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100年后,有哪些元素可能会消失?

原标题:100年后,有哪些元素可能会消失?

本文转自“科研圈”:100年后,有哪些元素可能会消失?

撰文:David Cole-Hamilton

来源:原理(ID:principle1687)

我们周围所有的一切,都是由90种能自然产生的化学元素组成的,这是一个多么值得惊叹的事实。

1869年,德米特里·门捷列夫将当时已知的63种元素整理排序,发表了他的第一版元素周期表。那一年,美国内战刚刚结束,德国即将统一,托尔斯泰出版了《战争与和平》,苏伊士运河开通。

在这150年间,已知的元素已多达118种,但在自然界中出现的只有90种,其余的几乎都是近几十年来在实验室中通过核反应人工制成的超重物质,它们会迅速衰变为一种或多种自然元素。

从这些自然元素在元素周期表中的位置,我们就能立即了解它们的许多性质。为了纪念元素周期表诞生150周年,联合国教科文组织(UNESCO )宣布:2019年将是国际化学元素周期表年

作为庆祝活动的一部分,欧洲化学学会发布了一个全新版本的元素周期表(上图)。他们根据美国化学家William Sheehan在上世纪70年代提出的一个初步想法,将元素周期表重新绘制了一遍,让每种元素所占有的面积大小代表它在对数尺度上的丰度。这样做的目的在于传达一个引人注目的信息——可持续发展

在新的表格中,每个不同的区域都用不同的颜色编码,颜色代表着与这一元素相对应的脆弱性。在大多数情况下,元素并不会消失,但随着我们持续的使用,它们会被消耗殆尽,而且难以复原。

1. 颜色的分类

用红色标记的元素表示的是,对这些元素的消耗将极大地降低它们在未来100年或更短的时间内的可利用性——这些元素有,氦(He)、银(Ag)、碲(Te)、镓(Ga)、锗(Ge)、锶(Sr)、钇(Y)、锌(Zn)、铟(In)、砷(As)、铪(Hf)和钽(Ta)

举几个例子:氦被用来冷却核磁共振扫描仪中的磁铁,也被用以稀释深海潜水所需的氧气;核反应堆中重要的控制棒使用铪;锶盐被添加到烟花里,绽放出鲜艳的红色;钇是照相机镜头的组成成分,它使得镜头抗冲击并耐热,除此之外它还被用于激光和合金里;镓被用来制作高质量的镜子、发光二极管和太阳能电池。

在新元素周期表上标以橙色和黄色的区域表示的是,对这些元素的增量使用将会出现可预见的问题。绿色区域意味着这些元素有足够的来源,比如氧(O)、氢(H)、铝(Al)、钙(Ca)等元素。

(Sn)、钽(Ta)、钨(W)和金(Au)这四种元素被涂成黑色,因为它们通常来自冲突矿产;也就是说,人们发动战争来争夺出产这些矿产所在的矿山的所有权。它们都可以拥有被更合乎道德地开采方式,因此,标记为黑色的目的是提醒生产商必须仔细追踪这些矿产的来源,以确保人们不会因为提供这些矿产而死亡。

2. 智能手机短缺

在90种元素中,有31种带有智能手机的标志,这表示它们都被包含在手机设备当中。这31种元素包括所有四种冲突矿产的元素,另外六种的预计使用寿命不超过100年。

让我们以表格中被涂成红色的铟为例,每块触摸屏都含有一层透明的氧化铟锡(ITO)导电层。这里面含有大量但经过高度分散的铟。铟是锌制造中所产生的副产品,但它的储量仅够维持20年左右。之后,价格将开始迅速上涨,除非我们采取有效措施保护现有储藏。

保护铟储藏地三种主要可能性是:替换、回收或减少使用。人们正在为寻找在地球上储量丰富的元素作为替代材料付出巨大的努力。从使用过的屏幕当中回收铟是可能的,并处于尝试中。但是,当看着这张元素周期表,懂得了许多元素的珍贵时,我们是否还能理所当然地每两年左右就换一次手机呢?

目前,仅在英国,每个月的手机交易量就超过100万部,欧洲为1000万部,美国为1200万部。在发达国家交易的手机中,许多都会流通到发展中国家。这样做的最初目的是为了再利用,但最终,大多会被扔进垃圾填埋场,又或者被用来在非常恶劣的条件下提取出其中的一些元素,让其他的元素仍然留在酸性溶液中。这就是手机里的元素如何被逐渐消耗掉的原因。

我们交易的手机数量可能会大幅减少,因此对铟等储量有限的资源的需求也会随之减少。在这种情况下,苹果最近出现的盈利预警(部分原因是消费者更换iPhone的频率略有下降)至少是一种进步的迹象。

但正如新版本的元素周期表所强调的,我们必须尽我们所能去保护和回收这些构成了这个丰富奇妙的世界的90种珍贵元素。如果不更严肃认真地对待这些问题,那么我们现在认为理所当然的许多物品和技术,可能在几代以后的人看来是来自一个更富足的时代的遗物,或者变成只有富人才能得到的稀罕物件。

原文标题为“Periodic table: new version warns of elements that are endangered”,首发于2019年1月24日的TheConversation。原文链接:https://theconversation.com/periodic-table-new-version-warns-of-elements-that-are-endangered-110377。中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。

本文转载自公众号“原理”(ID:principle1687)返回搜狐,查看更多

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