Mike Sutton报告格伦Seaborg锕系元素的冒险
未知的化学元素的发现者立即加入一小群杰出的科学家。识别多个甚至是一个罕见的成就。玛丽和皮埃尔·居里发现两个,乔恩·雅各布·贝采里乌斯四和汉弗莱·戴维六,但到目前为止只有一个研究者参与10添加到列表。1997年这一成就是被106号元素的命名Seaborgium,格伦Seaborg的发现者之一后今年纪念庆祝。其他人——包括阿尔伯特·爱因斯坦和门捷列夫-获此荣誉死后,但还只是Seaborg一生赢得了它。
他有一个不平凡的生活。除了发现为他赢得了诺贝尔化学奖,Seaborg帮助开发核武器,第二次世界大战结束。后来,他致力于和平利用原子能。他几位大学任命监督68博士生,撰写或合著500多篇科学论文,10个美国总统的科学顾问。与此同时,他有一个繁忙的家庭生活和追求一些艰苦的爱好——他显然是一个天才在时间管理!
早期
格伦·西奥多Seaborg Ishpeming生于1912年4月19日,密歇根州的矿石采取镇,我们。从瑞典母亲移居美国,像他父亲的父母,和Seaborg说瑞典之前学习英语。1922年,寻求更好的就业和教育机会,全家搬到了一个小加州花园社区给家里打电话,现在是洛杉矶的郊区。
Seaborgs经历了艰难的1920年代和1930年代期间,格伦的父亲——一个机械师——经常被失业。不过,Seaborg完成化学学位加州大学,洛杉矶1933年,资助他的研究与几个兼职工作。一年学习物理学研究生课程后,他搬到加州大学伯克利分校获得博士在1937年。伯克利分校的化学,院长吉尔伯特刘易斯,聘请他担任实验室助理和他们一起发表了大量论文。
白天我跑实验对酸和碱吉尔伯特·刘易斯的私人助理。晚上和我花了我的空闲时间探索原子的奥秘
格伦Seaborg
1939年Seaborg成为一个教练在伯克利,可能继续传统的职业生涯在主流化学但有两个重大的事件发生在那一年,核裂变的发现和第二次世界大战的开始。到那时,他已经成为非正式地接触世界上最先进的科学工具——回旋。Leo Szilard的原则已经概述了在1920年代,但它是欧内斯特•劳伦斯-利文斯顿在弥尔顿的帮助下建造的第一个1931年伯克利仪器工作。
它使用高频交变电流加速带电粒子在螺旋路径,直到他们达到了前所未有的速度。当光束在合适的目标这些粒子生成许多未知的同位素。一些有价值的应用程序——例如碘- 131治疗甲状腺癌已成功使用。
然而,Seaborg的介绍这种先进研究项目是严格的。他后来回忆道:“白天我跑实验对酸和碱的私人助理cigar-chewing吉尔伯特刘易斯,世界卓越的物理化学家。晚上和我花了我的空闲时间探索原子的奥秘。时我的职业生涯开始于一个幸运的遇到一位物理学家获得梦寐以求的回旋递给我一个“热”的目标,让我确定化学含有的放射性同位素。在一个小的工作台,自来水,水槽,从化学通风柜和物资走私的部门,我进行了分离,证明的有效性由物理学家化学家在这个区域。合作,成功打开了门,把我领到了我的一生的工作。
激动人心的消息在1939年从欧洲到伯克利。在前面的12月,奥托·哈恩和弗里茨Strassmann表现第一个成功的核裂变实验在柏林,德国没有完全欣赏他们。1939年1月,其结果是正确解读哈恩的前同事丽丝Meitner——那时难民在瑞典——和她的侄子,奥托·弗里希。Berkeley-based听见这话,埃德温•麦克米兰(是谁分享1951年诺贝尔化学奖和Seaborg)加剧了他的努力。1940年5月,他的团队产生微量的第一颗人造元素用中子轰击铀- 93号。
战争年代
欧洲战争爆发时,美国——尽管中性增加其军事能力。麦克米兰离开伯克利雷达工作为政府1940年11月,但鼓励Seaborg继续他的核研究。早在1941年,Seaborg和他的助手证实了另一个人造元素- 94号的身份与氘核轰击铀产生的。自从新元素铀后元素周期表中他们分配镎和钚的名字,但他们的发现仍未公开。
保密是必要的,因为一个同位素(钚- 239)经历了自发裂变释放的中子,使可能的连锁反应,产生巨大的能量的。核武器的制造已经在考虑——高级领导的物理学家爱因斯坦提醒美国总统富兰克林•罗斯福1939年8月他们的潜在影响。当日本袭击珍珠港在夏威夷将美国带入战争1941年12月,一个研发项目-即将代号为曼哈顿计划是启动和运行。1942年6月,Seaborg从伯克利加盟,暂停在结婚的路上。
海伦Griggs在伯克利分校劳伦斯的秘书工作,她和Seaborg自1941年以来一直在约会。他们一起乘火车到芝加哥,在内华达州的一个简短的停留期间结婚。虽然仪式简短而简朴,婚姻是漫长而幸福,持久直到Seaborg的56年后去世。这对夫妇有六个孩子和共享大量的热情——特别是在荒野小径。Seaborg常常形容海伦“我最好的发现”。
这对新婚夫妇到达芝加哥的曼哈顿计划是接近临界点。1942年12月,世界上第一个控制核连锁反应开始时,里面一堆铀和石墨块,恩里科·费米聚集在一个废弃的体育场。比赛的炸弹。费米的跨国团队——他们中的一些人来自纳粹迫害的难民——知道德国集团由诺贝尔奖得主海森堡是追求同样的目标。
