超铀元素

超铀元素，任何化学元素那遥远的地方铀在元素周期表即:，那些原子序数大于92。这些元素中有26种已经被发现并命名或正在等待确认。11个，来自镎通过铹，属于锕系元素系列．其他原子序数高于103的原子被称为原子序数transactinoids．所有超铀元素都不稳定，腐烂的放射性,半衰期时间跨度从数千万年到不到一秒不等。

因为在自然界中只发现了两种超铀元素(镎和钚)和那些只有微量的元素，通过核反应合成这些元素一直是关于它们的重要知识来源。这些知识扩展了对物质基本结构的科学理解，并使预测比目前已知的任何元素都重得多的元素的存在和基本性质成为可能。目前的理论认为，最大原子序数如果核不稳定性不能找到，那么是否可以在170到210之间找到排除这些元素的存在所有这些未知元素都包含在超铀中集团．

第一个超铀元素的发现

第一次尝试制备超铀元素是1934年在罗马，由意大利物理学家领导的一个小组恩里科费米而且埃米利奥·塞格雷轰炸铀有自由中子的原子核。虽然超铀可能已经被生产出来，但实验结果是发现了核裂变而不是新元素。德国科学家奥托·哈恩，弗里茨·斯特拉斯曼，以及丽丝Meitner表明费米发现的产物是由铀的分裂或裂变形成的较轻的已知元素。)直到1940年，超铀元素才首次被发现并被确认，当时两位美国物理学家，埃德温·马蒂森·麦克米兰而且Philip Hauge Abelson他在加州大学伯克利分校(University of California at Berkeley)工作回旋加速器目标。其中一个产物是一种原子序数为93的元素。它被命名为镎．

转换在原子核中，用平衡反应前后所有物质粒子和能量的方程来表示。上述铀转化为镎的过程可以写成:

在第一个方程中，特定事物的原子符号同位素反应，在这种情况下，U代表铀，与它质量数左上角和左下角分别是它的原子序数:²³⁸₉₂U.铀-238同位素与a反应中子(符号n，质量数1在左上，中性电荷(左下为0)来生产铀239 (²³⁹₉₂U)和量子能量的a伽马射线（γ)．在下一个方程中，箭头表示一个负号的自发损失β粒子(象征β⁻)，从铀239的原子核中释放出一个速度非常快的电子。发生的事情是，原子核内的一个中子被转化为一个质子，释放出一个带一个负电荷的β粒子;由此产生的原子核现在比事件发生之前多了一个正电荷，因此它的原子序数是93。因为beta粒子的质量可以忽略不计，所以原子核的质量数没有改变，仍然是239。由这些事件产生的原子核是镎元素的同位素，原子序数93，质量数239。上面的过程被调用负粒子衰变．原子核也可能发出一个正电子，或者积极的电子，从而使质子变成中子，正电荷减少1(但不改变质量数);这个过程叫做正粒子衰变．另一种类型β衰变当原子核不是发射β粒子，而是“捕获”或吸收围绕原子核运行的一个电子时，核质子就会转变为中子;这个过程电子俘获(EC衰变)是首选的正电子发射在超铀核。

镎之后的下一种元素很快就被发现了。1941年，三位美国化学家，格伦·t·西博格约瑟夫·肯尼迪(Joseph W. Kennedy)和亚瑟·c·沃尔(Arthur C. Wahl)制造了第94号元素，并在化学上进行了鉴定，命名为钚(Pu)。1944年，在进一步的发现之后，西博格假设有一系列新的元素叫做锕系元素，类似于锕系元素lanthanoid系列(元素58-71)，正在生产，这个新系列开始钍(Th)原子序数90。此后，人们根据这一理论寻找并做出了发现假设．

超铀元素的合成

镎最丰富的同位素是镎- 237．镎237有一个半衰期2.1 × 10⁶通过阿尔法粒子的发射而衰变。(阿尔法粒子由两个中子和两个质子组成，实际上是非常稳定的氦核。)镎-237是核反应堆中大规模生产钚的副产品，以公斤为单位形成。这种同位素由反应堆燃料铀-235通过反应合成从铀238

钚，作为同位素钚- 239在核反应堆中按顺序以吨为单位生产

由于它能与各种能量的中子发生裂变，钚-239作为核武器的能量来源和燃料在太空中有相当大的实际应用核能反应堆。

迄今为止所讨论的元素生成方法都是逐次生成中子俘获由于连续用慢的(低能量的)中子对锕系目标的密集照射。的序列核素可以在核反应堆中通过这一过程合成的物质如图所示，其中浅色线表示中子俘获(水平箭头)和负β粒子衰变(向上箭头)的主要路径，这些路径导致相继产生更重的元素和更高的原子序数。(下箭头代表电子捕获衰变。)较粗的行显示增加主路径的辅助路径。主路径终止于镄- 257，因为下一个半衰期短镄同位素(镄- 258)—放射性衰变通过自发裂变(370微秒)-排除了它的生产和生产的同位素以外的元素，以这种方式。

一些超铀元素的重同位素也在核爆炸．在这种情况下，铀靶通常会在不到一秒的时间内受到大量高速(高能)中子的轰击，这一过程被称为快中子俘获(rapid-neutron capture)r动线(相对于慢中子俘获，或年代动线，如上所述)。1960年代后期核爆炸装置的地下爆炸导致了大量的锿还有从岩石中分离出来的fermium同位素碎片通过采矿技术和化学处理。同样，发现的最重的同位素是fermium-257。

合成超铀同位素的一种重要方法不是用中子而是用带电轻中子轰击重元素目标粒子(例如氦上文提到的原子核作为α粒子)来自加速器。用于合成较重的元素钔所谓的重离子(原子序数大于2，质量数大于5)被用于弹核。需要中子含量相对丰富的目标和弹丸，以便产生的原子核具有足够高的中子数;过低的中子数会使原子核极其不稳定，也无法观测到，因为它的半衰期因此很短。

元素来自seaborgium来copernicium已经被合成和识别(即发现)通过使用“冷”或“软”聚变反应。在这种类型的反应中，中等重量的弹丸被聚变到质子数接近82，中子数约126的靶核上。，附近的双重“魔法”铅-208 -导致相对“寒冷”复合系统。113到118的元素都是用“热”做的融合类似于上述使用α粒子的反应，其中相对较轻的弹丸与较重的锕系元素碰撞。因为在冷聚变中形成的复合核的激发能比在热聚变中产生的低，它们可能只发射一到两个中子，因此有更高的可能性保持完整，而不是经历竞争的快速裂变反应。(在热聚变中形成的原子核具有更高的激发能，并发射3到5个中子。)冷聚变反应首先被认为是一种方法合成由联合核研究所的Yuri Oganessian进行的重元素研究杜布纳在苏联(现在在俄罗斯)。