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元素周期表中最貴的元素,只能存在21.8分鐘,卻1克價值10億美元
2023/08/15

「氫氦鋰鈹硼,碳氮氧氟氖......」,熟悉的順口溜涌入腦海,喚起曾經的記憶。這是我們中學課本上常見的元素周期表。 元素周期表是由俄國化學家門捷列夫在1869年時率先歸納的一個化學元素周期表。

元素周期表

他將當時科學界已知的63種化學元素,按照它們之間相對的原子品質的大小進行從小到大的排序,以供世人學習和研究。而且在此后科學家們不斷地對其進行完善與豐富,經過多年的修訂,目前元素周期表中已含有118個化學元素。那麼你知道其中最貴的元素是什麼嗎?

居里夫人

或許你會想到由居里夫人發現的鐳,它曾在上世紀40年代被拍賣到了40萬美元一克的高昂價格,又或者是單價能夠達到黃金的65萬倍的锎(kāi)? 但其實都不是,元素周期表中最貴的元素是位列第87號的元素——鈁。

神秘的87號元素——鈁(Fr)

想要揭開鈁的神秘面紗,我們首先就不得不先去探究一下它那曲折的發現之路。其實早在門捷列夫創立最早的化學元素周期表時,就已經提出了該元素。

當時,門捷列夫推斷,自然界存在著一種堿金屬元素,它與銫元素的性質十分相近,并將其命名為「類銫」。但是由于其相對原子品質大于銫,所以它的原子序號被確定為87號,位于銫的下方。

鈁(Fr)

而這個神秘的元素引起了許多化學家們的注意,他們通過門捷列夫的推斷,考慮到「類銫」作為堿金屬元素,隸屬于成鹽元素,便爭先恐后地嘗試從各種鹽類中去尋找它。

甚至在1925年,英國化學家曾選擇在酷暑時去死海中尋找鈁,但最終還是一無所獲。但後來有不少化學家們發現了光譜技術和原子量這個突破口,轉而利用該技術進行探索,卻仍然沒有發現鈁的存在。

死海中人體可以漂浮起來

直到1930年,事情出現了轉機。美國一學院物理學教授阿立生聲稱,他在稀有的堿金屬礦中,利用磁光分析法進行探究,從而在其中發現了87號元素,并將其元素符號定為Vi。

但是在不久后,由于他采用的磁光分析法被科學界否定,所以他對于鈁的發現也隨之被推翻。而鈁真正出現在世人的眼前是在1939年。 當時法國的一位女科學家佩里在進行錒(89號元素)的衰變產物相關研究時,87號元素意外闖入了她的視野。

錒(89號元素)

經過一系列的科學考證以及研究后,佩里確定了87號元素的存在。最終,作為法國人的佩里將87號元素改稱為francium,以此紀念祖國,并將鈁的元素符號定為Fr。

短暫的存在時間——21.8分鐘

鈁元素面世后,在經歷了科學家們的一系列研究后發現,它僅僅只能存在21.8分鐘!這極短的存在時間甚至還創造了吉尼斯世界記錄。 而之所以如此「曇花一現」,是因為作為堿金屬元素的一員,鈁也同其它堿金屬元素如鉀、鈉等一樣,十分活潑。

堿金屬

甚至是這一族中最活潑的元素,哪怕將它放在自然環境中都會有爆炸的可能性。另外,鈁也是堿金屬中最重的元素,它能夠與氧氣快速反應,并得到一些復雜的氧化物。 而鈁的活潑性也就意味著它十分不穩定,甚至在磁光阱中不到30秒的時間內,鈁原子就會衰變或或者逃離。

鈁元素小知識

但即使它消失的速度如此之快,卻仍然存在于自然界中,因為別的元素在衰變過程中也會不停地生成鈁元素。 據統計,在任意給定的時間內,自然界中大概存在20-30g的鈁元素,這也讓它成為了僅僅次于砹的第二稀有的元素。

銫元素

另外,同銫元素一樣,鈁也具有放射性。而它具有的放射性和高活潑性,以及數量稀少的特點,都使它除了研究之外「別無用處」。

鈁目前只是用于生物學和原子結構研究領域。雖然曾有科學家嘗試研究過將其作為診斷癌癥的輔助工具,但最終也都被認為是無稽之談,不切實際。

價值高昂——10億美元/克

那麼并不能投入生產使用的鈁元素,為何還能擁有10億美元/克的高昂價值呢? 事實上,從根本上來說,這里的價值指的并不是鈁的售價,而是指對它進行提取的成本。

釷礦石

即使作為最后一個自然界中發現的天然元素,甚至人們曾在鈾和釷礦石中都發現過微量的鈁,但鈁在地球上的總量仍然稀少,不足以供人們進行大量研究。不過透過它的本質,我們能夠了解到它可以在實驗室中通過其他方式進行合成。

可是,要知道,高度活潑的它,并不會存在太久。所以即使當你不斷合成時,它也在不斷地消失。因此如果想要獲得一定數量的鈁是一件非常困難的事情。 截至目前,產生或分離出的最大的鈁樣品也僅僅只是一個由30萬原子組成的原子簇。

鈁元素小百科

可別看30萬這個數字如此龐大,其實小到根本無法進行觀測。 而經過科學家們的計算最終的研究成本高達10億美元/克!這個天文數字相對于我們比較熟知的黃金,直接是它的1700多萬倍。

結語

作為元素周期表中最貴的元素,鈁擁有著珍貴的價值,高達10億美元/克,它是自然界中最后一個被發現的天然元素。

即使鈁只能存在21.8分鐘,但也是科學發現的一個小里程碑。如今鈁雖然不能投入大規模的生產,但是隨著科技的發展,未來的它將會有何種用途,我們還不得而知,或許會有「一番作為」也說不定呢?

科學研究

同時,我們更需要感謝那些在背后默默奉獻的科學家們。無論是發現鈁的佩里,還是發現鐳的居里夫人,抑或是現在仍然奮斗在工作崗位上的其它科學家們。

正是因為他們的無私奉獻,我們的社會才能夠不斷進步。 要知道,不少元素都具有放射性,為了促進研究的進步,不少科學家們都獻出了自己的生命。這實在是值得我們尊敬和欽佩。

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