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宇宙元素家族的兴衰秘辛

已有 3051 次阅读 2017-5-6 10:39 |系统分类:科普集锦|关键词:元素 周期表 同位素 化学 科普

元素家族按其核内质子数的多寡论资排辈,每家的兄弟姊妹就是其同位素。如果来一次“人口”普查的话,能窥探各家难念的经,揭示其兴衰的历史秘辛,或许还能从大自然那里得到深奥的启示。

先从两头说起。

众所周知的氢是第一号家族,也是全宇宙保有量最多的元素,更是人体不可或缺的组成元素,它和氧的组合就是普通得不能再普通的水了。健在的仅俩:氕1H和氘2H。氘氚核聚变更被寄予未来能源之星的厚望。

铀家是现世可现用的序数最高,位居92号的重核家族。人类生活早已间接地与其发生关系:家喻户晓都在用的电力能源,很大一部分来自铀家老幺235U核裂变。它粉身碎骨既能造福人类,也能毁灭人类,所以要防止核武扩散。

再瞅一眼那些也许大自然原本就不愿创生的家族,可能由于它们个个都太重,大自然的基本粒子质子和中子不够用,即便造出来也大同小异,且与铀和钍的衰变产物雷同,故而没让他们投胎,被当作腐败的“大老虎”提前打掉了。

这些共有7个家族:镤Pu 91号,锕Ac 89号,镭Ra 88号,钫Fr 87号,氡Rn 86号,砹At 85号,钋Po 84号。

再说绝户的低序号家族。

很不幸,历史的漫漫长路上,岁月这个无情无义又无敌的杀手,干掉了两个家族:锝Tc 43号,以及钷Pm 61号。眼看这俩家的前后院邻居家家活得美滋滋的,我就深深替这两家惋惜!

其中最不幸的一家是Pm钷,盘古开天地后不到18年,这家就夭折了一半。另一个序号仅43的Tc锝家族,也只熬了410万年就夭折了一半。

锝元素在肿瘤治疗医学领域大有用途,可惜只能用昂贵的粒子对撞机人工合成,算是不得已的替天行道吧。

绝户的规律:序数都为奇数,两户相差18,尤其是核结构极不稳定。其实也可说没规律,死记43和61两号就行。

给人类的启迪:锝钷两家“血”的教训暗示我们,组建或发展壮大队伍的时候,一定不要让核心的强势成员恰好43或61个,最多也不要超过92(铀)个。否则激烈的内斗一定会导致分崩离析。

仅举3例:梁山好汉108将的大结局只能是垮掉;中共政治局委员数25人相当于稳定的独子锰家;还有人担心美国的加州会分裂出去,简直杞人忧天,殊不知50个州组成的合众国相当于超级稳定的锡大家!

幸好大自然虽然缺了锝,但并不缺德,剩下的元素家族,除了铀和钍之外,家家拿到了永垂不朽的保证书。

铀家基本半条命没有了,因为该家老大238U其半衰期45亿年,尽管老幺235U半衰期仅7亿年,但另外半条命那还要苟延一段时间。

地球的诞生至今已有45亿年了,据此可估算铀家老幺已经时日不多了,这就是为何裂变核燃料即将用罄的根本原因。

钍家族半命140亿年,据称宇宙奇点大爆炸已经过去140亿年,那就是说钍家的半边门已垮了。近年来,以钍代铀下一代核燃料的研究很火,但仍未进入商业阶段。

家丁最最旺的要数锡Sn 50号元素,兄弟姐妹10口健在,大家风范全宇宙独此一家:

112Sn、114Sn、115Sn、116Sn、117Sn、118Sn、119Sn、120Sn、122Sn、124Sn

这个锡家独受造物主垂青,堪称天然的宇宙核心家庭,天意要让锡大大万岁,万万岁

锡家尊为名门望族的理论自信在于:质子为中等偶数50,原子量中庸,介于最苗条的氢1H和最肥胖的铀238U之间,存在10个同位素的稳定谷。

锡的重要功效就是焊接,它是焊锡丝的主要成分。从下图元素周期表可见,锡稳居中央,是团结前后左右全部群众元素的枢纽。

从人生哲学上看,成功人士都学会了锡的焊接本领,将自己牢固地“焊接”于各种高价值的人际关系,和社会关系的网络中。尤其在中国,不会搞关系要么寸步难行,要么怀才不遇而终一事无成。


最后看看独子家庭有哪些:

铍Be 4号的9Be,氟F 9号的19F,钠Na 11号的23Na,铝Al 13号的27Al,磷P 15号的31P钪Sc 21号的45Sc,锰Mn 25号的55Mn,钴Co 29号59Co,砷As 33号的75As,钇Y 39号的89Y,铌Nb 41号的93Nb,铑Rh 45号的103Rh,碘I 53号的127I,铯Cs 55号133Cs,镨Pr 59号的141Pr,铽Tb 65号的159Tb,钬Ho 67号的165Ho,铥Tm 69号的169Tm,金Au 79号197Au,铋Bi 83号的209Bi,钍Th 90号的232Th

独子家族的起码规律:序数或质子数为奇数,中子数为偶数,但铍和钍例外。

还有不少二胎家族,与独子家族类似,都是“计划生育”的模范。

特定元素的稳定同位素个数在3至9之间,属于多子家族,且绝大部分质子数是偶数。我就不一一列举了,有兴趣的读者自己深挖。

给人类繁衍的启示:宇宙共有254种稳定核素,分布在80个元素家庭,每户平均254/80 = 3.2“口”,这暗示着人类社会推行独生子女是违背天意的,最好顺天意每家平均生育3.2名子女!

名字最变态的家族:51Sb,英文Antimony,意即跟钱过不去,怪不得中文是SB,再傻的人也爱钱啊!当然,假设有朝一日共产主义实现了,到那时金钱真的会成为粪土,这得另当别论。

名字最让人喜爱的是已经绝户的钷,英文Promethium,它代表的是给人类带来火种的希腊大神:普罗米修斯。该家的同位素,科学界研究得很不充分,我非常不满意。研究透了,说不定能给人类真的带来取之不尽的清洁能源呢!

我已经找好接替235U铀的新核能同位素,但已不靠裂变或聚变释放能量。它的核废料将无任何负面作用,对人体完全无害,可惜能量密度仅为铀的2%,约2000GJ/kg,可喜的是仍然至少达到常规化学反应的1至10万倍以上!且功率密度或可大过铀堆,理论上限23MW/kg。

该同位素肯定不会是储量很大的元素,且一定不会出自独子家族,在其家族内的丰度一般是垫底的,但分离难度比铀浓缩低的多。其实大自然早就钦定好了少数同位素可以用于核能,且一定不会让其轻易获取。可怜人类至今仅知道铀家的235U:其家族内丰度仅占0.7%,还要费老鼻子劲开动大量离心机阵列,才能与占99.3%的废材老大238U分离开来。

倒底是啥同位素?卖个关子,暂时不告诉你!一旦公开,作为下一个全球战略资源,势必极大冲击矿产资源的市场。




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