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世界上最贵的金属 锎1克价值2700万美元
2022-09-18

世界上最贵的金属是锎。锎(英语:Californium)是一种放射性金属元素,符号为Cf,原子序为98。该元素是世界上最昂贵的元素,1克价值2700万美元,是金子的65万倍。锎属于锕系元素,是第六个被人工合成出来的超铀元素,自然界能自行产生的元素中质量最高的,所有比锎更重的元素皆必须通过人工合成才能产生。伯克利加州大学于1950年以α粒子(氦-4离子)撞击锔,首次人工合成锎元素,因此该元素是以美国加利福尼亚州及加州大学命名的。下面就跟360常识网一起具体看看世界上最贵的金属等相关内容。

发现简史

锎(台湾、香港、澳门称鉲)是一种人工合成的放射性化学元素,它的化学符号是Cf,它的原子序数是98,属于锕系元素之一。

1950年2月9日前后,物理学家StanleyG.Thompson、KennethStreet,Jr.、阿伯特·吉奥索及格伦·西奥多·西博格在伯克利加州大学首次发现了锎元素。锎是第六个被发现的超铀元素。研究小组在1950年3月17日发布了该项发现。锎的拼音名称是以美国的加利福尼亚州命名。该地是加利福尼亚大学柏克莱分校的所在州份

美国加州伯克利的1.5米直径回旋加速器将α粒子(42He)加速至35MeV能量,射向一微克大小的锔-242目标,以此产生了锎-245(24598Cf)和一颗自由中子(n)。此次实验只产生了大约5千颗锎原子,半衰期为44分钟。

该新元素以加州和加州大学命名。这和95至97号元素的命名方式有所不同。第95至97号元素是利用类似于对上的元素之命名方式而命名的。但是,98号元素以上的镝(Dysprosium)的意思是“难取得”,所以研究人员决定打破此前的非正式命名常规。

爱达荷国家实验室通过对钚目标体进行辐射,首次产生了重量可观的锎元素,并于1954年发布了研究结果。产生的样本中能够观察到锎-252的高自发裂变率。1958年,科学家首次对浓缩锎进行了实验。在对钚-239进行中子辐射连续5年之后,科学家在样本中发现了从锎-249到锎-252的各个同位素。两年后的1960年,劳伦斯伯克利国家实验室的BurrisCunningham和JamesWallman把锎置于蒸汽与盐酸中,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,位于美国田纳西州橡树岭的橡树岭国家实验室利用其高通率同位素反应炉(HFIR)产生了少量的锎。到1995年为止,HFIR的实际锎年产量为500毫克。在《英美共同防御协约》下英国向美国提供的钚元素曾用于制造锎。

美国原子能协会在1970年代初起向工业及学术机构销售锎-252同位素,每微克价格为10美元,从1970至1990年每年一共售出150微克锎-252。Haire和Baybarz于1974年用镧金属还原了氧化锎(III),首次制成数微克重、厚度小于1微米的锎金属薄片。

矿藏分布

地球上有着极少量的锎,主要出现在含铀量很高的铀矿中。铀在捕获中子之后进行β衰变,从而形成锎。在使用锎进行探矿或医学治疗的设施附近也可以发现锎。锎不易溶于水,但会黏附在泥土上,所以泥土中锎的浓度可以比泥土粒子周围的水高出500倍。1980年之前大气层核试验的辐射落尘散落在环境中,其中含有少量的锎。从空气中采得的核爆辐射落尘中曾被发现含有质量数为249、252、253和254的锎同位素。

科学家曾认为超新星会产生锎,因为超新星物质的衰变符合Cf的60天半衰期。不过,之后的研究未能探测到锎谱线,人们也一般认为超新星的光变曲线是符合镍-56的特征的。

物理性质

同位素:同位素有245Cf到254Cf。最稳定的同位素是251Cf,半衰期是898年。发现:1950年3月17日,美国的汤普森(S.G.Thompson)、小斯特里特(K.StreetJr.)、乔索(A.Chiorso)和西博格(G.T.Seaporg)发现了锎。用回旋加速器加速的氦离子轰击242Cm,几乎和锫同时发现。

性质:熔点900℃。金属锎十分容易挥发,在1100~1200℃范围中能蒸馏出来。化学性质活泼,与其他+3价锕系元素相似。有水溶性的硝酸盐、硫酸盐、氯化物和过氯酸盐;它的氟化物、草酸盐、氢氧化物在水溶液中沉淀。利用耙子同位素和轰击粒子的种种组合,已发现了几种锎的同位素:246Cf、249Cf、251Cf、252Cf、254Cf等。251Cf半衰期为900年;249Cf半衰期为360年;252Cf半衰期为2.64年;254Cf半衰期为64天。

由氦同位素轰击锔可得到微量的锎。锎的同位素有从237Cf到256Cf。锎-251是最稳定的同位素,它的半衰期有898年。

虽然锎-251是最稳定的同位素,但是最有商业价值的却是锎-252。锎-252大部分都是用来检测飞机行李内是否有爆裂物存在。

锎是一种银白色的锕系金属,熔点为900±30°C,估计的沸点为1745°C。处于纯金属态时,锎是具延展性的,可以用刀片轻易切开。在真空状态下的锎金属到了300°C以上时便会气化。在51K(三20°C)以下的锎金属具铁磁性或亚铁磁性,在48至66K时具反铁磁性,而在160K(ㄢ10°C)以上时具顺磁性。它与镧系元素能够形成合金,但人们对其所知甚少。

在一个大气压力下,锎有两种晶体结构:在900°C以下为双层六方密排结构(称α型),此时密度为15.10g/cm;而另一种面心立方结构(β型)则在900°C以上出现,密度为8.74g/cm。在48GPa的压力下,锎的晶体结构会由β型转变为第三种正交晶系结构。这是由于锎原子中的5f电子在此压力下会变成离域电子,这些自由电子够参与键结的形成。

物质的体积模量指的是该物质抗衡均匀压力的强度。锎的体积模量为50±5GPa,这与三价的镧系金属相似,但比一些常见的金属低(如铝:70GPa)。