“瀕危”化學(xué)元素，且用且珍惜

趙君鵬

1869年3月，俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫發(fā)表了第一張?jiān)刂芷诒怼Ｋ尚〉酱蟮嘏帕辛水?dāng)時(shí)人類已知的63種化學(xué)元素原子的質(zhì)量，將化學(xué)性質(zhì)相似的元素放在同一縱行，使化學(xué)元素構(gòu)成了一個(gè)完整的體系。2016年，新修訂的化學(xué)元素周期表中共有118種化學(xué)元素，其中有90種元素是自然存在的，有28種元素是人工合成的。

2019年，是第一張化學(xué)元素周期表發(fā)表150周年。為紀(jì)念這座科學(xué)發(fā)展史上的里程碑，聯(lián)合國(guó)將2019年命名為“化學(xué)元素周期表國(guó)際年”。近日，歐洲化學(xué)學(xué)會(huì)制作的一張與眾不同的化學(xué)元素周期表，引發(fā)了眾多關(guān)注。在這張化學(xué)元素周期表中，每種元素所占的面積不同，自然界儲(chǔ)量越豐富的元素所占面積越大，反之，面積越小，所以整體看來(lái)，周期表是扭曲的，類似畢加索風(fēng)格的繪畫(huà)。

為什么要制作這樣一張化學(xué)元素周期表呢？歐洲化學(xué)學(xué)會(huì)的意圖是想通過(guò)這張表反映出自然存在元素的稀缺程度。也就是說(shuō)，制作這張表的初衷不是為了好玩，而是為了提醒人們合理利用自然資源。這張化學(xué)元素周期表顯示，氧、氫、鋁、鈣的儲(chǔ)量豐富，沒(méi)有枯竭的風(fēng)險(xiǎn)，但是由于人類的過(guò)度使用，一些化學(xué)元素，比如氦、銦、釔等可能在一百年內(nèi)用盡。

雖然氦氣在整個(gè)宇宙中比重較大，和氫氣一樣是宇宙中最早的化學(xué)元素，但研究顯示，地球上的氦氣主要存在于天然氣體和放射性礦石中，而大氣層中，氦氣占比很低，只有5.2萬(wàn)分之一。由于氦氣的比重輕，并且最不活潑，所以被廣泛地應(yīng)用到氣球中。氦氣球比氫氣球安全，不易爆炸，這是眾所周知的事情，但是放飛的氦氣球會(huì)把氦氣直接釋放到大氣當(dāng)中，最終這些氦氣會(huì)離開(kāi)地球，飄散到宇宙中去。與之相比，雖然磁共振掃描儀需要用氦氣來(lái)冷卻磁鐵，深海潛水需要用到氦氣來(lái)稀釋氧氣，但它們是循環(huán)使用的。

現(xiàn)在的電子設(shè)備更新?lián)Q代過(guò)于頻繁，英國(guó)人每個(gè)月要淘汰一百萬(wàn)部智能手機(jī)，美國(guó)人每個(gè)月要更換一千二百萬(wàn)部手機(jī)，觸屏電腦的更換率同樣驚人。制造智能手機(jī)時(shí)，需要用到30種化學(xué)元素，其中17種由于過(guò)度使用，在未來(lái)一百年內(nèi)可能會(huì)消失，比如銦元素。氧化銦錫在制作觸屏和液晶顯示器時(shí)必不可少，但是在自然界中，銦是游離態(tài)的，在地殼中的分布少而散。如果按照現(xiàn)在更換電子產(chǎn)品的速度，銦的儲(chǔ)量只夠使用二十年，而且根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署估計(jì)，目前手機(jī)中銦元素的回收率還不足1%。

在歷史上長(zhǎng)期擔(dān)當(dāng)貨幣職能的銀，也是“瀕危”元素。銀在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗膶?dǎo)電性、傳熱性和反光性在所有金屬中是最好的，但是其儲(chǔ)量有限。此外，“瀕危”的化學(xué)元素還有制作超導(dǎo)體、超合金及照相機(jī)鏡頭所用的釔、能讓煙花和信號(hào)彈發(fā)出耀眼紅光的鍶、核反應(yīng)堆中燃料棒和火箭推進(jìn)器用到的鉿，以及在半導(dǎo)體、光纖通信、太陽(yáng)能電池生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域必不可少的鍺，還有在制造合金、防金屬腐蝕時(shí)用到的鋅及電子工業(yè)和空間技術(shù)方面的戰(zhàn)略資源——鉭等。

西漢文學(xué)家賈誼在《論積貯疏》一文中說(shuō)：“生之有時(shí)，而用之亡度，則物力必屈。”意思是說(shuō)，沒(méi)有節(jié)制地使用，勢(shì)必導(dǎo)致物資緊張。變?yōu)椤盀l危物種”的化學(xué)元素也提示我們，必須大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，對(duì)自然資源低開(kāi)采、高利用，而且不要頻繁地更換手機(jī)或電子產(chǎn)品。