元素周期表中最贵的元素,只能存在21.8分钟,却1克价值10亿美元
“氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖......”,熟悉的顺口溜涌入脑海,唤起曾经的记忆。这是我们中学课本上常见的元素周期表。元素周期表是由俄国化学家门捷列夫在1869年时率先归纳的一个化学元素周期表。
元素周期表
他将当时科学界已知的63种化学元素,按照它们之间相对的原子质量的大小进行从小到大的排序,以供世人学习和研究。而且在此后科学家们不断地对其进行完善与丰富,经过多年的修订,目前元素周期表中已含有118个化学元素。那么你知道其中最贵的元素是什么吗?
居里夫人
或许你会想到由居里夫人发现的镭,它曾在上世纪40年代被拍卖到了40万美元一克的高昂价格,又或者是单价能够达到黄金的65万倍的锎(kāi)?但其实都不是,元素周期表中最贵的元素是位列第87号的元素——钫。
神秘的87号元素——钫(Fr)
想要揭开钫的神秘面纱,我们首先就不得不先去探究一下它那曲折的发现之路。其实早在门捷列夫创立最早的化学元素周期表时,就已经提出了该元素。
当时,门捷列夫推断,自然界存在着一种碱金属元素,它与铯元素的性质十分相近,并将其命名为“类铯”。但是由于其相对原子质量大于铯,所以它的原子序号被确定为87号,位于铯的下方。
钫(Fr)
而这个神秘的元素引起了许多化学家们的注意,他们通过门捷列夫的推断,考虑到“类铯”作为碱金属元素,隶属于成盐元素,便争先恐后地尝试从各种盐类中去寻找它。
甚至在1925年,英国化学家曾选择在酷暑时去死海中寻找钫,但最终还是一无所获。但后来有不少化学家们发现了光谱技术和原子量这个突破口,转而利用该技术进行探索,却仍然没有发现钫的存在。
死海中人体可以漂浮起来
直到1930年,事情出现了转机。美国一学院物理学教授阿立生声称,他在稀有的碱金属矿中,利用磁光分析法进行探究,从而在其中发现了87号元素,并将其元素符号定为Vi。
但是在不久后,由于他采用的磁光分析法被科学界否定,所以他对于钫的发现也随之被推翻。而钫真正出现在世人的眼前是在1939年。当时法国的一位女科学家佩里在进行锕(89号元素)的衰变产物相关研究时,87号元素意外闯入了她的视野。
锕(89号元素)
经过一系列的科学考证以及研究后,佩里确定了87号元素的存在。最终,作为法国人的佩里将87号元素改称为francium,以此纪念祖国,并将钫的元素符号定为Fr。
短暂的存在时间——21.8分钟
钫元素面世后,在经历了科学家们的一系列研究后发现,它仅仅只能存在21.8分钟!这极短的存在时间甚至还创造了吉尼斯世界记录。而之所以如此“昙花一现”,是因为作为碱金属元素的一员,钫也同其它碱金属元素如钾、钠等一样,十分活泼。
碱金属
甚至是这一族中最活泼的元素,哪怕将它放在自然环境中都会有爆炸的可能性。另外,钫也是碱金属中最重的元素,它能够与氧气快速反应,并得到一些复杂的氧化物。而钫的活泼性也就意味着它十分不稳定,甚至在磁光阱中不到30秒的时间内,钫原子就会衰变或或者逃离。
钫元素小知识
但即使它消失的速度如此之快,却仍然存在于自然界中,因为别的元素在衰变过程中也会不停地生成钫元素。据统计,在任意给定的时间内,自然界中大概存在20-30g的钫元素,这也让它成为了仅仅次于砹的第二稀有的元素。
铯元素
另外,同铯元素一样,钫也具有放射性。而它具有的放射性和高活泼性,以及数量稀少的特点,都使它除了研究之外“别无用处”。
钫目前只是用于生物学和原子结构研究领域。虽然曾有科学家尝试研究过将其作为诊断癌症的辅助工具,但最终也都被认为是无稽之谈,不切实际。
价值高昂——10亿美元/克
那么并不能投入生产使用的钫元素,为何还能拥有10亿美元/克的高昂价值呢?事实上,从根本上来说,这里的价值指的并不是钫的售价,而是指对它进行提取的成本。
钍矿石
即使作为最后一个自然界中发现的天然元素,甚至人们曾在铀和钍矿石中都发现过微量的钫,但钫在地球上的总量仍然稀少,不足以供人们进行大量研究。不过透过它的本质,我们能够了解到它可以在实验室中通过其他方式进行合成。
可是,要知道,高度活泼的它,并不会存在太久。所以即使当你不断合成时,它也在不断地消失。因此如果想要获得一定数量的钫是一件非常困难的事情。截至目前,产生或分离出的最大的钫样品也仅仅只是一个由30万原子组成的原子簇。
钫元素小百科
可别看30万这个数字如此庞大,其实小到根本无法进行观测。而经过科学家们的计算最终的研究成本高达10亿美元/克!这个天文数字相对于我们比较熟知的黄金,直接是它的1700多万倍。
结语
作为元素周期表中最贵的元素,钫拥有着珍贵的价值,高达10亿美元/克,它是自然界中最后一个被发现的天然元素。
即使钫只能存在21.8分钟,但也是科学发现的一个小里程碑。如今钫虽然不能投入大规模的生产,但是随着科技的发展,未来的它将会有何种用途,我们还不得而知,或许会有“一番作为”也说不定呢?
科学研究
同时,我们更需要感谢那些在背后默默奉献的科学家们。无论是发现钫的佩里,还是发现镭的居里夫人,抑或是现在仍然奋斗在工作岗位上的其它科学家们。
正是因为他们的无私奉献,我们的社会才能够不断进步。要知道,不少元素都具有放射性,为了促进研究的进步,不少科学家们都献出了自己的生命。这实在是值得我们尊敬和钦佩。
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