两条途径似乎有前途,曼哈顿计划并行探索它们。一群难以单独使用大量的铀- 235的不活跃(但更丰富)铀- 238。同时,另一个Seaborg领导的研究小组试图从反应堆残留提取钚- 239。这是困难的,危险的。Seaborg写道:“我的部分的任务似乎是不可能的:设计一个自动化的过程,批量生产一个元素,存在于这样的少量甚至没有人曾经看过它。生产将屏蔽混凝土厚墙后面,一旦它开始没有人可以进行修理或调整没有收到致命剂量的辐射。我们的挫折。一天晚上,一个货架倒塌是因为一个工人用防辐射铅重载它。瓶撞在板凳上,世界上四分之一的钚浸泡到供应周日论坛报。然而我们住的雄心勃勃的计划。
1944年底似乎战斗之前会停止在欧洲任何一方生产核武器,但项目仍在继续。它的目标是现在执行快速的胜利在太平洋按日本核弹。许多科学家担心这将导致大量平民伤亡。Seaborg是一个签署了弗兰克的报告,认为展示武器的一个无人居住的岛上就足够了,迫使日本投降。高级官员宣布这行不通,1945年8月,广岛被铀炸弹摧毁,长崎的钚。战争结束后,核时代开始了。
周期性的谜题
在1946年,Seaborg回到伯克利学术生活。工作时他检测到钚进一步超铀元素和想完成-和发布他的调查。但除了处理这些元素的所有实际问题他面临一个理论难题——他们融入元素周期表吗?他的问题有一个先例。稀土金属和镧系元素,也很难在周期系统,直到尼尔斯·波尔原子的电子壳层模型。
1921年,玻尔提出了14个表中的元素镧后形成的一种内在过渡系列,其价电子的数量保持不变在三个连续的空缺在内政部4 f电子壳层吃饱了。他预言,一个未被发现的元素本系列后立即将符合表的同一组钛和锆。德克Coster和乔治·德·Hevesy发现这个元素,显示其属性符合玻尔的期望,并将其命名为铪。(二氧化铪是哥本哈根的拉丁名称。)到目前为止还好!
波尔还指出,除了锕元素形成另一个内部过渡系列,5 f的电子壳层被逐渐填满。化学家更持怀疑态度。他们继续定位钍(原子序数90,最大价4)在4组,以及钛和锆-现在,铪。与此同时,铀(原子序数92,最大价6)似乎仍然相当与铬、钼和钨在6组。
当第一个超铀元素被发现,因此它似乎逻辑镎在集团与锰和铼-钚进入集团7 8钌和锇。Seaborg的调查报告显示,否则,1945年,他出版了一本重组与锕系元素周期表直接坐落在镧系元素。最初被认为是一个疯狂的想法,许多化学家,很快就成为了标准版。
镅的研究(原子序数95)和锔(原子序数96)证实,三是他们主要化合价。进一步的研究显示,每个连续的超铀元素表现出一个更稳定的氧化态(3)比其前任。因此,Seaborg认为,三是基本价锕系元素,即使它只成为占主导地位的一个从钚开始。他也能够证明每个锕系元素及其相应的镧系元素之间的相似之处,这随着系列的进行变得越来越明显。
这个论点休息主要化学证据——获得了很大的困难,因为只有小样本的新元素。然而,Seaborg也有物理解释早期锕系元素化合价国家表现出的就越高。他在1951年诺贝尔演讲指出:“5 f和4 d壳谎言如此接近,所需的能量转变从一个壳,另一种是在某些情况下化学结合能的范围内。
和另一个
在随后几年,Seaborg和他的同事使用改进生产技术和调查更超铀元素——锫,锎,锿,镄,钔,锘最后seaborgium。但同时继续协调这个巨大的研究项目,Seaborg也严重与许多其他活动。
从1958年到1961年他担任伯克利总理(和总是保持其足球队的热情支持者)。他主持美国原子能委员会从1961年到1971年,他在国际谈判中发挥了重要作用导致联合国核不扩散核武器条约》。历届总统咨询他在重要问题上——林登·约翰逊曾经召集他的游泳洗澡,裸体和滴,通过电话回答一个紧急的问题。多年来一个敏锐的高尔夫球手,Seaborg也专门的野外徒步旅行者和环保主义者。
Seaborg依然活跃,直到他生命的最后几个月。他在1998年8月中风导致1999年2月25日去世。他的名字住在元素中,而且在星星。1983年,小行星4856 Seaborg命名的——一个适当的纪念一个人,喜欢《星际迷航》柯克船长和皮卡,大胆去没有。
Mike Sutton在人文学系访问学者诺森布里亚大学的英国
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手册上的物理和化学的稀土,41岁的爱思唯尔,2011年。
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G T E Seaborg和Seaborg,原子时代的冒险:从瓦到华盛顿2001年,法勒、斯特劳斯和吉劳克斯出版社出版定价。
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J W·范·Spronsen化学元素周期系:第一个几百年的历史,爱思唯尔,1969年。
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