每種元素只要一克,集齊元素周期表要多少錢呢?現(xiàn)實(shí)中可不可能做到呢?:在古代的時(shí)候限于人們的認(rèn)識(shí),一些哲學(xué)家認(rèn)為萬物是由金木水火土等幾種元素組成;瘜W(xué)發(fā)
在古代的時(shí)候限于人們的認(rèn)識(shí),一些哲學(xué)家認(rèn)為萬物是由金木水火土等幾種元素組成;瘜W(xué)發(fā)展起來后,人們才逐漸認(rèn)識(shí)到,組成萬物的元素遠(yuǎn)不止四五種。目前元素周期表已經(jīng)排到了118位,并且還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)張。
元素周期表中有很多常見的元素,也有不常見的;有價(jià)值連城的,也有無足輕重的。若是有收藏家想把每種元素都收集一克,能不能做到呢?需要花費(fèi)多少錢呢?
常見的元素很容易收集,即使是金、鈀、鉑等貴金屬也是很容易收集。難以收集的是那些比金、鉑更加貴重的金屬,有的制造成本能夠達(dá)到每克數(shù)億美元。
元素周期表上94號(hào)之后的元素都是人工合成的,它們往往具有放射性,有些半衰期很短。制造那些元素本來就需要強(qiáng)大的重離子對(duì)撞機(jī),并且能夠制造出來的數(shù)量非常少。有些元素或者某個(gè)元素的同位素往往只是在重離子對(duì)撞機(jī)里轉(zhuǎn)瞬即逝,科學(xué)家們根本不能測量它們的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度等物理信息,更何談收集一克這樣的物質(zhì)了。比如98號(hào)元素锎,每克的制造成本超過1億人民幣。
锎還不是最貴的,87號(hào)鈁元素雖然不是人造的,但是在自然界中的含量極少。鈁也有衰變性,并且半衰期只有大約22分鐘,這在天然元素中屬于很短的。經(jīng)過數(shù)十億年的滄桑,地球中的鈁已經(jīng)所剩無幾,這是鈁昂貴的根本原因。有信息顯示一克鈁的制造成本能夠高達(dá)10億美元。
即使是有資金支持的實(shí)驗(yàn)室,也難以有能力將元素周期表中的所有元素每種收集一克,更何況是普通的收藏家了。而且,元素周期表還要繼續(xù)擴(kuò)軍,個(gè)人收藏家還是不要有這樣的想法了。
辦不到,比爾蓋茨曾經(jīng)就嘗試過,他的辦公室就有一面元素墻,但即便比爾蓋茨是世界首富,他也沒有收集到所有的元素,因?yàn)橛械脑貛в袠O強(qiáng)的放射性,對(duì)人類的傷害實(shí)在太大了。
所以比爾蓋茨的這面元素墻只有實(shí)體元素,至于比爾蓋茨到底花了多少錢不清楚,但這里有幾個(gè)數(shù)據(jù)僅供參考,元素周期表當(dāng)中有的元素很便宜,例如像錳,氬,鈰,鐵,鋁等。
這些元素的價(jià)格只有每千克幾塊錢到幾十塊錢不等,所以收集這些元素并不難,但一旦涉及到那些比較稀有的元素,其價(jià)格就不是普通人可以承受的。
舉個(gè)例子好了,鉑金很多人都聽說過,那么鉑這種元素的價(jià)格,每公斤大約在20萬到50萬之間,然后還有75號(hào)元素錸,錸元素是一種非常穩(wěn)定的元素,它的價(jià)格達(dá)到了每千克25萬到120萬人民幣之間。
另外寶石當(dāng)中有一種元素叫做銠,這種元素的價(jià)格也不菲,每千克約為50萬到250萬之間,那么普通人想要收集這幾種元素,沒有幾套房是辦不到的。
最后目前最貴的元素是98號(hào)元素锎(kai),一千克的锎元素需要2000億人民幣才能買到,所以集齊元素周期表這個(gè)事,別說普通人辦不到,就是像比爾蓋茨那樣的人也難,畢竟這位大佬再有錢,他也不敢接觸那些放射性的元素.......
