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3951.核元素与核后初始元素

2017.11.12

在《元素周期表》上，我们可以发现八个相对的内核元素：“氦4”（核外电子构型2）、“氖”（核外电子构型2、8）、“镍”（核外电子构型2、8、18）、“钯”（核外电子构型2、8、18、18）、“钕”（核外电子构型2、8、18、32）、“铂”（核外电子构型2、8、18、32、18）、“铀”（核外电子构型2、8、18、32、32）、“110”号元素（核外电子构型2、8、18、32、32、18），成为其后一定范围元素的共同内核。其中前三位是相对的长周期内核，构成其后所有化学元素的共同内核，其余的是相对的短周期内核。它们的共同特点是：相对“完美”的表层结构，没有该层次的核外电子“缺位”。

它们不难确定：从内核开始，相加每层核外电子的完整数目就可以确定它们。它们必定具有相对的稳定性，某些共同的物理化学属性，相对的“节点”特征。

在它们之后形成的第一个化学元素是核后初始元素，分别是“锂”（核外电子构型2、1）、“钠”（核外电子构型2、8、1）、“铜”（核外电子构型2、8、18、1）、“银”（核外电子构型2、8、18、18、1）、“钷”（核外电子构型2、8、18、32、1）、“金”（核外电子构型2、8、18、32、18、1）、“镎”（核外电子构型2、8、18、32、32、1）、“111”号人工核素（核外电子构型2、8、18、32、32、18、1）。

我的物理化学知识有限，不了解每种元素的物理化学属性，难以进行对比分析，想来大家对“锂”、“钠”、“铜”、“银”、“金”还是不陌生的，它们只是在之前的内核基础上增加了一个新的层次和一个“氘”原子，或者“氚”原子而已，就成为一种新的化学元素，拥有完全不同的物理化学属性。在这里值得注意的是：所谓“核元素”往往是一个家族，拥有许多同位素，可以形成其后元素的类似同位素，使物质世界丰富多彩。但是，并非每种同位素都可以聚变出其后的化学元素，例如《周期表》上“铜”、“银”只有两种同位素，“金”没有同位素，它们前面的“核元素”却拥有很多同位素，只有其中特定的同位素通过核聚变才能形成“金”、“银”、“铜”元素。

核后初始化学元素表层只有一个核外电子，成为范围很广的“补位”元素，相对容易形成化合物。“金”、“银”、“铜”元素优异的导电性能和延展性是否也与此有关，值得深入研究。

人工合成元素，应该了解不同元素的“核结构”才能事半功倍。生产合金材料和特种材料、化合物，也应该了解与材料相关元素的内部结构和“配伍”规律。

一张《元素周期表》让我研究了半辈子，刚才有了一些“意思”，还有许多不明白的地方。希望职业科学家（我只是半路出家的“民科”）能够深入研究原子结构及其关联，在科学的基础上发展材料科学。

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关键词：元素周期表 化学元素 物理化学 半路出家 对比分析