【元素家族——連載121】來自北歐半島的元素

19世紀下半葉真是有機化學的黃金時期，無數的新發現在等待著有機化學家們，一樣又一樣的新型有機物被合成出來。相較之下，無機化學家們似乎沒什麼活干，戴維一鼓作氣發現了那麼多新元素，哪還有那麼多的新發現呢？

不過他們還是找到了一些新的研究方向，化學家們發現有一大類氧化物化學性質相類似，而且比較稀少，所以把這些氧化物稱為「稀土」，當時對稀土元素的研究成為一股熱潮。

【稀土元素在元素周期表中的位置，這伙兄弟們經常勾搭在一起，很難分開。一般來說，除了鑭系元素，鈧和釔也被認為屬於稀土元素家族。】

1868年，瑞士的馬里尼亞克在研究玫瑰紅色的鉺土，他通過分解硝酸鹽的方式，得到了一種不同於鉺土的白色氧化物，他將這種氧化物命名為鐿土，又一種新元素「鐿」被發現了！瑞典人聽聞馬利納克的新發現之後，重複了馬里尼亞克的實驗，測得鐿的原子量為167.46，跟馬里尼亞克測得的172.5有差距。

尼爾森敏銳地意識到這裡面有可能是什麼輕質的元素，他繼續提純鐿，發現鐿越純，原子量越低。讓鐿上了分光鏡以後，光譜中發現了一些新的吸收線，這就很明顯了，其中還有一種輕質的新元素。他用他祖國瑞典的所在地：斯堪的納維亞半島（Scandinavia）的名字來命名它：鈧（Scandium）。

【鈧的發現者：尼爾森。】

1879年，尼爾斯正式公布了自己的研究結果，在論文中，他提到了鈧鹽和氧化鈧的很多化學性質。雖然他沒有能給出鈧的精確原子量，也還不確定鈧在元素周期表中的位置，但這不妨礙尼爾斯被視為鈧的發現者。

尼爾森的同事克利夫提純了鈧土，並進一步了解了鈧的物理和化學性質。這時他們猛然發現，鈧就是十幾年前門捷列夫預言的「類硼」！

【一代大師：門捷列夫終於閃亮登場！談元素怎麼會沒有元素周期表發明者的身影？】

門捷列夫的神奇我們後面的篇章再說，這裡簡單介紹一下他在創造了元素周期表以後，還留下很多空格，他預言空格處就是新元素，在二價的鈣和四價的鈦之間，顯然應該存在一種未知的三價元素，他把它命名為「類硼」，並預言「類硼」的原子量是44。

十幾年以後，「類硼」終於現身，尼爾森和克利夫的發現證明了元素周期律的正確和門捷列夫的遠見卓識。

【門捷列夫給出的元素周期表，紅圈處是「類硼」，門捷列夫足不出戶，就預言了一大堆元素。】

鈧被發現之後，很長一段時間都沒什麼用處，一方面，它在地殼中只有5ppm，實在太少；另一方面，它的左鄰右里鈣和鈦都很有用，甚至它同一族的弟弟——鋁也是很好用的金屬，而且它們很豐富，沒有必要再去分析這麼稀少的新元素了；最重要的是，將鈧和一幫稀有元素兄弟們分離出來實在是太難的事情。所以，化學家們都懶得去將它提取出來，只是面對著鈧的氧化物下了一個結論：這裡面有一種新元素，然後就丟在一邊不管了。

【鈧資源的分布，烏克蘭、哈薩克和中國的儲量都比較大。】

一直到了1937年，鈧的金屬本色才初露崢嶸，科學家通過電解氯化鈧和鉀、鋰的混合物，終於得到了金屬鈧。這是一種柔軟的銀白色金屬，在空氣中很容易變暗，略帶淺黃色或粉紅色。

【鈧金屬。兩塊升華後結晶成樹枝狀，還有一塊加工後的正方體鈧金屬。】

1960年，99%的高純鈧被提取出來，還是沒發現有什麼大用。1971年，鈧鋁合金也被製造出來，這種合金可以提高鋁合金的高溫強度、結構穩定性、焊接性能和抗腐蝕性，最突出的亮點是可使合金的再結晶溫度提高150~200度，可避免高溫下長期工作時易產生的脆化現象。但是跟鈦鋁合金相比，鈧實在太貴，一般只有戰鬥機、太空梭和火箭等高端製造業才會使用。

在前蘇聯米格系列飛機中，鈧鋁合金就發揮過作用，米格-21和米格-29中都有這種合金的身影。

【米格-29，用鈧鋁合金做的。】

在上世紀80年代美國的「星球大戰計劃」中，也出現過鈧的身影，一種釓鈧鎵石榴石晶體被用於戰略防禦系統。

【1984年，歷史上最偉大的演員——里根正在宣讀星球大戰計劃。】

然而最終，科學家還是為這種稀有金屬找到了一個好的民用用途：鈧鈉燈。

在燈泡中充入碘化鈉和碘化鈧，加入鈧和鈉箔，高壓放電時，鈧離子和鈉離子就發出它們的特徵發射波長的光。鈉的特徵譜線是著名的雙黃線，而鈧的譜線為一系列的藍紫色光，正好跟鈉互補，整體發出的是白光。這種燈在我國被稱為第三代光源，非常適合用於戶外照明，在一些發達國家，這種燈早在80年代初就被廣泛使用了。

【鈧鈉燈。】