八、化学在发展原子核的加法

在即将结束本书的时候，话题仍回到本书开头所讲的第一个有趣的故事：在美国那座门卫森严、一定要有“国防部证明”才能通行的大楼里，所进行的研究正是 20 世纪重大的化学研究课题——原子弹。

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”的希腊文原意便是“不可再分割”的意思。

放射性元素的发现，说明原子并非“不可分割”。

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：“就好象你把 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 分铜币自己兑成了 3 分的和 2

分的铜币了”。也就是说，原子核分裂，就好象 5 分铜币兑成 3 分、2 分的铜币。

这时，随着人们对放射现象的深入研究，逐渐认清了化学元素的真面目。在 1911—1913 年，科学家们开始弄清楚，原子是由原子核和电子组成

的。电子围绕着原子核飞快地旋转着。

原子核又是由什么组成的呢？放射现象说明，铀、镭等放射性元素的原子核会不断分裂。这就是说，原子核是可分的，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：原子核是由质子和中子组成

的。质子、中子都比电子大得多，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。中子不带电，是中性的微粒。

自从揭开了原子核的秘密之后，人们开始认识元素的本质：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，

它的原子核中含有 92 个质子。也就是说，元素原子核中的质子数，就等于它在元素周期表上“房间”的号数——原子序数。

这样一来，错综复杂的种种化学元素之间的关系，变得非常简单：化学元素的不同，就在于它们原子核中质子的多少不同！原子核中质子数相同的一类原子，就属于同一种化学元素。

看来，在原子核中举足轻重的是质子，它的多少决定了原子的命运。然而，那中子起什么作用呢？

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同，脾气也不一样，被叫做“同位素”。

本来，人们对放射性元素镭，会变成铅和氦，感到莫名其妙，不可思议。这时，却可以正确地得到解释：镭是 88 号元素，它的原子中含有 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——原子核分裂，无非是一种特殊的“减法”罢了。这给了人们一个重要的启示：能不能进行特殊的“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，千方百计去捉拿失踪元素。