元素150周期表 (2)贾立怡

元素：150周期表

今年是第一个元素周期表出版150周年。这些元素的网格状排列可能只是我们大多数人从学校化学教室墙上悬挂的邋poster海报中熟悉的 - 只比实验室中微弱气味的微弱背景略显难忘。但是，当俄罗斯化学家德米特里门捷列夫在1869年阐述他对化学世界的命令时，它是革命性的

这是因为周期表不仅仅是我们知道的元素列表。这是一种对它们进行分类和分类的方法：在化学反应的混乱中找到顺序。令人吃惊的是，元素属性中存在重复模式 - 周期性 - 例如它们如何相互作用。已知的元素可以排列成行和列，排列在相同的色谱柱共享特性，如化学族。例如，氖，氩和氙都具有相似的性质：它们是惰性气体，非常不愿意被哄骗进入任何反应。当电流通过一根管子时，它们散发出鲜艳的色彩; 灯光成了拉斯维加斯和其他城市中心的代名词。

门捷列夫的洞察力也让他能够推断出尚未被发现的元素的存在 - 已知元素的砖砌中的洞 - 甚至可以预测它们的属性。他假定“ekaaluminium”必须存在于他的桌子下方铝的正下方; 我们现在知道这是镓，他对其属性的预测很明显。

门捷列夫当时只有61个已知元素进行分类，但到了20世纪初期，我们已经确定了这些宇宙的85个基本构件，它们在框架中整齐地落到了位置。

这些都是天然存在的元素，化学家能够通过研究来自世界各地的各种不同矿物来发现和分离它们，就像寻找新发现的元素探矿者一样。但自20世纪30年代中期以来，化学家们已经学会控制核反应以产生自己的元素。到目前为止，已经人工制作了24个元素; 用新的创作扩展元素周期表的底行。这些元素在地球上不是天然存在的 - 它们的原子核是如此膨胀和不稳定，以至于它们迅速经历放射性衰变或核裂变，再次分解成其他元素。所以今天，化学已经超越了仅仅将周期表的自然景观映射到实际添加到它上面，像荷兰的土地复垦项目。最后一个元素118仅在2016年11月正式命名：oganesson。科学家们正在考虑一个大胆的前景：开始一个全新的，第八排的元素周期表，并在化学世界的四肢进入一个完全未知的领域。

这些合成元素没有任何应用 - 它们只能以绝对痕量制造，并且它们会迅速腐烂 - 但人们越来越关注许多对我们现代世界的运作至关重要的奇异元素的日益稀缺。

在大多数文明史上，我们开发了一小部分金属，包括用于青铜时代工具的铜和锡，用于钢的铁，以及铅，金和银。随着铝和其他新金属的广泛使用，我们的曲目在过去一个世纪左右开始变得多样化。但在过去的几十年里，我们在技术社会中使用的不同金属的数量绝对爆炸式增长。现代智能手机包含30多种不同的元素。这些包括塑料外壳中的碳和氢，用于微芯片晶片的硅，以及铜线和金触点。但也存在少量的大量其他金属，每种金属都被用于其特定的电子特性，或用于扬声器和振动电机中使用的微小，强大的磁铁。这意味着，如果你拥有一部智能手机，你的口袋中就会有大部分元素周期表的稳定元素。并不只是现代电子产品需要大量不同的金属。发电站或飞机喷气发动机涡轮机中使用的高性能合金，或我们在工业化学中用于精炼油，生产塑料或合成现代药物的反应加速催化剂也是如此。然而，我们大多数人甚至从未听说过许多这些关键金属 - 具有钽，钇或镝等外来名称的元素。发电站或飞机喷气发动机涡轮机中使用的高性能合金，或我们在工业化学中用于精炼油，生产塑料或合成现代药物的反应加速催化剂也是如此。然而，我们大多数人甚至从未听说过许多这些关键金属 -

令人担忧的是，与铁或氮这样的广泛资源不同，对现代世界至关重要的其中一些元素可能会变得非常稀缺。这些已被称为濒临灭绝的元素。为响应门捷列夫周年纪念，欧洲化学学会发布了一个周期表的版本，以突出未来几十年风险最大的元素。

例如，氦气在未来100年内被认为受到严重威胁。它是宇宙中第二丰富的元素，但在地球上非常罕见，因为它足够轻，可以简单地逃离大气层顶部。我们使用的氦有效地从地下深处开采，通常与天然气一起开采，因为它是由铀等元素的衰变产生的辐射粒子。氦气非常有用 - 例如，作为医院MRI扫描仪中的超导磁体的冷却液，或者用作气象气球和飞艇的极轻气体。但是一旦泄漏到空中，它就会永远消失，并且有人担心未来会遇到供应。从这个角度来看，它在派对气球中的轻率使用似乎几乎是非常痛苦的。

许多这些濒临灭绝的元素都是现代电子产品中使用的一种特殊金属，事实上，智能手机所需的17种元素的供应可能会引起人们的关注。特别令人担忧的是，许多面临潜在稀缺的人正是我们需要的绿色技术，以取代我们对化石燃料的依赖 - 那些用于充电电池，太阳能电池板和电动汽车电机内的强力磁铁或风力发电机组。例如，镓用于集成电路，太阳能电池板，蓝光LED和用于蓝光光盘的激光二极管。Indium用于从电视到笔记本电脑的各种应用，特别是现代智能手机和平板电脑的触摸屏。据估计，按目前的使用率计算，

除了氦之外，问题不在于这些稀缺元素实际上已经失去了地球，而是它们变得过于昂贵而无法开采或过于分散而无法有效回收。“稀土元素”，如钇，镝，钕和钪，在地壳中实际上相对丰富，但在地质上并没有浓缩成丰富的矿石。这意味着它们无法在世界许多地区经济地提取。一旦它们被制造成电子设备中的微小元件，它们就更难以回收和再循环。EuChemS计算出仅欧盟就会每月丢弃或更换1000万部智能手机，因此需要采取严肃的行动来应对这些元素稀缺的挑战。

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