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[科普中國]-八種常常被你忽略的重要元素

科普中國-綠色雙碳
原創(chuàng)
聚焦綠色低碳技術(shù)理念 科普助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)
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目前,元素周期表上已有一百多種元素,其中有些元素,比如氧、硅、鋁,我們耳熟能詳,但除非你是一名真正的科技“極客(geek)”,否則,有些元素你可能根本就不知道它們?cè)?jīng)存在過,更不用說對(duì)它們有所了解了。然而,“你見,或者不見我,我就在那里,不悲不喜”,而且,其中有些元素還奠定了我們現(xiàn)代生活的基礎(chǔ)。美國趣味科學(xué)網(wǎng)站近日為我們列出了其中8位默默無聞但對(duì)我們的生活至關(guān)重要的“無名英雄”。

如果你在一座最近才翻修的建筑內(nèi)生活或工作,你將有機(jī)會(huì)同氬“親密接觸”,因?yàn)榇皯羯系闹锌詹A?nèi)或許充滿了氬。中空玻璃的原理是在玻璃之間插入一層隔熱性能好的空氣層,起瓶頸作用,降低整體傳熱系數(shù)。隨著玻璃技術(shù)的不斷進(jìn)步,對(duì)“瓶頸”材料的要求也越來越高,而惰性氣體(比如氬)具有比干燥空氣更低的導(dǎo)熱性能,更穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu),因此,被廣泛用作高檔中空玻璃的中空層材料。

原子序數(shù)(指元素在周期表中按次序排列的序號(hào))為18的氬在地球大氣層中的數(shù)量比我們熟悉的二氧化碳還多。除了中空玻璃,白熾燈泡內(nèi)也充滿了氬,因?yàn)槠洳荒苋紵膊荒苤?,不?huì)讓燈絲被燒著;另外,氬也廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,用于焊接和切割金屬,從氬弧焊(氬用作電弧焊接不銹鋼、鎂、鋁和其他合金的保護(hù)氣體)到激光手術(shù),都可見其“倩影”。

盡管對(duì)人來說,一般情況下氬很安全,但純氬比空氣重,在一些氬取代氧氣的地方,它可能會(huì)造成致命的傷害,如果將它集中在一個(gè)密閉的空間內(nèi),它能讓人窒息而亡。

下次,當(dāng)你在歐洲旅行時(shí),請(qǐng)留意一下歐洲人用的某些鈔票紙,因?yàn)樗鼈儼猩倭康匿B。銪是一種堅(jiān)硬的銀白色金屬,可用來防偽。

全球很多地方都有人開采含銪礦,但這種原子序數(shù)為63的稀有元素仍然供不應(yīng)求。此前很少有人關(guān)心這一點(diǎn),直到電視出現(xiàn)。

早期的彩色電視節(jié)目很少是彩色的:藍(lán)色很淡;黃色像被漂白過而白色則看起來像暗灰色。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢?因?yàn)闆]人能找到方法再現(xiàn)一種強(qiáng)烈而豐富的紅色,因此,其他顏色不得不屈尊,溫和一些以維持某種平衡。

這就難怪當(dāng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),銪能在電視(隨后,在計(jì)算機(jī))屏幕上再現(xiàn)這種穩(wěn)定而強(qiáng)烈的紅色時(shí),對(duì)銪的渴求就開始爆發(fā)性增長。目前,全球大部分銪來自中國、俄羅斯和加州。

原子序數(shù)為21的鈧于1879年首次“亮相”,它由瑞典化學(xué)家拉斯·弗雷德里克-尼爾森命名,盡管其在地殼中非常常見,但直到它被發(fā)現(xiàn)100年后,才真正有人開始使用這種柔軟的銀白色過渡性金屬。

