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元素周期表中的元素有多貴?鈁只能存在21.8分鐘,1克卻價值10億

此前,前世界首富比爾·蓋茨向人們展示的家中的「 元素周期表收藏墻」在網絡上大火,誰能想到有錢人的收藏癖竟然能如此「特殊」呢?

當然,也有不少人覺得,只是收藏化學元素而已,并沒有那麼難。

比爾蓋茨收藏的「元素周期表收藏墻」

可這些人估計只考慮了常見元素的價格,卻忽視了元素周期表中各個元素的「身價」是不同的。比如 咱們今天要說的這種鈁元素,它只能存在21.8分鐘,卻1克價值10億美元。

那麼,元素周期表中各種元素的價格到底是怎樣的?它們能有多貴?

元素周期表中元素的「身價」不同

元素周期表大家應該都不陌生,畢竟大部分人在學生時代都背誦過「魔性口訣」,時至今日還能想起來一些。自從門捷列夫在1869年總結出第一代元素周期表之后,它就處在不斷被更新的狀態當中,迄今為止其中已經有 118種了。

門捷列夫總結出了第一代元素周期表

這118種元素按照原子序數進行排列,橫行屬于一個周期,縱列則是一個族。這些元素不僅性質有著明顯的區別,在地殼當中的豐度也有明顯的差異。

比如氫元素、氧元素、硅元素在地殼當中的豐度就非常高,在這種情況下,它們的價格也相對較低,比如 氫元素,每公斤大約1.39美元。

當然,有便宜的自然也有貴的。截至2020年的統計數據, 按照質量和體積來說,最昂貴的非人工合成元素是銠,它的原子序數為45,擁有堅硬、抗腐蝕的特性,是一種惰性金屬

銠是一種昂貴的惰性金屬

值得一提的是,除了某些稀有的天然元素價格昂貴,一些通過人工合成制得的元素價格更是離譜,比如 98號锎元素,它就是人工合成的放射性化學元素,由于合成十分困難,所以美國原子能協會給它的定價為 1克100萬美金

它雖然貴,但是買回來還能觀賞一陣,畢竟半衰期比較長。可若是購入的是鈁元素,那麼就肯定要虧死了,因為這家伙的半衰期很短, 只能存在21.8分鐘左右,在大家還來不及仔細研究時,它就已經衰變了。

鈁元素的半衰期很短

那麼,鈁元素在元素周期表中排在哪里呢?它的半衰期這麼短,人們又是如何在其衰變之前發現它的呢?

神奇的鈁元素

鈁元素的化學符號為Fr,原子序數是87。熟悉放射性元素在化學元素周期表中位置的人,應該都對鈁元素比較熟悉,因為在它的前后分布著的元素均有放射性。

鈁元素也是一種放射性元素

鈁不僅放射性極強,半衰期也是最短的,只有21.8分鐘(也有資料稱是22分鐘),正因如此它也被稱作是前105種化學元素中穩定性最差的。

這種元素是由物理學家 瑪麗格特·佩里在1939年于法國發現的,它是自然界中最后發現的天然元素。由于其豐度非常低,所以極為罕見。

當時瑪麗格特對錒-227的樣本進行了純化處理,然后發現其中有能量級別非常低的衰變粒子,經過仔細比對之后,她確定了這一元素是錒-277的經過α衰變之后創造的一種全新的元素。

錒-27經過α衰變之后得到了一種新元素

資料顯示鈁-223是錒-227α衰變的結果,可以在鈾和釷礦石中找到少量。在給定的鈾樣本中,估計每1×10^18個鈾原子只有一個鈁原子。據估計,在任何時候,地殼中最多有30克鈁。

由此可見,人們并沒有在正常的環境之下發現鈁元素,而是通過利用其他元素進行試驗才發現的這家伙。

根據資料來看,鈁的同位素有34種,而 鈁-223和鈁-221是人們在自然界中發現的它的唯一同位素。這兩個同位素的半衰期也有著明顯的差異,比如鈁-223能達到20多分鐘,但是鈁-221的半衰期只有4.8分鐘。

鈁在自然界中發現的同位素有鈁-223和鈁-221

值得一提的是,許多人覺得它再怎麼說也是天然存在的元素,即使半衰期短,也不至于價格如此高昂。那麼,為什麼鈁元素會這麼貴呢?

鈁元素為什麼這麼貴?

咱們在前文中介紹鈁元素的時候其實就提到了,鈁雖然是天然元素,但是半衰期太短了,所以我們并不是在自然環境下發現它的。因此,現階段想要獲得鈁元素,也要通過 人工合成的手段。

此外需要注意的是,其實當我們去查閱相關價格的時候,就會發現 鈁元素根本沒有被定價,因為它屬于危險的放射性元素,所以被定在了不能被交易的范圍內。因此 10億美元,其實是它的制造成本。

鈁元素本身是沒有被定價的

目前鈁元素可以通過讓金-197在直線加速器當中被氧-18轟擊而成,這種制造方式是石溪大學在1995年開發出來的。當時他們首次進行相關實驗的時候,捕捉到了幾千個鈁原子。

幾千這個數字看起來很大,但換算成「量」其實少得可憐,因為根據資料來看,這個合成量甚至都不足以拿來「稱重」。在這之后研究人員就繼續改進,最終在實驗當中捕獲了30多萬個鈁原子。

該實驗最終發現了30多萬個鈁原子

除了能夠用這一方法進行合成以外,還可以 用中子撞擊鐳元素,或者用氘原子核撞擊釷元素。

由此可見,甭管使用哪種合成方法,制造鈁元素的原材料都十分稀有,畢竟像鐳元素也是放射性元素,在國際上甚至被定義成了「負價格」。并且,使用各種方法得到的鈁元素數量也很少,更不用說它還特別的「短命」,在被制造出來之后不到半小時就衰變了。

在這種情況下,鈁元素就如同稀有的「煙花」,即使出現,也只有一剎那的光景,也難怪它的價值能達到10億美元/克了。

含有鈁元素的礦石

有錢人再揮金如土,估計也不樂意花10億美元。畢竟造出1克鈁元素,然后看它表演21.8分鐘之后「面目全非」,化為蒸汽,這從本質上來說其實沒有任何意義。

那麼,這樣稀有又短命的鈁元素,到底有何用處呢?它能被應用在什麼地方?

這種元素究竟有何用處呢?

鈁元素有何用處?

由于鈁元素極為罕見,人工合成的成本又非常高,所以至今都沒有被拿來應用在商業當中, 只是在某些實驗或者化學、原子結構領域中有作用。

因為鈁元素雖不穩定,可是原子結構卻非常的簡單,所以將其應用在光譜學實驗當中時,能夠提供給人們更多的信息。

這種元素能夠應用在光譜學實驗

值得一提的是,還有人曾提出過將鈁元素應用在醫學領域,讓它來幫助我們診斷癌癥。從理論上來說,這確實是可行的,但是考慮到鈁的放射性、半衰期的特殊性,想做到基本是不可能的。

除此之外,這家伙在自然環境中,實在是太不穩定了,它接觸到空氣之后甚至會發生爆炸。總的來說, 在人們能夠為其延長壽命并讓它趨于穩定之前,是無法將它廣泛運用于各個領域的。

因為半衰期太短,所以難以被廣泛應用

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