用呢?

人们经过仔细研究,发现同一元素的原子核中,虽然质子数相同,但中子数有时却不一样。比如,普通的氢的原子核,只含有1个质子;有一种氢原子的原子核,除了含有1个质子外,还含有1个中子,叫做“氘”或“重氢”,还有一种氢原子的原子核,含有1个质子和2个中子,叫做“氚”或“超重氢”。氢、氘、氚都属于氢元素,但它们由于原子核中的中子数不相同,因而脾气也不一样,我们把它们叫做“同位素”。

开始,人们对放射性元素,会变成铅和氦,感到不可思议。这时,就可以得到正确地解释:镭是88号元素,它的原子核中含有88个质子。它的原子核分裂后,变成4块碎片。在那块大的碎片中,含有82个质子,也就是82号元素——正好是铅;在那3块小的碎片中,含有多少个质子呢?用88减去82,剩6个质子,而3块碎片是一样大小的,也就是各含有2个质子——2号元素,正好是氦!

这样一来,放射现象即原子核分裂,无非是一种特殊的“减法”罢了。

这就给了人们一个重要的启示:可不可以进行特殊的“加法”呢?比如说,那个43号元素,一直找不到,而42号元素——钼是人们熟知的。能不能运用“加法”,往钼的原子核中“加”上一个质子,岂不就可以人工地制造出43号元素吗?

这种原子核的“加法”,又燃起了人们寻找失踪元素的热情,于是,人们又继续探根求源,千方百计去找寻失踪元素。

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