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部分元素100年内或消失 手机触屏材料只够用20年

来源:长江日报

作者:

2019-02-09 08:10:02

2019年是化学元素周期表问世150周年,但欧洲化学学会近日发布的一张“扭曲”元素周期表提醒人们:有一些元素由于人类过度使用正面临消失的危险,可能“再过不到100年,我们就很难获得它们”。

“元素周期表有着无穷的魅力。更奇妙的是,它的有效运用,还对我们的日常生活有大大帮助!”4日,北京化学会秘书长、北京师范大学化学学院副教授孙根班接受长江日报记者采访时说,“通过元素周期表,我们能解开一个个不为人知的科学秘密,比如,炼金术士、稀土争夺战、宇宙爆炸、核辐射等。”

喝酒多了为什么会犯困?白血病患者为什么增多?

化学元素周期表里找答案

元素周期表由1869年俄国科学家门捷列夫首创。2006年,美国国家实验室合成了118号超重元素,补全了元素周期表中前七族元素的最后一环。

孙根班介绍,元素周期表是元素周期律用表格表达的具体形式,它反映元素原子的内部结构和它们之间相互联系的规律。周期表中同一横列元素构成一个周期,同一纵行的元素称“族”。根据元素周期表可以推测各种元素的原子结构以及元素及其化合物性质的递变规律。

“当年,门捷列夫根据元素周期表,经过综合推测,成功地预言未知元素及其化合物的性质。现在,科学家利用元素周期表,有效地指导寻找制取半导体、催化剂、化学农药、新型材料的元素及化合物。”孙根班告诉长江日报记者,元素周期表还与普通人日常生活息息相关。

比如,近些年,关于白血病的增多,人们不知其原因。其实用化学元素就可以简单明了地表达出来:人体一旦摄入放射性锶,就无异于把一个放射源安在了血液工厂隔壁,时间长了,生产红细胞与白细胞的造血细胞发生癌变,就易引发白血病。所以一旦核泄漏,人们最该担心的就是防止白血病的发病。

还比如,喝酒多了会犯困,那是因为酒精里的氯离子激活了大脑中让人犯困的神经元;女生好的发质要归功于硫元素;要想骨骼强壮,光补充钙不够,还要补充镁,因为钙、镁的比例失衡,骨密度会下降,还易引发心肌梗塞;眼药水的防腐剂通常选择硼,因为它不刺激眼角膜,却有抑制细菌繁殖的效果……

手机和计算机正在威胁表中的元素

部分元素只够再用20年

欧洲化学学会近期发布了一份新元素周期表,用“扭曲”的方式显示了地球上90种自然元素相对丰富或稀缺的储量。每种元素在周期表上所占面积的大小,呈现出元素的稀缺程度。

这张“扭曲”的元素周期表显示,氧,作为地球上储量最丰富的元素,不会面临枯竭,但铟,用于制造手机和计算机触屏,有“濒危”风险。

据了解,游离态的铟是一种银白色金属,其在地壳中分布少而稀散。有专家表示,如果人类按目前使用习惯,每隔几年就丢掉旧电脑和旧手机,“铟的储量只够再用20年”。

此外,元素氦也面临“濒危”风险。氦本是宇宙中储量第二丰富的元素,但在地球上,由于人类放飞太多氦气球,剩下的氦可能只够再用几十年。专家们由此呼吁,不要再放氦气球。

“部分重元素可能会因为衰减放出能力而变成轻质元素,那么将会有一些元素由于人类的过度使用而消失。”孙根班说,由于随着原子序数的增大,元素的稳定性越来越差,半衰期也变得更短。这些元素的性质注定不会很稳定,如何利用这些元素,让它们的存在有意义,而不只是单纯地增加元素周期表的长度,这可能才是最重要的问题。

他表示,随着人类科技水平的不断发展,或许人类还会人工合成未来的121号、122号元素,甚至开启元素周期表的“第九周期”,都是非常有可能的。

科学家正在努力开展119号元素合成

即将150岁,元素周期表仍在“添丁”

“元素周期表的规则看似复杂,其实非常简单。每个元素好似一个个活跃的有着独特个性的人,元素与元素之间也存在着丝丝联系。”孙根班介绍,按照2016年修订的新版元素周期表,目前已知118种元素,其中90种自然存在,另28种由人工合成。

人工合成元素是指人工合成的许多自然界中不存在的元素,其作用是大大扩展了元素周期表的范围。

“人工合成元素有部分如砹、锝等元素,是先合成,后在自然界发现的,且自然界存量极少。但大多数人工合成元素还没有在自然界发现,也不能说‘元素都是自然存在’,大部分的人工合成元素可能是自然界原本不存在的,或者是截至目前没有在自然界中发现。”孙根班说。

那么,元素周期表是“无穷无尽”的吗,还是会被“填满”?答案或许是否定的,当然也有可能是肯定。

孙根班表示,目前,元素周期表中的前七族元素(1~118号元素)已经补全,包括了地球上存在的所有元素;而超铀元素的半衰期非常不稳定,绝大部分在自然界中不存在,只能由人工合成。“目前科学家正在努力开展119号元素合成,一旦被确认,将会开启第八周期元素,元素周期表仍在努力‘添丁’”。

一个新元素被纳入化学元素周期表中不是件简单的事。孙根班表示,能够进入元素周期表的元素不管是自然存在的还是人工合成的,首先应是能够相对稳定存在,其次必须是非元素同位素,具有不同的质子数,就可以进入元素周期表。

2019年是门捷列夫发现周期表的150周年。联合国教科文组织于2018年决定将2019年定为“国际化学元素周期表年”,以表彰化学元素周期表的重要性。

孙根班告诉长江日报记者,今年将会有很多活动来庆祝元素周期表150岁的生日,中国化学会专门创建了“国际化学元素周期表年”中文网站,并将举办各种主题庆祝活动,以希望大家关注元素周期表的重要作用,认识元素周期表的神秘。

[责任编辑:杨凡、杜小康]

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