2025-12-18 16:55:41 赛季特刊

1克价值10亿,却只能存在21.8分钟,钫元素究竟有什么重要用途?

1926年,英国科学Gerald J. F. Druce 和 Frederick H. Loring在分析硫酸镁的X射线衍射图谱时,发现了一种“类铯”的谱线,他们认为自己发现的就是87号元素,将其命名为Alkalinium,即最重的碱金属。

1930年时,美国物理学教授Fred Allison在稀有的碱金属矿铯镏石和鳞云母中,用磁光分析法发现了87号元素,并确定其化学元素符号为Vi。随后,这种推断被否认,因为磁光分析法被否定了。

1936年,科学家使用高分辨X射线衍射仪,在铯镏石重发现了可能属于87号元素的微弱放射放射线,并将其命名为Moldavium。但是,这样结论也被推翻了。

第三阶段:确认存在并命名

直到1939年,居里研究所一位名叫Marguerite Perey(居里夫人的学生)的物理学家在纯化227Ac(锕系元素)的过程中,发现存在一种衰变能为80keV的衰变产物,随后的检测结果表明,这种衰变产物可能是镭、铅、钍、铋或者铊,可其化学性质又与碱金属更为接近。

Marguerite Perey检测了227Ac发生α衰变和β衰变的比例,其中由2个质子和2个中子组成的α衰变占1%,她猜测这种物质很有可能就是87号元素——由α失去两个质子后形成的,并将其命名为Catium (Cm),寓意电正性最强的阳离子。

随后,为了纪念她的祖国法国,她将其更名为Francium。1949年,IUPAC正式采纳了这个名称,元素符号确定为Fr。

总的来说,87号元素的发现过程非常曲折,它是自然界中最后被发现的元素,并非人工合成的元素。

钫1克价值高达10亿,为何只能存在21.8分钟?

钫的发现过程曲折,主要与它特殊的化学性质有关。

从元素周期表来看,钫的电负性是所有元素中的倒数第二名(铯元素最低),在天然元素中仅高于砹。

钫是一种放射性非常高的碱金属元素,也是碱金属中最重的元素,与氧气反应时能够得到复杂的氧化物。

它21个已知同位素都有放射性,钫-233是它最稳定的同位素,其半衰期仅为21.8分钟,会迅速衰变为砹、镭、氡,非常不稳定。

也就是说,它只能够存在21.8分钟,在磁光阱中,不到30秒,原子就会衰变或逃离。

当足够的钫汇聚成块体或液体时,它的活性度极高,但由于其半衰期非常短,衰变所产生的热量会迅速使被气化成水蒸气。

据了解,钫能够被分离出来的的最大样品是由30万个原子组成的原子簇,实际上非常小。

目前,已知地壳中的钫含量几乎稳定在20g-30g,稀有程度仅次于砹,再加上衰变期短,除了个别专业实验室外,它在自然界中很少被发现,但会在铀和钍矿石中痕量出现。

不过,其同位素钫-223和221则会不断形成和衰变,除了这两个,其它同位素都能人工合成,但含量也是极少。

正所谓物以稀为贵,由于自然界中钫的含量低,又难以被制成,钫的价值高达10亿美元/克!堪称是最贵的元素了。

钫价格如此高昂,究竟有什么用途呢?

钫究竟有什么用途?

由于的化学性质活泼,具有放射性,而且含量非常少,目前还没有被应用于商业领域,钫仅仅偶尔被用于研究生物学和原子结构。

虽然被认为在医学方面会有比较大的用途,但由于含量受限,钫实际上的作用也不会太明显。

或许,将来科学家们能够通过其它方式抑制其活泼的化学性质,或者是从其它元素中反应、分离出钫,它就能够发挥应该有的用途了。

目前,科学家已经发现了一些人工合成钫以及分离钫的方法,比如用线性加速后的18O轰击197Au靶,便能够获得3种钫的同位素。

实验的最终目的是造福人类,假如能够实现某种产量,价格也不会如此高昂,其用途也会朝着更高端的方向发展。

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