有些元素價(jià)格相當(dāng)昂貴,昂貴的你根本無法想象的,還有一些元素,它的半衰期相當(dāng)短,甚至轉(zhuǎn)瞬即逝,所以有些東西不是錢的事。
網(wǎng)上隨便一搜,都能找到很多元素集齊元素周期表的玩家,在玻璃櫥窗后按周期表的排列,非常震撼,但只要各位仔細(xì)看一看,大致也就到鈾元素為頂級(jí)了,那么從理論上來看,如果不惜一切代價(jià)的話,能集齊元素周期表嗎?
關(guān)于元素發(fā)現(xiàn)的歷史我們就不瞎扯淡了,估計(jì)大家都心里有點(diǎn)B數(shù),差不多可以這樣理解,煉金術(shù)是現(xiàn)代化學(xué)的開始,而化學(xué)則是發(fā)現(xiàn)元素的開始,是不是很有趣哈,煉金術(shù)居然還是鼻祖!
原子是元素參加化學(xué)反應(yīng)最小的單位,所以元素之間的差別就是原子屬性的差異,金元素和鐵元素之間的差別就是它們一個(gè)是金原子,另一個(gè)是鐵原子,那么同樣都是最小的反應(yīng)單位,兩者的區(qū)別到底是什么呢?
金原子
所以決定元素類型的關(guān)鍵是質(zhì)子數(shù)量的差異,而中子數(shù)多少呢還會(huì)決定元素的同位素性質(zhì),它還可能造成元素的不穩(wěn)定性而導(dǎo)致衰變,但因其衰變也不只是中子數(shù),質(zhì)子數(shù)也很關(guān)鍵。當(dāng)然也不要忘了電子,不過電子排布卻不會(huì)影響元素屬性,只是會(huì)影響元素的化學(xué)性質(zhì)。
那么,元素是無限的嗎?
我們了解了質(zhì)子數(shù)決定序號(hào),中子數(shù)改變同位素,那么是不是可以無限疊加成幾千號(hào)的元素呢?其實(shí)不行,因?yàn)橘|(zhì)子和質(zhì)子之間是通過強(qiáng)力結(jié)合起來的,它的作用范圍要求非常高,而質(zhì)子到帶正電,除了強(qiáng)力的吸引之外,電磁力是排斥的,而且電磁力可以無限疊加,因此質(zhì)子摞多了就需要中子來協(xié)調(diào)一下!
但中子多了也不穩(wěn)定,所以這些元素中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)結(jié)合起來穩(wěn)定的就是穩(wěn)定元素帶,而超出在這條線兩側(cè)都不穩(wěn),而在質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為幻數(shù),或者二者取值均為幻數(shù)時(shí),原子核會(huì)顯示出較高的穩(wěn)定性。什么是幻數(shù)呢?就是原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)在某個(gè)特定值時(shí)會(huì)表現(xiàn)特別穩(wěn)定。
已知的幻數(shù)有2、8、20、28、50、82、126,當(dāng)然126還不確定是否存在,也不知道是否有這號(hào)元素,只是從理論上來看它是穩(wěn)定的!自然界廣泛存在的氦、氧、鈣、鎳、錫、鉛元素的質(zhì)子或中子數(shù)分別與2到82的幻數(shù)相對(duì)應(yīng),所以這些元素都很穩(wěn)定。而質(zhì)子數(shù)82、中子數(shù)126的鉛同位素208Pb,就具有雙幻數(shù),顯得異常穩(wěn)定!
有了上面這些知識(shí)的鋪墊,我們就可以來一本正經(jīng)的胡說八道一下了,看看能不能集齊元素周期表,到底需要多少錢!
從1號(hào)氫元素到92號(hào)鈾元素,自然界中盡管含量不一,價(jià)值也有高低,但只要舍得花錢,肯定能搞到的,那么在這些元素中哪個(gè)最貴呢?
這還用問,肯定是黃金啦!其實(shí)還真不是,它只能說是貴金屬,而不是最貴的金屬,比如它就比不上稀有金屬銠(45號(hào))、鑭(57號(hào))、镥(71號(hào)),這些金屬的價(jià)格已經(jīng)超過了600元/克,而9月21日的紐約黃金買入價(jià)不過419.28/克!
國際黃金價(jià)格
而鈧(21號(hào))大概就超過了2000元/克,鈾(92號(hào))則在2000-3000元/克,死命貴的钚(94號(hào))(自然界痕量,都會(huì)人工制造)則超過2萬元/克,這個(gè)價(jià)格是不是讓人咋舌?
