網(wǎng)上隨便一搜,都能找到很多元素集齊元素周期表的玩家,在玻璃櫥窗后按周期表的排列,非常震撼,但只要各位仔細(xì)看一看,大致也就到鈾元素為頂級了,那么從理論上來看,如果不惜一切代價(jià)的話,能集齊元素周期表嗎?
關(guān)于元素發(fā)現(xiàn)的歷史我們就不瞎扯淡了,估計(jì)大家都心里有點(diǎn)B數(shù),差不多可以這樣理解,煉金術(shù)是現(xiàn)代化學(xué)的開始,而化學(xué)則是發(fā)現(xiàn)元素的開始,是不是很有趣哈,煉金術(shù)居然還是鼻祖!
原子是元素參加化學(xué)反應(yīng)最小的單位,所以元素之間的差別就是原子屬性的差異,金元素和鐵元素之間的差別就是它們一個(gè)是金原子,另一個(gè)是鐵原子,那么同樣都是最小的反應(yīng)單位,兩者的區(qū)別到底是什么呢?
金原子
金原子的原子序數(shù)是79,因此它的質(zhì)子數(shù)數(shù)量是79個(gè),中子數(shù)是118,所以這種金元素還可以用Au197來表示這種穩(wěn)定的同位素,這個(gè)197是質(zhì)子數(shù)+中子數(shù),金元素還有Au195,196,198,199這些同位素,除了Au197外,其他同位素都是不穩(wěn)定的。會在數(shù)天內(nèi)衰變!
鐵原子的原子序數(shù)是26,它的質(zhì)子數(shù)是26個(gè),中子數(shù)是30個(gè),除了Fe56以外,還有Fe54、55、57、58、59、60等同位素,其中Fe54、55、59、60是不穩(wěn)定元素,會在數(shù)十天到數(shù)萬年甚至萬億億年不等的時(shí)間內(nèi)衰變!
所以決定元素類型的關(guān)鍵是質(zhì)子數(shù)量的差異,而中子數(shù)多少呢還會決定元素的同位素性質(zhì),它還可能造成元素的不穩(wěn)定性而導(dǎo)致衰變,但因其衰變也不只是中子數(shù),質(zhì)子數(shù)也很關(guān)鍵。當(dāng)然也不要忘了電子,不過電子排布卻不會影響元素屬性,只是會影響元素的化學(xué)性質(zhì)。
那么,元素是無限的嗎?
我們了解了質(zhì)子數(shù)決定序號,中子數(shù)改變同位素,那么是不是可以無限疊加成幾千號的元素呢?其實(shí)不行,因?yàn)橘|(zhì)子和質(zhì)子之間是通過強(qiáng)力結(jié)合起來的,它的作用范圍要求非常高,而質(zhì)子到帶正電,除了強(qiáng)力的吸引之外,電磁力是排斥的,而且電磁力可以無限疊加,因此質(zhì)子摞多了就需要中子來協(xié)調(diào)一下!
但中子多了也不穩(wěn)定,所以這些元素中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)結(jié)合起來穩(wěn)定的就是穩(wěn)定元素帶,而超出在這條線兩側(cè)都不穩(wěn),而在質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為幻數(shù),或者二者取值均為幻數(shù)時(shí),原子核會顯示出較高的穩(wěn)定性。什么是幻數(shù)呢?就是原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)在某個(gè)特定值時(shí)會表現(xiàn)特別穩(wěn)定。
已知的幻數(shù)有2、8、20、28、50、82、126,當(dāng)然126還不確定是否存在,也不知道是否有這號元素,只是從理論上來看它是穩(wěn)定的!自然界廣泛存在的氦、氧、鈣、鎳、錫、鉛元素的質(zhì)子或中子數(shù)分別與2到82的幻數(shù)相對應(yīng),所以這些元素都很穩(wěn)定。而質(zhì)子數(shù)82、中子數(shù)126的鉛同位素208Pb,就具有雙幻數(shù),顯得異常穩(wěn)定!
有了上面這些知識的鋪墊,我們就可以來一本正經(jīng)的胡說八道一下了,看看能不能集齊元素周期表,到底需要多少錢!
從1號氫元素到92號鈾元素,自然界中盡管含量不一,價(jià)值也有高低,但只要舍得花錢,肯定能搞到的,那么在這些元素中哪個(gè)最貴呢?
這還用問,肯定是黃金啦!其實(shí)還真不是,它只能說是貴金屬,而不是最貴的金屬,比如它就比不上稀有金屬銠(45號)、鑭(57號)、镥(71號),這些金屬的價(jià)格已經(jīng)超過了600元/克,而9月21日的紐約黃金買入價(jià)不過419.28/克!
國際黃金價(jià)格
而鈧(21號)大概就超過了2000元/克,鈾(92號)則在2000-3000元/克,死命貴的钚(94號)(自然界痕量,都會人工制造)則超過2萬元/克,這個(gè)價(jià)格是不是讓人咋舌?
其實(shí)還遠(yuǎn)不至此,還有貴到超級離譜的,因?yàn)轱矗?8號元素)的價(jià)格無法估量,1950年在加州大學(xué)用α粒子撞擊鋦96號)得到了锎元素,而數(shù)量則僅僅是幾千個(gè)锎原子而已,如果要算一克價(jià)格的話,估計(jì)千萬美元也不夠!
那么用錢就能買到所有元素嗎?
未必,比如上文中92號以后的元素都是會衰變的,簡單的說它現(xiàn)在是這種元素,但過一陣子后就不是這種元素了,這是不是很要命?不過這些元素問題還不是特別大,因?yàn)樗鼈兊陌胨テ谝膊皇翘貏e短,還是具有一些時(shí)間!
超鈾元素的半衰期
在锎元素時(shí)還有900年半衰期,其實(shí)也足夠我們展示了,但繼續(xù)往上,锿元素就很不幸了,只有276天,只有就只有一半了,然后再....再....就快消失不見了!
云室中的鈾衰變
到了104號就有點(diǎn)過分了,只有一分鐘,再往后越來越過分40秒,0.9秒,然后再是毫秒級別,算了吧,再有錢也折騰不起,買回來還沒到家就衰變成其他元素了!所以從這個(gè)角度來說,再有錢也買不到元素周期表的所有元素。
一般來說如果集滿92號鈾元素之前的所有元素,那必定是齊了,極其稀有的估計(jì)也只能裝裱下了,你可以告訴大家這個(gè)里面含有幾個(gè)锎原子,反正誰都無法證偽那里沒有!
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