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不知道为什么又没来得及讲光谱系和放射系元素 呜呜

那现在就由我来讲一下关于剩下的元素的故事吧

光谱系

002 He及其他稀气

稀有气体,因为化学性质过于稳定(一般条件下基本无法反应),且N2本身也挺稳定的,所以一般的化学分析手段下它们都藏在了N2背后,没有被发现。

第一个发现的是002,1868年两拨人在太阳上发现了一条黄色光谱线,但是只见其光不见其物,所以也没有得到确认。而且,单个未知的元素,不符合元素周期律。

稀气实物被发现要等到1894年,一个叫瑞利的强迫症化学家发现空气中的N2和分解化合物产生的N2的密度有微妙的不同(约千分之一),但是仍然不知道为什么。到了1898年左右,一个叫做拉姆塞的化学家进行了一个简单的大工程——把空气中的气体组分液化而一个个分离出来,一下子揪出了所有的稀有气体组分。它们自成一族,对元素周期律进行了补充而非挑战,证明了门捷列夫理论的正确性。

关于稀气的用途,我个人最喜欢的是霓虹灯,这是以它们通电会发光的性质制造的。其实就是把高压稀有气体装在管子里然后通电,不同的稀气会发出不同的光,在科学楼一楼的周期表可以看,其中010 Ne的光是最强的,霓虹灯的英文Neon 其实就是来自于元素氖的英文名。

037 Rb和055 Cs

\自古红蓝出cp/

这两位是光谱分析法发现的第一和第二个元素。

1860年左右,一个叫本生的人发明了可以看焰色反应的本生灯。还有一个更加重要的东西是分光镜,好像是夫朗和费发明的,我忘了。反正就是分光镜很重要。为什么分光镜很重要呢?请允许我从头开始讲。

大家都知道焰色反应。每种元素烧出来都会产生特殊的颜色,这些颜色是由很多条特殊的光线调配出的。每种元素发出的光线都不一样,相当于一个认定元素身份的二维码,而分光镜就是可以把焰色分开变成一条条独立的光线的装置。有了它,就可以“扫码鉴定元素”,如果出现和已知的光线都不同的波长,还能说明这是一种新元素。

然后本生和他的合作伙伴基尔霍夫有了这个重要的仪器,就用它来分很多常见东西的光谱,比如说…矿泉水。关键是这矿泉水里面还真分出来了新元素,一条新的红光谱线就是Rb(以红色命名),一条新的蓝光谱线就是Cs(以天蓝色命名)。

这就是我说这两个元素是自古红蓝出cp的原因。至于它们的特殊性质和用途…

1.它们是金属性最强的金属,放在水中会造成超强爆炸的那种。同时它们的熔点也很低,玻封用热水加热一下或者手捂或者等到夏天就会化掉,冷却条件合适的话会产生很漂亮的鱼骨结晶。Cs的单质略带金黄色,非常漂亮。

2.原子钟。Cs原子钟被用作“秒”的定义,极其精确。Rb原子钟比较小,没那么精确但是也很好用。当然,还有别的元素也能做原子钟(好像北斗卫星里面用了氢原子钟),都非常精确。

3.光电器件。因为Cs极其容易失去电子,光照就会失去电子,所以以此制成光传感器之类的器件。

3A的几位:049In 081Tl

这两位也是光谱发现的元素,也是颜色命名的。049是以靛蓝色命名,而081是一个春日女神的名字,取自她的光谱线的嫩芽般的绿色。

这两位的发现时间也很接近,但是性质上有一个致命的不同——049和同族的其他人一样基本上可以说没毒,081是全周期表最毒的稳定元素之一(我不知道谁是最毒的,但是081中毒是很恐怖的而且长期不被发现。幸好是有解药的,我记得是普鲁士蓝,比无解的神经毒素二甲基汞稍微好点。)曾经有一个很有名的疯子就是以081投毒出名,可惜我忘了他名字了。如果说080Hg是那种令人望而生畏的蒙面杀手,081就是那种看上去就像在你身边的变态——她看上去开朗活泼,没有什么威胁性,你认不出她什么时候就会举起电锯把你割成两半。(现在大家已经不会这么觉得了,因为她最终还是成了通缉犯——你买不到这种危险品了。)