上世紀(jì)70年代,冶金學(xué)家們發(fā)現(xiàn),鋁—鈧合金非常堅(jiān)固且質(zhì)量很輕,這就使其能在航空航天領(lǐng)域大展拳腳。不久之后,運(yùn)動(dòng)設(shè)備制造商們也將目光投向了這種合金,包括棒球棒和長曲棍球棍在內(nèi)的很多運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品都使用了這種合金。

在現(xiàn)代美國最著名的科普作家、科幻小說家、美國科幻小說黃金時(shí)代的代表人物之一艾薩克·阿西莫夫的科幻小說《Sucker Bait》中,科學(xué)家們一直不知道,為什么人一旦登上“Junior”星球的表面就會(huì)死亡。最后,有人意識(shí)到,該星球土壤內(nèi)富含高濃度的鈹,導(dǎo)致外來者死于鈹中毒。

鈹?shù)奈kU(xiǎn)性不僅成為科幻小說的題材,而且,原子序數(shù)為4的這種元素更是被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)看成致癌物。然而,另一方面,鈹罕見且昂貴,當(dāng)它同極少量的化學(xué)元素鉻結(jié)合時(shí),會(huì)呈現(xiàn)出像經(jīng)過精雕細(xì)琢的祖母綠所散發(fā)的那種美麗綠色。

借用莎士比亞的話來說:“銻,你的名字叫虛榮”,因?yàn)檫@種原子序數(shù)為51的重金屬元素目前廣泛應(yīng)用于化妝品中,這種用法可以追溯到古埃及。

另外,銻也被用作兒童衣服、汽車、玩具和飛機(jī)上的阻燃劑。而且,如果你很喜歡白镴制的馬克杯和餐具散發(fā)的溫暖柔和的銀色光芒,這也要多謝銻:大多數(shù)白镴制品都包含有錫、銅和銻。

要論“搞怪”,很少有元素比得過鎵:這是一種相對(duì)來說比較柔軟、“亮閃閃”的金屬,目前廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)和制藥領(lǐng)域。

但在過去數(shù)年內(nèi),原子序數(shù)為31的鎵元素一直是魔術(shù)師手中理想的道具。當(dāng)溫度比室溫高一點(diǎn)時(shí),其就會(huì)融化,因此,由鎵制成的湯匙看起來跟普通湯匙無異,但當(dāng)其落入熱水中時(shí),立刻就會(huì)融化,消失無蹤。另外,即使將一個(gè)由鎵制成的湯匙長時(shí)間握在手中,也會(huì)滴滴答答落下一片金屬雨,讓不明所以的看客嘆為觀止,大呼神奇。

碲是一種銀白色的金屬,最初在坦桑尼亞被人們發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在常被用在太陽能電池板、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)芯片和可重寫光盤中。碲的名字源自拉丁文“tellus”,意為“土地”。

大多數(shù)專家認(rèn)為,原子序數(shù)為52的碲具有溫和的毒性,不過,目前還沒有人遭受碲嚴(yán)重傷害的報(bào)告。如何識(shí)別某人是否已經(jīng)接觸到了高濃度的碲呢?當(dāng)他們的身體對(duì)碲化物進(jìn)行代謝時(shí),呼出的氣體會(huì)有一種類似咖喱的辛辣味道。

喬納森·濟(jì)慈在美國《連線》雜志中寫道:“囤積黃金的是自由主義者;開采比特幣的則是書呆子。真正富有冒險(xiǎn)精神的發(fā)明家,尤其是對(duì)元素周期表新加入的一些陌生元素感興趣的人,應(yīng)該考慮囤積一些更稀少且昂貴的新奇元素?!?/p>

其中,位居罕見且昂貴元素排行榜高位的就有鏑,原子序數(shù)為66的這種元素的名字源自希臘語“dysprositos”,意為“難以獲得”。

電動(dòng)機(jī),尤其是電動(dòng)汽車和風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)使用的電動(dòng)機(jī)極需這種柔軟的金屬材料,有鑒于此,美國能源部也將其列入了綠色經(jīng)濟(jì)所需關(guān)鍵材料的清單上。

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