天然には存在しない、人工元素について詳しく解説していきます。

【周期表/元素記号】自然界には存在しない、人工元素とは?

人工元素とは、自然界には存在せず、人間によって人工的に合成された元素のことです。

元素周期表では、原子番号が1つ増えるごとに原子核の中の陽子が1つ増える性質があります。

つまり、自然界に存在する元素に、陽子を加えてあげれば未知の元素が誕生するはずだ、と研究者は信じて合成を試みたのです。

1929年にサイクロトロンという、粒子加速装置が発明されたことで、新しい元素を合成する研究が加速しました。

事項元素の研究は研究者の知的探究心だけでなく、国の威信をかけた研究でもありました。

冷戦時にはどの国が一番最初に新しい元素を見つけられるか、競っていたようです。

そのため、発見者や国の名前が元素名に反映されているのが興味深いところですね。

それでは詳しく解説していきましょう!

【周期表/元素記号】自然界には存在しない、4つの元素

• テクネチウム(元素記号Tc,原子番号43,第5周期,第7族)
• プロメチウム(元素記号Pm,原子番号61,第6周期,第3族ランタノイド)
• アスタチン(元素記号At,原子番号85,第6周期,第17族)
• フランシウム(元素記号Fr,原子番号87,第7周期,第1族)

上記4種の元素は下記の特徴に共通点があります。

• 安定同位体が存在しない
• 同位体の半減期が数時間〜数日
• 全ての同位体が放射性である
• 自然界(特に地球上)に存在する量が極端に少ない

そのため、上記の元素を含む化合物は、サイクロトロン(イオン加速装置)を用いたり、核反応などの特殊な合成法で生成されるのが一般的です。

【周期表/元素記号】人工的に合成された、超ウラン元素

• ネプツニウム(元素記号Np,原子番号93,第7周期,第3族アクチノイド)
• プルトニウム(元素記号Pu,原子番号94,第7周期,第3族アクチノイド)
• アメリシウム(元素記号Am,原子番号95,第7周期,第3族アクチノイド)
• キュリウム(元素記号Cm,原子番号96,第7周期,第3族アクチノイド)
• バークリウム(元素記号Bk,原子番号97,第7周期,第3族アクチノイド)
• カリホルニウム(元素記号Cf,原子番号98,第7周期,第3族アクチノイド)
• アインスタイニウム(元素記号Es,原子番号99,第7周期,第3族アクチノイド)
• フェルミウム(元素記号Fm,原子番号100,第7周期,第3族アクチノイド)
• メンデレビウム(元素記号Md,原子番号101,第7周期,第3族アクチノイド)
• ノーベリウム(元素記号Md,原子番号102,第7周期,第3族アクチノイド)
• ローレンシウム(元素記号Lr,原子番号103,第7周期,第3族アクチノイド)
• ラザホージウム(元素記号Rf,原子番号104,第7周期,第4族)
• ドブニウム(元素記号Db,原子番号105,第7周期,第5族)
• シーボーギウム(元素記号Sg,原子番号106,第7周期,第6族)
• ボーリウム(元素記号Bh,原子番号107,第7周期,第7族)
• ハッシウム(元素記号Hs,原子番号108,第7周期,第8族)
• マイトネリウム(元素記号Mt,原子番号109,第7周期,第9族)
• ダームスタチウム(元素記号Ds,原子番号110,第7周期,第10族)
• レントゲニウム(元素記号Rg,原子番号111,第7周期,第11族)
• コペルニシウム(元素記号Cn,原子番号112,第7周期,第12族)
• ニホニウム(元素記号Nh,原子番号113,第7周期,第13族)
• フレロビウム(元素記号Fl,原子番号114,第7周期,第14族)
• モスコビウム(元素記号Mc,原子番号115,第7周期,第15族)
• リバモリウム(元素記号Lv,原子番号116,第7周期,第16族)
• テネシン(元素記号Ts,原子番号117,第7周期,第17族)
• オガネソン(元素記号Og,原子番号118,第7周期,第18族)

ウランよりも原子番号が大きい元素は全て、「超ウラン元素」と呼ばれています。

全てが放射性の物質です。

また、半減期が短いものが多く、仮に地球上に存在していたとしても、発見することは難しいです。

そのため、全ての超ウラン元素は原子炉や加速器を用いて人工的に合成されたものになります。

例外的に、ネプツニウムとプルトニウムはウラン鉱石の自然核分裂反応によって微量生成されています。

それぞれの元素を発見したのはアメリカ、ロシア、ドイツ、日本の4国のみで、高度な研究施設と予算が必要になることがわかります。