049单质非常之软,是碱金属以外最软的金属。因为我们很难找到机会切割碱金属,所以可以搞一块In在手里揉搓,体验蹂躏金属的快感(?)(其实它比橡皮硬一点)081就别想了,你搞不到的。

这两位现在基本上是在半导体工业中使用的。值得注意的是,049是一种战略资源,她可以制造一种叫ITO的材料,这是目前液晶显示屏不可或缺的组分。081也有一些特殊的用途,当然对于这种有毒元素人们一向是能不用就不用的。

剩下的一些元素:稀散人和稀土人

031Ga、021Sc和032Ge

031也是3A人。发现比049和081更晚,在1875年。关于031的事情我在013那边有写过,也是容易变成液态的金属。熔点稍高于Cs,但是优点在于不会爆炸(Cs会自燃)。

关于她的第二个故事和门捷列夫有关。

在大概1868年吧,老门提出了他伟大的元素周期律理论,并且预测了类铝(031)、类硅(032)和类硼(021,其实不咋类)的存在,对于各项性质可以说是很精准地预测了。

1875年,一个布瓦博德朗(勒科克,我之前在稀土那边提过,名字意为公鸡)根据紫色的光谱线抓到了一个031,然后把实验测得的各项性质发表了出来,结果实践获得的真理竟然被老门怀疑了,老门说“这东西就是我的类铝,它的密度比这个高,你再提纯一下”。按理说老门都没见过这东西,他竟然大胆狂言,关键是……他的狂言居然对了。后来进一步实验发现031的密度确实比较大,再怎么狼人的实验化学家都干不过搞理论的预言家老门,所有人开始对老门的元素周期律刮目相看。

顺便一说,031的名字意为高卢(布瓦博德朗是法国人,用这个名字纪念祖国本来没什么大问题),因为高卢还有公鸡的意思,有人认为这家伙其实是用自己的名字命名元素。有点扯啊,这说法

之后呢,021在1879年发现,032在1886年发现,再两次证明了老门是真的预言家。

——但人生不是狼人杀游戏,老门也做过错误的预言。他之前认为以太是一种元素,还认为太阳里面有一个比氢还要轻的元素(其实太阳里的确有东西,前面提到的氦,但是它并没有比氢还要轻。)碰到当时还没填多少的镧系元素的大坑,老门的预言也一无所获(不过总的来说稀土方面并不是一无所获,毕竟021也是稀土)。当时的元素周期律实际上只是个没有更深层的理论基础的经验规则。

关于021吧,它的性质和别的稀土也不太一样,它不是任何时候都出现在稀土矿物中的。一般来说,所有的稀土元素都是从专门的矿物中提炼出来的。对于021,它的含量在所有稀土里面排第四(总共17个),但是价格却几乎是其中最高的,因为在单纯的稀土矿石中提炼出来的Sc并不多。021还出现在锌矿钛矿铁矿等一系列不同矿石中,但含量都很低,所以从这些矿石中提取她更不现实。

她的命名是来自于斯堪地纳维亚半岛,好的,又是一个地名。

032是另一种半导体材料。毕竟是类硅,所以性质和用途上都和014Si有很大的联系,遗憾的是她含量比较少,价格比硅硅贵很多,所以应用比上可制芯片下可隆胸(?)的硅硅少太多了,只能成为一个专业领域才用得到的陪衬品。

但以前…不是这样的。

最开始的晶体管(二极管那种东西,半导体工业的基础)就是032的,而014当时太难提纯了,暂时没有用到。最开始的集成电路(芯片的前身)也是032的。

人们抛弃032,可能是因为一个错误的领导。一个叫肖克利的人,晶体管的发明者之一(尽管某本书上说他那时候只是领导,事情都是他手下的两个人做的),开了一个晶体管公司,当时就是用032,但是他终究是搞发明而不是搞商业的,他的公司手下有一批优秀的人才受不了他,一起跳槽了,并且推出了014晶体管。对于014晶体管的研究起先是受肖克利打压的。(这是我现在正在写的一篇小说的情节来源)

后来那群人才各自建立了自己的产业,在这个地方形成了科技产业的集聚,那个地方就是硅谷——它本来说不定可以叫锗谷的。只有032受伤的世界达成了

她的命名来自于德国,好的,又是一个地名。19世纪下半叶的元素的名字,除了那几种颜色,别的基本上都是地名。人们真没有想象力,我想要Chickenum啊!(?)

