钍
在地壳中钍的储量比锡(50)还要高——几乎达到锡的3倍。钍的储量也比铀(92)高3倍以上,这就是人们付出极大的努力(也就是数十亿美元)来研究开发可持续的以钍为基础的核动力反应堆的原因。钍是丰富的,但那只是在研究人员创造出令元素收藏家垂涎的巨大库存的优质钍金属之后的事情。
钍的丰富储量导致的一个结果是,在许多年里对它的利用完全是在化学性质方面,而全然不顾它具有放射性这一事实。直到最近,氧化钍还被用在野营汽灯的灯头纱罩中,当它被煤油火焰加热时会发出明亮的光。许多种别的氧化物用起来也有同样的效果,但氧化钍的价格低廉,并且在很长时间里人们并没有发现氧化钍的低度辐射会造成什么问题,甚至现在依然能买到含钍的钨(74)焊条,它含有2%的钍,有助于产生电弧。
有一种含有相当剂量的镭(88)和钍,并于1932年被最终叫停的称为“镭补”(Radithor)的所谓健康饮料曾经广为流行,那是一种冒牌的放射性医疗产品。埃本·拜尔斯(Eben Byers(1880-1932),美国实业家。他在饮用了1400瓶“镭补”之后下颌发生脱落并随后死于镭辐射。在他死后,人们发现他的脑壳和大脑中有许多空洞)是一个富裕的花花公子式的实业家,他每天饮用三瓶Radithor。关于他的死,华尔街日报的头条报道说“直到他的下颌脱落之前,那种镭药水都良好地起着作用”。这一事故推动了美国食品药品管理局加强对化枚品和医疗设备的控制,但这还不是关于钍的最为奇怪的故事。
在第二次世界大战激战正酣时,同盟国的情报部门由于发现以下情报而惊慌失措:一个叫奥厄公司的德国军火承包商从被占领的巴黎的一家公司中没收了库存量巨大的钍并将它运回德国。为同盟国研究原子弹的核科学家意识到,如果德国人已经认识到了他们需要钍,那他们在原子弹计划上ー定走了很远了。事实上德国原子弹计划的进度着实可怜。而奥厄公司的秘密计划则是在战后开发一种新品牌的含钍牙膏——他们希望它和含镭牙膏一样普及,而为了这个计划他们必须确保手头有足够的钍。
但是,从来没人对镤做过类似的计划。
镤
镤是最后一个天然存在的化学元素,这着实惹恼了元素收藏家。和砹(85)、钫(87)、锕(89)等元素不同,镤的半衰期相当长——32788年,这使得它虽然危险,但是在良好的衬铅展示柜中炫耀一大块还是完全实际的。然而,这种可望而不可及的状况更加令人沮丧。
在20世纪60年代,总共收集了大约125克镤并分配给想要研究它的潜在用途的几个实验室。情况显然不是很好,因为时至今日还没有发现它有什么用途。
镤最先是以它的极为短命的同位素镤-234的形态(半衰期为1.17分钟)在1913年为卡西米尔・法杨思(Kasimir Fajans(1887-1975),波兰裔美国化学家)和O.H.戈林发现的。寿命更长的同位素镤-231在1918年由弗雷德里克・索迪(Frederick Soddy(1877-1956),英国化学家。他抱憾终身是因为同位素的发现导致了的原子弹出现)和约翰・克兰斯顿在苏格兰、奥托・哈恩和莉泽·迈特纳(Lise Meitner(1878-1968),德国化学家;Otto Hahn(1879-1968),德国物理学家)在德国分别独立发现。我们将会在第109号元素钅麦那一部分更详细地介绍奥拓・哈恩和莉泽・迈特纳,但是我们之所以能够谈论不同的同位素就要归功于另一个团队的一位成员——弗雷德里克・索迪。
索迪发现,同一种元素的不同原子可能拥有不同的质量,并为这一发现抱憾终身。
元素定义为其原子核中拥有特定数目的质子的物质(该质子数就是原子序数,在各种类型的元素周期表中都可以看到)。但是,所有的原子核(1H除外)在含有质子的同时还含有一群中子。同种元素的每一个同位素拥有相同数目的质子,但是拥有不同数目的中子。例如,同位素镤-234含有91个质子(镤是第91号元素)和143个中子(234-91=143)。而同位素镤-231含有91个质子,但只含有140个中子。
中子的数目对原子的化学行为没有实际影响,但对原子核稳定性的影响却是至为关键的。没有适当数目中子的原子核是不稳定的,并且最终会飞散开去,这就称为放射性衰变。
原子衰变(称为核裂变)的时候释放出巨大的能量——这种能量就是核电站或者原子弹的基础。弗雷德里克・索迪认识到用这种方法能够产生多么巨大的能量,并且开始劝诫说,人类现在可以期待一个清洁且美丽的无限能量的前景。但当看到了第一次世界大战中科学家是如何帮助血腥大屠杀之后,他转身离开了核科学,并且开始警告人们继续研究核科学的可怕后果。
虽然核科学已然不能给他带来任何快乐,他还是活着看到了最坏的噩梦:1945年8月6日,一颗叫做“小男孩”的原子弹落在了日本的广岛市。
那颗炸弹是用铀制造的。