其實(shí)還遠(yuǎn)不至此,還有貴到超級(jí)離譜的,因?yàn)轱矗?8號(hào)元素)的價(jià)格無法估量,1950年在加州大學(xué)用α粒子撞擊鋦96號(hào))得到了锎元素,而數(shù)量則僅僅是幾千個(gè)锎原子而已,如果要算一克價(jià)格的話,估計(jì)千萬美元也不夠!
那么用錢就能買到所有元素嗎?
未必,比如上文中92號(hào)以后的元素都是會(huì)衰變的,簡單的說它現(xiàn)在是這種元素,但過一陣子后就不是這種元素了,這是不是很要命?不過這些元素問題還不是特別大,因?yàn)樗鼈兊陌胨テ谝膊皇翘貏e短,還是具有一些時(shí)間!
超鈾元素的半衰期
在锎元素時(shí)還有900年半衰期,其實(shí)也足夠我們展示了,但繼續(xù)往上,锿元素就很不幸了,只有276天,只有就只有一半了,然后再....再....就快消失不見了!
云室中的鈾衰變
到了104號(hào)就有點(diǎn)過分了,只有一分鐘,再往后越來越過分40秒,0.9秒,然后再是毫秒級(jí)別,算了吧,再有錢也折騰不起,買回來還沒到家就衰變成其他元素了!所以從這個(gè)角度來說,再有錢也買不到元素周期表的所有元素。
一般來說如果集滿92號(hào)鈾元素之前的所有元素,那必定是齊了,極其稀有的估計(jì)也只能裝裱下了,你可以告訴大家這個(gè)里面含有幾個(gè)锎原子,反正誰都無法證偽那里沒有!
到目前為止,科學(xué)家一共發(fā)現(xiàn)了118中化學(xué)元素,其中有94種存在與地球上。很多人都有收集的愛好。那么每種元素只要一克,集齊元素周期表中的所有元素需要多少錢呢?現(xiàn)實(shí)中能不能做到呢?
圖示:化學(xué)元素周期表
怎么說呢?要想集齊化學(xué)元素周期表中的化學(xué)元素,需要具備兩個(gè)基本的條件。那兩個(gè)條件呢?一個(gè)是興趣。我們要對(duì)這些化學(xué)元素非常的感興趣,不然收集它們干什么呢?這個(gè)條件我就滿足了。第二個(gè)條件比較硬核。那就是你必須得有錢,而且是像比爾蓋茨那樣非常有錢。因?yàn)橛行┗瘜W(xué)元素價(jià)格是非常昂貴的。貴的我們已經(jīng)超出了我們的想象。當(dāng)然了,像比爾蓋茨這樣的富豪就無所謂了。因?yàn)樗呀?jīng)算是集齊了化學(xué)元素周期表中的元素了。
圖示:比爾蓋茨和他的化學(xué)元素墻
那么如果每種元素只要一克,集齊整個(gè)化學(xué)元素周期表需要多少錢呢?參考了一些相關(guān)的資料,咱們來計(jì)算一下吧。
氫是化學(xué)元素周期表中的第一個(gè)元素。氫氣是密度最小的氣體,它的密度是0.089克/升。一升氫氣的價(jià)格是2.5元。這樣的話1克氫氣就是大約11.24升。所以1克氫氣的價(jià)格是28元。
接下來是氦。一升氦氣的價(jià)格是28元。那么1克氦氣就是8升,價(jià)格是224元。
圖示:比爾蓋茨的的化學(xué)元素墻
化學(xué)元素周期表中的第三種元素鋰是一種金屬元素。一克鋰的價(jià)格是0.6元。第四種元素鈹一克價(jià)格是6元。第五種是硼,價(jià)格很便宜,一克0.026元也就不到3分錢。第六種是碳元素。碳元素的單質(zhì)有兩種同素異形體。一種是石墨,一種是鉆石。鉆石的價(jià)格就貴大了。如果按石墨算的話,一克碳只有4厘。接下來是空氣中最多的氮?dú)夂脱鯕狻K鼈円豢说膬r(jià)格分別是:氮?dú)?元,氧氣5.75元。
到這里我們收集每種元素收集一克總共花了大約273.35元。大家是不是覺得花這些錢還行吧,不算是很多。由于元素周期表中元素太多了,咱們不一一列舉了,挑一些價(jià)格昂貴的“有代表性”的說一下?赐昴憔蜁(huì)發(fā)現(xiàn),前面花的這2百多塊錢根本就不叫錢。
圖示:鉆石和石墨都是碳元素
首先是我們熟知的金元素。今年的黃金價(jià)格一度長到了430多元。黃金算是貴金屬了,但是有些金屬可比黃金貴多了。例如,銩是存在于稀土中個(gè)金屬元素。2005年,純度為99%的金屬銩價(jià)格為一克477元。钚和鈾這兩種放射性元素大家應(yīng)該很熟悉。它們是制造原子彈的材料。一克钚的價(jià)格為45430元,一克鈾的價(jià)格為102171元。
