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世界上最貴的金屬 锎1克價(jià)值2700萬美元
2019-04-16 23:01:32 來源: 】【繁體

世界上最貴的金屬是锎。锎(英語:Californium)是一種放射性金屬元素,符號為Cf,原子序?yàn)?8。該元素是世界上最昂貴的元素,1克價(jià)值2700萬美元,是金子的65萬倍。锎屬于錒系元素,是第六個被人工合成出來的超鈾元素,自然界能自行產(chǎn)生的元素中質(zhì)量最高的,所有比锎更重的元素皆必須通過人工合成才能產(chǎn)生。伯克利加州大學(xué)于1950年以α粒子(氦-4離子)撞擊鋦,首次人工合成锎元素,因此該元素是以美國加利福尼亞州及加州大學(xué)命名的。下面就跟360常識網(wǎng)一起具體看看世界上最貴的金屬等相關(guān)內(nèi)容。

發(fā)現(xiàn)簡史

锎(臺灣、香港、澳門稱鉲)是一種人工合成的放射性化學(xué)元素,它的化學(xué)符號是Cf,它的原子序數(shù)是98,屬于錒系元素之一。

1950年2月9日前后,物理學(xué)家Stanley G.Thompson、Kenneth Street,Jr.、阿伯特·吉奧索及格倫·西奧多·西博格在伯克利加州大學(xué)首次發(fā)現(xiàn)了锎元素。锎是第六個被發(fā)現(xiàn)的超鈾元素。研究小組在1950年3月17日發(fā)布了該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。锎的拼音名稱是以美國的加利福尼亞州命名。該地是加利福尼亞大學(xué)柏克萊分校的所在州份

美國加州伯克利的1.5米直徑回旋加速器將α粒子(42He)加速至35 MeV能量,射向一微克大小的鋦-242目標(biāo),以此產(chǎn)生了锎-245(24598Cf)和一顆自由中子(n)。此次實(shí)驗(yàn)只產(chǎn)生了大約5千顆锎原子,半衰期為44分鐘。

該新元素以加州和加州大學(xué)命名。這和95至97號元素的命名方式有所不同。第95至97號元素是利用類似于對上的元素之命名方式而命名的。但是,98號元素以上的鏑(Dysprosium)的意思是“難取得”,所以研究人員決定打破此前的非正式命名常規(guī)。

愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室通過對钚目標(biāo)體進(jìn)行輻射,首次產(chǎn)生了重量可觀的锎元素,并于1954年發(fā)布了研究結(jié)果。產(chǎn)生的樣本中能夠觀察到锎-252的高自發(fā)裂變率。1958年,科學(xué)家首次對濃縮锎進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在對钚-239進(jìn)行中子輻射連續(xù)5年之后,科學(xué)家在樣本中發(fā)現(xiàn)了從锎-249到锎-252的各個同位素。兩年后的1960年,勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的Burris Cunningham和James Wallman把锎置于蒸汽與鹽酸中,第一次制成了锎的化合物——三氯化锎、氯氧化锎及氧化锎。

1960年代,位于美國田納西州橡樹嶺的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室利用其高通率同位素反應(yīng)爐(HFIR)產(chǎn)生了少量的锎。到1995年為止,HFIR的實(shí)際锎年產(chǎn)量為500毫克。在《英美共同防御協(xié)約》下英國向美國提供的钚元素曾用于制造锎。

美國原子能協(xié)會在1970年代初起向工業(yè)及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)銷售锎-252同位素,每微克價(jià)格為10美元,從1970至1990年每年一共售出150微克锎-252。Haire和Baybarz于1974年用鑭金屬還原了氧化锎(III),首次制成數(shù)微克重、厚度小于1微米的锎金屬薄片。

礦藏分布

地球上有著極少量的锎,主要出現(xiàn)在含鈾量很高的鈾礦中。鈾在捕獲中子之后進(jìn)行β衰變,從而形成锎。在使用锎進(jìn)行探礦或醫(yī)學(xué)治療的設(shè)施附近也可以發(fā)現(xiàn)锎。锎不易溶于水,但會黏附在泥土上,所以泥土中锎的濃度可以比泥土粒子周圍的水高出500倍。1980年之前大氣層核試驗(yàn)的輻射落塵散落在環(huán)境中,其中含有少量的锎。從空氣中采得的核爆輻射落塵中曾被發(fā)現(xiàn)含有質(zhì)量數(shù)為249、252、253和254的锎同位素。

科學(xué)家曾認(rèn)為超新星會產(chǎn)生锎,因?yàn)槌滦俏镔|(zhì)的衰變符合Cf的60天半衰期。不過,之后的研究未能探測到锎譜線,人們也一般認(rèn)為超新星的光變曲線是符合鎳-56的特征的。

物理性質(zhì)

同位素:同位素有245Cf到254Cf。最穩(wěn)定的同位素是251Cf,半衰期是898年。發(fā)現(xiàn):1950年3月17日,美國的湯普森(S.G.Thompson)、小斯特里特(K.Street Jr.)、喬索(A.Chiorso)和西博格(G.T.Seaporg)發(fā)現(xiàn)了锎。用回旋加速器加速的氦離子轟擊242Cm,幾乎和锫同時發(fā)現(xiàn)。

性質(zhì):熔點(diǎn)900℃。金屬锎十分容易揮發(fā),在1100~1200℃范圍中能蒸餾出來;瘜W(xué)性質(zhì)活潑,與其他+3價(jià)錒系元素相似。有水溶性的硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物和過氯酸鹽;它的氟化物、草酸鹽、氫氧化物在水溶液中沉淀。利用耙子同位素和轟擊粒子的種種組合,已發(fā)現(xiàn)了幾種锎的同位素:246Cf、249Cf、251Cf、252Cf、254Cf等。251Cf半衰期為900年;249Cf半衰期為360年;252Cf半衰期為2.64年;254Cf半衰期為64天。

由氦同位素轟擊鋦可得到微量的锎。锎的同位素有從237Cf到256Cf。锎-251是最穩(wěn)定的同位素,它的半衰期有898年。

雖然锎-251是最穩(wěn)定的同位素,但是最有商業(yè)價(jià)值的卻是锎-252。锎-252大部分都是用來檢測飛機(jī)行李內(nèi)是否有爆裂物存在。

锎是一種銀白色的錒系金屬,熔點(diǎn)為900±30°C,估計(jì)的沸點(diǎn)為1745°C。處于純金屬態(tài)時,锎是具延展性的,可以用刀片輕易切開。在真空狀態(tài)下的锎金屬到了300°C以上時便會氣化。在51K(三20°C)以下的锎金屬具鐵磁性或亞鐵磁性,在48至66 K時具反鐵磁性,而在160 K(ㄢ10°C)以上時具順磁性。它與鑭系元素能夠形成合金,但人們對其所知甚少。

在一個大氣壓力下,锎有兩種晶體結(jié)構(gòu):在900°C以下為雙層六方密排結(jié)構(gòu)(稱α型),此時密度為15.10 g/cm;而另一種面心立方結(jié)構(gòu)(β型)則在900°C以上出現(xiàn),密度為8.74 g/cm。在48GPa的壓力下,锎的晶體結(jié)構(gòu)會由β型轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌N正交晶系結(jié)構(gòu)。這是由于锎原子中的5f電子在此壓力下會變成離域電子,這些自由電子夠參與鍵結(jié)的形成。

物質(zhì)的體積模量指的是該物質(zhì)抗衡均勻壓力的強(qiáng)度。锎的體積模量為50±5 GPa,這與三價(jià)的鑭系金屬相似,但比一些常見的金屬低(如鋁:70 GPa)。

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