为背诵元素周期表而苦恼的学生可能并不太想听到这个消息——近日，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）正式宣布发现了4种新的元素，这是自2011年第114号元素、116号元素入驻后，元素周期表再次更新。自此，元素周期表第7行被填满。新元素的发现有何意义，会给我们的学习、生活带来哪些影响？教科书上只有七行的元素周期表，是否就此被填满，不再变化？记者就此采访了南京工业大学化学与分子工程学院副院长朱红军。
【新元素诞生不易】 历经十载终于被认可
此次加入元素周期表的是第113号元素、第115号元素、第117号元素和第118号元素。从19世纪门捷列夫首创现在通行的元素周期表以来，人类已发现了118个元素。它们在元素周期表上按原子序数排列，每一列称作一个族，每一行称作一个周期。“每个元素都有一个原子序数，与原子核中的质子数相对应。如氢的原子核中有一个质子，其原子序数是1；2号元素氦有两个质子。所以，新元素分别有113、115、117、118个质子。
朱红军介绍，此次新增的几种元素非常难以制造。目前，制造原子序数特别高的元素只能靠撞击两个较轻的原子，希望它们的质子能“黏”在一起。“实验中所用到的原子对撞机等设备，一般的实验室并没有。因为制造成本代价极大，而且加速对撞过程中有很强的磁场，辐射很大，对实验室的环境要求也极高。”朱红军告诉记者，我国目前只有几台此类设备。因此，除了理论教学，大多数师生们在实际操作中接触不到新元素。
据《科学美国人》杂志解释，为了制造117号元素，研究者用钙核（每个原子核拥有20个质子）撞击靶核锫核（每个原子核拥有97个质子）。然而，锫元素极其稀有，研究团队用超过两年时间才收集到13毫克锫用于实验。
IUPAC将115、117和118号元素的发现归功于一支来自俄罗斯和美国的合作团队，将113号元素的发现归功于一支日本团队。值得一提的是，虽然这4位“新成员”刚刚获得官方认可，得以在元素周期表中占据一席之地，但相关的研究和“传说”已经延续多年。比如，日本的研发团队在2004年就宣布合成了第113号元素；早在1999年就有科研人员宣布合成了第118号元素，但两年后其数据被认为造假，相关文章也被撤回，直到2006年，俄罗斯和美国的科学家合作宣布共同合成了该元素。
据了解，此前元素周期表上第113号元素的位置上用的代号是“Uut”，第118号元素的代号为“Uuo”。目前IUPAC已经启动了新元素的命名程序，发现团队可按照元素发现地点、发现者的祖国，或纪念某科学家、借用星宿名和神名，或是表示元素某一特性等原则来进行命名。
【新元素“稍纵即逝”】 研究的意义究竟是什么？
这些新元素合成不易，合成后寿命却非常短暂，几乎一制造出来就会立刻衰变消失。就拿117号元素来说，发现者称，它的半衰期（放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间）只有五万分之一秒。锌离子与铋撞击产生的113号元素也很短命，其半衰期只有不到一千分之一秒。因此，这4个新元素都是在实验室中合成的，自然界中目前并不存在。
那么，研究这些极易消失的元素对于人类究竟有什么价值呢？为何诺贝尔奖获得者野依良治为媒体解读这一发现的意义时会说“对科学家来说，这比奥林匹克金牌更有价值”？
朱红军告诉记者，发现新元素的影响确实非常深远，“元素是构成物质的基本单位，比如水是由氢和氧两种元素组成的。科学家在探索新世界的过程中，通过不断发现新元素来构建更多的物质，推动人类社会的发展。”
“现在元素周期表只有七行，其中第七行中原子序数在93号及以上的元素都是人工合成的，在自然界中无法稳定存在。”朱红军告诉记者，这些新元素的质子数较多，质子之间会相互排斥，造成原子很不稳定，会迅速衰变成质子更少、更稳定的元素。
朱红军表示，要想将这些新元素利用起来，首先要想办法使其稳定，之后才能弄清它们的“真面目”，而这可能还需要很长一段时间。他告诉记者，“这些元素都具有极大的放射性，用于武器制造可增强威力，也可能运用在民用方面。总之，只有应用得当，对人类有很多好处。”
南工大化学实验中心副主任张东明也表示，新元素的发现为创造更多的新物质提供了可能。根据自身特性，每种元素都能得到有效应用，尤其是具有放射性的元素。张东明举例说，放射性元素钴常用于癌症化疗、老城区改造时探测地下管线、照射粮食种子使其发生变异筛选高产优质品种等等，放射性元素铀则用于原子弹制造。
【超重元素是未来趋势】 第8周期也可能出现
如今，教科书上7行的元素周期表被填满，这是否意味着不会再有“新丁”加入了呢？
朱红军认为，第7行被填满，并不代表不会再有新元素出现。能否发现第8周期元素，这对人类来说是一个很大的挑战。他说，物质世界的组成，少不了科学理论体系发展的推动，相信已经有不少科学家在探索第8周期元素，希望研究最终能服务于社会、服务于生活。
朱红军解释，据量子理论推测，制造出特别重（拥有超过120个质子），同时还很稳定、不易衰变的元素是可能的。20世纪60年代，核物理学家提出了“稳定岛”假说，预言在第114号元素附近存在着超重原子核稳定区域，该区域内的原子能够长时间存在。此次成果，表明科学家距离制得可以稳定存在几十年以上的超重元素又近了一步，构建周期表中“稳定岛”的神话指日可待。
到目前为止，第118号元素已成为人类合成的最重的元素。有学者指出，“用观察数据证实科学理论很重要，这让我们基于元素周期表所做的预测更为可信。”朱红军也表示，物质的研究有一定的规律可循，新元素的发现为科学家在未来合成更重、更有实用价值的元素提供了可能。
英国利物浦大学物理学家赫茨伯格也认为，使用当前将两个较轻原子核融合成一个较重原子核的技术，还可以继续尝试合成第119号和120号元素。但在第120号元素之后，这种技术成功的概率就会很低，发现更重的元素需要等待新技术的发展。
