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合成元素とは、地球上に自然には存在しない既知の化学元素のことです。原子炉、粒子加速器、または原子爆弾の爆発において、素粒子を人間が操作することによって作られたものです。そのため、「合成」、「人工」、「人造」と呼ばれます。合成元素は、付随する周期表で紫色で示されているように、原子番号が95～118の元素です。 [ 1 ]これらの24元素は、1944年から2010年の間に初めて作られました。合成元素を作るメカニズムは、原子番号が95より小さい元素の原子核に陽子を追加で押し込むことです。既知の合成元素はすべて（安定性の島を参照）、不安定ですが、崩壊速度は大きく異なります。最も寿命の長い同位体の半減期は、マイクロ秒から数百万年に及びます。
人工的に最初に作られた元素のうち、厳密に言えば合成元素ではないものがさらに 6つあります。テクネチウム( 43 Tc )、プロメチウム( 61 Pm )、アスタチン( 85 At )、ネプツニウム( 93 Np )、プルトニウム( 94 Pu )、キュリウム( 96 Cm ) です。ただし、これらは完全に人工的な元素と並んで合成元素として分類されることもあります。[ 2 ]最初のテクネチウムは 1937 年に作られました。[ 3 ] 1940 年に初めて合成されたプルトニウムもそのような元素の 1 つです。プルトニウムは自然界に存在する陽子の数 (原子番号) が最も多い元素ですが、その量が非常に少ないため、合成する方がはるかに実用的です。プルトニウムは主に原子爆弾や原子炉での使用で知られています。[ 4 ]
原子番号が99より大きい元素は、半減期が極めて短いため、科学研究以外では用途がなく、大量生産されたこともない。
原子番号が94より大きいすべての元素は、より軽い元素に十分に速く崩壊するため、地球が形成されたとき（約46億年前）に存在していた可能性のあるこれらの原子は、ずっと前に崩壊しています。 [ 5 ] [ 6 ]現在地球上に存在する合成元素は、原子爆弾、または核融合や中性子吸収を介して原子炉や粒子加速器を使用する実験によって生成されたものです。[ 7 ]
天然元素の原子量は、地球の地殻と大気中に存在する天然同位体の加重平均存在量に基づいて決定されます。合成元素には「天然同位体存在量」という概念は存在しません。そのため、合成元素の場合、最も安定な同位体、すなわち半減期が最も長い同位体の総核子数（陽子と中性子の合計）が括弧内に原子量として記載されます。
以下のリストは、いくつかの元素の最も安定な同位体について、半減期が最も長い順に示しています。
自然界で発見されたのではなく、合成された最初の元素は、1937年のテクネチウムでした。 [ 16 ]この発見は周期表の空白を埋め、テクネチウムには安定同位体が存在しないという事実が、地球上でのテクネチウムの自然界における不在（および空白）を説明しています。[ 17 ]テクネチウムの最も寿命の長い同位体である97Tcの半減期は421万年であるため、 [ 18 ]地球の形成からテクネチウムは残っていません。[ 19 ] [ 20 ]テクネチウムは、 238Uの自発的核分裂またはモリブデンの中性子捕獲の産物として、地球の地殻に微量しか自然に存在しませんが、テクネチウムは赤色巨星に自然に存在します。[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
最初に作られた完全合成元素はキュリウムで、1944年にグレン・T・シーボーグ、ラルフ・A・ジェームズ、アルバート・ギオルソがプルトニウムにアルファ粒子を照射して合成した。[ 25 ] [ 26 ]。キュリウムの同位体はすべて地質学的に寿命が短いが、近くのr過程核合成の天体物理学的サイトが地球上にキュリウムを沈着させており、2026年に初めて検出された。[ 27 ]
アメリシウム、バークリウム、カリホルニウムの合成がすぐに続いた。アインスタイニウムとフェルミウムは、1952年にアルバート・ギオルソ率いる科学者チームが、最初の水素爆弾の爆発による放射性残骸の組成を研究している際に発見された。[ 28 ]合成された同位体は、半減期が20.5日のアインスタイニウム253と、半減期が約20時間のフェルミウム255であった。メンデレビウム、ノーベリウム、ローレンシウムの生成が続いた。
冷戦の最盛期、ソ連とアメリカの研究チームはそれぞれ独自にラザフォードウムとドブニウムを合成した。これらの元素の命名と合成功績は長年未解決のままだったが、最終的に1992年にIUPAC / IUPAPによって共同功績が認められた。1997年、IUPACは、アメリカが選んだ名前が既に多くの既存の合成元素に使用されていたため、ロシアの研究チームが活動していたドゥブナ市にちなんでドブニウムに現在の名前を付けることを決定した。一方、ラザフォードウム（アメリカチームが選んだ名前）は元素104に採用された。
一方、アメリカのチームはシーボーギウムを生成し、次の6つの元素はドイツのチームによって生成されました。ボーリウム、ハッシウム、マイトネリウム、ダルムスタチウム、レントゲニウム、コペルニシウムです。113番目の元素であるニホニウムは日本のチームによって生成されました。最後に知られている5つの元素、フレロビウム、モスコビウム、リバモリウム、テネシン、オガネソンは、ロシアとアメリカの共同研究によって生成され、周期表の7番目の周期を完成させています。
以下の元素は地球上には自然には存在しません。これらはすべて超ウラン元素であり、原子番号は95以上です。
原子番号1から94までの元素はすべて、少なくとも微量ながら自然界に存在するが、以下の元素は合成によって生成されることが多い。
‡ これらの5つの元素は、自然界で発見される前に合成によって発見されました。
Ehmann、WDJChem から取得した値。エド。38、53 (1961)
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