圖示:化學(xué)元素
世界上最昂貴的元素是哪一種呢?是锎元素。它的價(jià)格為一克1.84億元。這樣算下來沒有幾個(gè)億是集不齊一整套的化學(xué)元素的。不過有些元素即使你有錢也沒有勇氣收集的。因?yàn)檫@些元素放射性元素對(duì)人體的危害極大。
圖示:含有锎的礦石
因此,即使是比爾蓋茨這樣的收集化學(xué)元素的超級(jí)玩家有些元素也是空著的。
元素周期表中的元素太多,篇幅有限這里就不一一列舉了。改天在詳細(xì)整理做一期視頻和大家分享一下。喜歡的朋友可以關(guān)注一下兔斯基聊科學(xué)。
很高興能回答您提出的問題。
現(xiàn)在的化學(xué)元素周期表,是在俄國科學(xué)家門捷列夫1869年創(chuàng)立的元素周期表雛形基礎(chǔ)上不斷發(fā)展起來的,門捷列夫把當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的63種化學(xué)元素,按照原子量的大小,以一定的規(guī)律進(jìn)行排列,把具有相似化學(xué)性質(zhì)的元素放在一列,奠定了周期表的框架。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和人們認(rèn)知水平的提高,很多新的化學(xué)元素被陸續(xù)發(fā)現(xiàn),周期表也在原來的基礎(chǔ)上逐漸拓展和豐富。目前,元素周期表內(nèi)的元素已經(jīng)增加到118個(gè),相信未來還會(huì)繼續(xù)增加新的成員。
這118個(gè)元素,性質(zhì)迥異,存在形式多樣,有的分布廣泛,有的要靠人工合成。按照題主的意思,如果每種元素都收集1克,能不能做到呢?
前世界首富比爾蓋茨的家里就有按照化學(xué)元素周期表排列的展示柜,除了放射性元素外,其它的元素都以實(shí)體的形式進(jìn)行了收集。因?yàn)榉派湫栽囟季哂蟹派湫,?duì)人的身體健康會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響,甚至危及生命,而有的元素人工合成能力太低,成本太高而且有價(jià)無市,所以即使比爾蓋茨也無法完全把元素周期表的所有元素都完成收集,哪怕只有1克。
比如用來制作原子彈的92號(hào)元素鈾,個(gè)人擁有屬于非法,它每克的價(jià)格大約為10萬人民幣。
98號(hào)元素锎,全球每年合成能力僅為0.5克,每克價(jià)格1.9億人民幣,是目前可以標(biāo)注出價(jià)格的元素中最貴的。
再比如87號(hào)元素鈁,是金屬性最強(qiáng)的元素,在自然界中的單質(zhì)含量不會(huì)超過3克,人工合成難度太大,全球年合成量微之又微,而且不能合成純鈁,價(jià)格簡直是無價(jià),每克初步估計(jì)怎么也得60億人民幣吧。
所以,要想把每種元素都收集起來,即使世界首富也無法做到,再先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)也無法做到,必須要有巨量的資金做保障,而且有的根本不是用錢能夠解決的。
俄國化學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律,在提出元素周期表的時(shí)候,門捷列夫就曾預(yù)測宇宙中應(yīng)該存在118種元素,現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn),自然界中天然存在的元素只有94種。
原子序數(shù)大于94的元素,理論上在宇宙中是存在的,但是它們的放射性都強(qiáng),半衰期也很短,以至于不能穩(wěn)定存在太久的時(shí)間就衰變了。古人曾經(jīng)癡迷于煉金術(shù),其實(shí)他們不知道的是石頭和金子的原子組成完全是不一樣的,所以用化學(xué)方法石頭永遠(yuǎn)無法變成金子,但是在今天,我們可以說有能力讓石頭變成金子,甚至是只要可以的話,一切物質(zhì)都有可能變成金子。
