85号元素砹,地壳中的含量只有10亿亿亿分之一,是怎么被发现的?
2024-12-10 17:47:19 阅客
我们生活的世界主要由物质构成,这种物质存在于肉眼可见的宏观世界,也隐藏在微观层面,在那里我们能够更清晰地辨识其本质以及不同物质间的区别。
在化学领域,元素用于区分那些性质各异的物质,并依据特定规律排列在元素周期表上。其中一些元素非常常见,频繁出现在我们的日常生活中,而另一些则非常稀有,寻找它们需经历千辛万苦,比如元素周期表上排第85位的砹。
对元素的研究可以追溯到古代的炼金术。为了提炼更纯净的黄金,人们开始学习如何分离杂质和金属。这种技术为后来的其他元素发现打下了基础。据说,人类历史上第一个被发现的元素是磷,它是在炼金的过程中偶然找到的。由于当时的科学还不发达,发现者并未意识到自己的重要发现。直到通过严谨实验确定其存在,元素的概念才被正式承认。
17世纪后期,这一发现开启了更多元素的识别。在接下来的一个多世纪中,人们陆续发现了许多新元素,自然界的复杂性逐渐显现。然而,这些繁多的种类和不同的性质令人大开眼界,因此科学家们开始思考它们之间的联系。
如果能够发现元素间的关系,我们可以更系统地掌握自然界的化学变化,使其服务于人类。19世纪末,俄国化学家门捷列夫首次整理出一张元素周期表,尽管它并不完整,但其意义非凡。在这张表中,我们能清楚地看到各元素之间的关系、每种元素的性质,以及可能存在但尚未发现的元素。
随着化学的发展,元素周期表持续完善,从最初的63个元素扩展到118个。每个新元素的发现都验证了周期表的正确性,并加深了我们对世界物质构成的理解,期待更多新元素的发现。许多研究者对119号元素充满好奇,探索其潜在的存在、性质及对人类的意义。
除了未发现的新元素,已知元素中也有一些有趣的发现,例如第85号元素砹。尽管砹确实存在,其发现过程却颇为曲折,因其极为稀有。砹最早由一位美国科学家在20世纪40年代意外提取出,其化学结构和性质对应周期表第85位。
一般来说,发现新元素后需在自然界中找到对应存在,这对于深入研究意义重大。然而,砹因放射性极弱,难以追踪,其在自然环境中的存在长时间未被证实。经过70多年的寻找,只找到砹的同位素,且半衰期短暂,提供的信息有限。最终,科学家在铀矿中发现天然砹,但数量极为稀少。
因此,砹的研究仍处于初级阶段。根据元素周期表推测,砹化学性质非常不稳定,其颜色等特征尚不明确。虽然尝试通过同族元素推测,但无法得出确凿结论。通过分析其同位素,推断砹极为稀有,总量可能不到30克,仅相当于一个鸡蛋的重量,以地壳为基数,仅占10亿亿亿分之一。
化学元素可以通过人工合成,若其具备重要应用价值,会促使技术进步。然而,砹因半衰期过短,实用价值有限,但其同位素在医学上具有重要作用,如砹211在放射治疗领域已应用成熟。
像砹这样稀有的元素还有多种,它们虽然在自然中罕见,作为周期表中的一员,仍然对科学研究具有重要意义。正如最初发现铀时,无法预见核能的诞生,同样,我们也无法预测这些元素将在未来带来什么惊喜。