宇宙特殊元素——鑭系與錒系,它們為何具有如此重要的戰略價值?

2020-10-03 科技走向未來

按照現代科學體系的化學理論,鑭系元素與錒系元素在元素周期表中的地位極為特殊,它們都屬於金屬元素但各自單獨一欄,性質與其他元素也迥然不同,化學性質比較活潑。正因如此,他們的作為一種礦物資源具有極為重要的戰略價值,我們有必要對此簡單了解一下。

一、元素都屬於稀土元素

說到鑭系元素可能許多人感到陌生,但是說到稀土元素就有很多人多少了解一點了。沒錯!他們基本上是同一種東西,不過稀土元素還是不完全等同於鑭系元素的。

鑭系元素是指元素周期表中第57號元素鑭到71號元素鑥15種元素的統稱。稀土元素除了這15種外,還要加上(Sc)、釔(Y)。其中,La(鑭)、Ce(鈰)、Pr(鐠)、Nd(釹) 、Pm(鉕) 、Sm(釤) 、Eu(銪)等7種稱為輕稀土;Gd (釓) 、Tb (鋱) 、Dy (鏑) 、Ho (鈥) 、Er (鉺) 、Tm (銩) 、Yb (鐿) 、Lu(鑥)、鈧(Sc)、釔(Y)稱為重稀土。它們的化學性質相似,單獨組成一個系列,在元素周期表中佔有特殊位置。

稀土元素之所以珍稀,不僅因為儲量稀少、不可再生、分離提純和加工難度較大,更因為其廣泛應用於農業、工業、軍事等行業,是新材料製造的重要依託和關係尖端國防技術開發的關鍵性資源,被稱為「萬能之土」。

根據美國地質調查局(USGS)數據,全球稀土總儲量約為1.4億噸,中國稀土儲量為4400萬噸,佔全球儲量的39%,中國承擔著世界上主要稀土供應國的角色。數據顯示,2017年中國稀土礦石產量為10.5萬噸,佔全球稀土供應量的81%。

二、錒系元素均為放射性元素

錒系元素(actinicles) 是周期系ⅢB族中原子序數為89~103的 15種化學元素的統稱。不過,如同鑭系元素類同,放射性元素也不完全等同於錒系元素。

鑭系元素包括錒、釷、鏷、鈾、錼、鈽、鋂、鋦、鉳、鉲、鑀、鐨、鍆、鍩、鐒等15種。放射性元素除了這15種外,還要加上元素周期表的104~109元素,鈾以後的原子序數為93~109的17 種元素我們稱為超鈾元素。其中,錒、釷、鏷、鈾、鈽等前6種元素存在於自然界中,其餘11種全部用人工合成。不過,事實上還不僅如此,近年來陸續發現的110~118元素的半衰期也很短,應該都屬於放射性元素,即89號元素以後的所有元素應該都是放射性元素。

按照高能物理學,放射性元素是能夠自發地從不穩定的原子核內部放出粒子或射線(如α射線、β射線、γ射線等),同時釋放出能量,最終衰變形成穩定的元素而停止放射的元素。這種性質稱為放射性,這一過程叫做放射性衰變。α 衰變和自發裂變是錒系元素的重要核特性。隨著原子序數的增大,半衰期依次縮短。以半衰期最長的同位素為例,鈾238的半衰期為4.468×109年,鉲251的半衰期為898年,鐒260的半衰期僅3分鐘。

放射性元素的重要意義不言而喻。已深入到人類物質生活的各個領域。核能的廣泛應用,工業、農業和醫學中使用的放射性標記化合物,考古、工業探傷、測井(石油)、食品加工和腫瘤治療所使用的某些放射源,等等。

作者不認同現代科學理論體系,但鑑於作為新文明理論的統一資訊理論也認為這些物質具有很特殊的意義,再考慮到現代社會已經形成了對此篤信不疑的信念,故暫時對此進行現代科學方式上的詮釋。

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    按照現代科學體系的化學理論,鑭系元素與錒系元素在元素周期表中的地位極為特殊,它們都屬於金屬元素,化學性質比較活潑,但各自獨成一族,性質與其他元素也迥然不同。一般來講,原子量越高的元素,其宇宙存量比例就越低, 故元素周期律也基本上是按照在宇宙存量比例由高到低排列的,鑭系元素與錒系元素基本都位於元素周期表的最後,因此而在宇宙中的存量比例極低。正因如此,他們的作為一種礦物資源具有極為重要的戰略價值,我們有必要對此簡單了解一下。
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