上圖:煉金術(shù)
在自然界中,原子序數(shù)94號(hào)以上的元素,都是人工合成的,既然是人工合成的,而且還是利用粒子對(duì)撞機(jī)合成的,可想而知的是,它的造價(jià)一定非常驚人。其實(shí)吧,即使是由同一種元素構(gòu)成的物質(zhì),它也有不同的結(jié)構(gòu),形成的物質(zhì),其物理性質(zhì)有很大的不同,至于說價(jià)格的話,那么是差異很大的,這就是同素異構(gòu)體了,最典型的恐怕就是石墨以及金剛石了,金剛石也就是鉆石的原型,價(jià)格根據(jù)重量、光澤、設(shè)計(jì)感等有所不同。
鉆石是按照克拉賣的,一克拉等于0.2克,一般1克拉上好的鉆石得好幾萬到一二十萬不等,如果是一克的話估計(jì)價(jià)格得翻好多倍。 不過嘛,你可以按照所有的元素單質(zhì)中最便宜的夠買,所以呢,在前94號(hào)元素中,除了金元素和銫元素等少數(shù)幾種元素單質(zhì)價(jià)格稍微高一點(diǎn)(其實(shí)也不算太高,金屬銫便宜的幾百塊一克也是可以買到的),其余的基本上不需要花太多的錢。那么集齊自然界中的所有元素的難題,就集中在人工合成元素這個(gè)上面了。
在古代,受限于人類的認(rèn)知,中國人認(rèn)為世界上的所有物質(zhì)都是由金木水火土組成的,但是在今天,人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了300多種核素,以及自然界中天然存在的94種元素。元素周期表中的很多元素是我們所常見的,但是也有很多并不常見,俗話說物以稀為貴,更稀少的東西,其價(jià)格往往也更高。一般說來,金單質(zhì)的價(jià)格跟那些極其稀有的元素比起來,真的算是便宜的。
隨便舉一個(gè)例子,就拿第九十八號(hào)元素Cf來說,它是人工合成的,每一克的造價(jià)高達(dá)1億元人民幣。而這還不如算貴的,更貴一點(diǎn)的,比如說第87號(hào)元素Fr,它雖然在自然界中也有存在,但是數(shù)量極其微少,而且它也是一種容易衰變的物質(zhì),也正因?yàn)榇耍圃煲豢薋r的造價(jià)可想而知,有信息顯示一克Fr的造價(jià)可以高達(dá)10億美元。
其實(shí)吧,上面列舉的幾種昂貴的元素,沒有個(gè)幾百億的家產(chǎn)的話,恐怕真是買不來,但是吧,還有一些元素單質(zhì),哪怕是你想買,那也買不了,因?yàn)樵谧匀唤缰袎焊蜎]有一克這種元素。畢竟你要知道很多的高放射性元素都是在實(shí)驗(yàn)室中合成的,而原子序數(shù)越大的話,那么這些物質(zhì)也就越來越不穩(wěn)定。例如第98號(hào)元素的半衰期為470年,而到了第110號(hào)元素,其半衰期只有8.6毫秒,它們只能存在于實(shí)驗(yàn)室中,而且眨眼即逝。
上圖:人工合成元素原理之一
一般而言,人工合成新元素的方法無外乎兩種,一種是把鈾-238放在核反應(yīng)堆中長時(shí)間照射,等它自己吸收中子,然后再衰變成為質(zhì)子數(shù)超過鈾的元素,但是到了100號(hào)以上的元素,這種方法就行不通了。那就是利用高速的重離子轟擊靶原子,靶原子和重原子擊碎之后,共同融合成為一個(gè)新的元素。但是吧,這種方式的有效碰撞率實(shí)在是有限,所以一般都只能合成極少量的元素,另外由于有些元素的半衰期實(shí)在是太短了,所以地球上恐怕都沒有一克可以賣給你的。
放射性元素、稀有元素、活躍性元素,很難搞到、很難保存。私下以為,個(gè)人能力是無法做到這些事的。
不要說收齊這么多的元素。就是把元素周期表上面那一是118個(gè)字認(rèn)全的都不容易。
有多少人全部認(rèn)識(shí)。
我就說一個(gè),锎的價(jià)格大概每公斤接近兩千億,大概一克是兩億嘛,最重要的是年產(chǎn)量全球才半克,誰賣給你?
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