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鹵族元素中的砹,含量十億億億分之一,科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)它的?

 艾伯史密斯 2021-04-08

砹(At、ài、85號(hào)元素),是地殼中含量極低的化學(xué)元素之一,據(jù)估計(jì),在任何時(shí)候,地殼中的砹元素加起來不會(huì)超過50克,含量只有十億億億分之一,門捷列夫在19世紀(jì)就預(yù)言了砹的存在,但是直到半個(gè)世紀(jì)后,科學(xué)家才在實(shí)驗(yàn)室里制造出砹。

元素周期表中的ⅦA族元素又叫做鹵族元素,包括了氟、氯、溴、碘、砹……,鹵族元素可以和許多金屬元素形成無機(jī)鹽,我們吃的食鹽主要成分就是氯化鈉(NaCl)。砹作為第五個(gè)鹵族元素,擁有和其他鹵族元素相似的化學(xué)性質(zhì),但是金屬性比碘強(qiáng),活波性比碘低。

砹擁有20多種同位素,而且所有同位素都具有很強(qiáng)的放射性,其中砹-210的半衰期最長,為8.3小時(shí),甚至砹本身強(qiáng)烈的放射性會(huì)產(chǎn)生大量的熱,足以把自身完全蒸發(fā)掉,這就導(dǎo)致砹元素很難在自然界中聚集起來,也就沒人見過砹是什么顏色的,但是根據(jù)鹵族元素顏色逐漸加深的規(guī)律,我們可以推測(cè)砹很可能是黑色固體。

自然界中的砹,均是由天然放射性元素衰變而來,比如鐳在衰變時(shí),有概率產(chǎn)生砹-218,而砹-218的半衰期只有2秒鐘,釷和錒在自發(fā)衰變時(shí),也能產(chǎn)生砹元素。

砹元素的半衰期都很短,這使得科學(xué)家尋找砹的經(jīng)歷非常曲折,在1931年,美國一位科學(xué)家宣稱發(fā)現(xiàn)了85號(hào)元素,但是后來他的檢測(cè)方法被證明是錯(cuò)誤的。直到1940年,意大利科學(xué)家埃米利奧·吉諾·塞格雷,使用回旋加速器讓氦原子核撞擊鉍209,才首次發(fā)現(xiàn)了85號(hào)元素砹。

由于砹的半衰期很短,所以自然界中砹不可能聚集起來,據(jù)估計(jì),地殼中所有的砹加起來,大約也就30克不到,其含量為十億億億分之一,是一種極其稀少的化學(xué)元素。

砹雖然稀少,但是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域卻有著大用途,砹元素本身對(duì)人體是沒有毒的,但是衰變時(shí)產(chǎn)生的輻射會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生傷害,其中砹-211的半衰期為7.2小時(shí),有著和碘類似的性質(zhì),能被人體甲狀腺吸收,這被用于診斷甲狀腺癥狀代替碘-131,砹-211產(chǎn)生的輻射比碘-131小。

由于砹-211不能長期儲(chǔ)存,所以需要砹-211時(shí)只能臨時(shí)制造,利用α粒子轟擊鉍-209,就能制備砹-211。

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