关于剩下的使用光谱发现或者辅助发现的稀土,我之前已经有阐述了。其实我还想再多讲点的,但我真的已经很偏心她们了啦x

从此,所有稳定元素都发现完毕。(其实还有两位,它们的发现历程倒是和放射有关系,就算到放射系里面吧。)

元素周期表之所以还能继续扩展下去,要感谢一个化学家——居里夫人。

放射系

084Po和088Ra,以及其他阴区元素(84—89、91)

我们已知的放射性元素有090Th和092U,这两种元素放射性相对不算强,所以可以一直存在。

而084—089和091这7种天然放射性元素,都是这两位衰变的中间产物。它们的放射性远大于母体090和092,天然含量极低(其实092本体的含量也算不上高)。所以要搞出来它们,太难了。

居里夫人是第一个探寻这个片区的化学家,她把084和088领了回去,虽然是意识到这两种元素的放射性才发现的它们,但使用的提取方法还是分析化学的方法。辛苦了,居里夫人。

之后被发现的是089Ac(1899)和086Rn(1900)。值得注意的是,稀有气体的大部队是1898年发现的,086作为放射性稀气是1900年的,只晚了两年。基本上没掉队呢。

091Pa是1913年发现的,它的名字意为“089的前身”,因为它可以衰变为089。其实091的半衰期更长,含量也更高些。

在某个时点之前,人们把不同的同位素认成了不同的元素,所以19世纪末20世纪初“发现的元素”一度非常多。现在人们不那么算了。

二战前美国人曾经认为放射性是治疗一切的灵丹妙药,088成了明星。可是现在人们对放射性却避之不及——你想喝核废水吗.jpg

085和087比较成问题,在发现它们之前,我先插播两个稳定元素。

072Hf和075Re

在1920年左右,有一个叫莫斯利的化学家,在人们发现原子核之后,提出了原子序数——他发现原子序数就是原子核内的质子数,可以用X光测定。

然后人们拿已知的元素测,发现此时从001到092只缺了6个没发现了,缺失的序号是043/061/072/075/085/087。从此,全世界的化学家开始寻找这6个序数。

找072的人受到元素周期律的指引,认为它和040Zr相似。所以人们在040那边找072,很快就发现了。072是以哥本哈根命名的,又是地名。

找075的人比较惨,因为预测和075相似的043好巧不巧也没发现。1917年左右有个日本人说自己发现了043,以日本(还是地名)命名为Np(现在093叫Np,这是不同的元素)后来Np被质疑性质不对,日本人只能撤回发现宣言。后来人们发现那个日本人发现的Np其实是075——现在被称为075的元素Re是1925年发现的,日本人反而早一点呢。Re是以莱茵河命名的,又是地名。

从此,所有稳定元素终于全部被发现。

043、061、085、087

剩下的这4个号码,人们是再也找不到了。043和061都是放射性元素,天然来源只有092的裂变,但是092天然裂变也不容易,于是这两个可以说基本不存在。085不在正常衰变链里面,也很难产生,而087半衰期实在太短了,只有22分钟。

所以人们把它们制造出来了。

人们拥有了自信,人们想,人们既然可以制造出新的元素,能不能获得092以上的序号呢?

答案是可以。从此,093-118被陆续制造出来,其中094在二战中还产生了突出贡献(指原子弹)。前半段基本上是美国人制造的,后面大多是俄国人的,其中亚洲科学家也参与了这个大工程——113Nh是日本人发现的,据说中国人也有参与,日本人终于完成了他们用自己的国家命名元素的夙愿。有名字的元素装满了7个周期。制造出很多人造元素的格伦·西伯格获得了自己命名的元素(106Sg),他的继任者阿尔伯特·吉奥索也在为此努力。

这里才是我们旅程的终点,或许,是另一个起点。

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