钫

克里斯•史密斯

本周，我们要寻找一种以法国命名的化学物质。但你需要非常好的视力，因为整个地球上只有不到一公斤的水。知道是什么了吗?Peter Wothers报道。

彼得Wothers

1929年，居里夫人聘请了一位刚刚获得合格资格的20岁技术员玛格丽特·凯瑟琳·佩里作为她的实验室助手。十年后，这位技艺高超的女子发现了这种备受追捧的元素钫．因此，她被鼓励去攻读学位，然后攻读博士学位。尽管她的母亲确信她会失败，但1946年3月佩里成功地捍卫了她关于87号元素的论文。16年后，她成为第一位当选法国科学院院士的女性，这一荣誉甚至没有授予她的导师居里夫人。

但是87号元素的故事开始得比它被发现的时间早得多——1939年。当门捷列夫在1869年首次提出他的元素周期表时，他为尚未发现但他预测应该存在的元素留下了空白。下面有一个这样的缺口铯这个位置后来被发现属于钫。

40多年后，有人提出，每个元素在周期表中都有一个唯一的编号位置，即它的原子序数。物理学家亨利·莫斯利(Henry Moseley)证明了“原子序数”的存在，并提出它代表原子核中带正电的质子数。一旦所有已知元素的原子序数被确定，周期表中明显少了7个元素氢原子序数为1铀92号。排在87号的钫是在自然界中发现的最后一种元素。

从它在表中的位置来看，87号元素显然是一种活性碱金属，是这个家族中最重的成员锂，钠，钾，铷和铯。因此，许多研究人员开始在含有这些相关元素的矿石中寻找新金属。在人们意识到这种缺失的元素是放射性的，没有稳定的形式之前，人们就做出了许多错误的声明。然后，研究集中在观察其他放射性元素的衰变序列上。

两个简单的规则规定了衰变序列中形成的元素。对于放射性样品发射的每一个α粒子，所形成的产物元素的原子序数比其形成元素的原子序数小两个。每发射一个beta粒子，产物的原子序数就增加1。原子序数为89的元素，在87的右边两位，是锕，1899年发现的。

研究衰变产物并不是一项容易的任务，佩里的技能使她能够迅速纯化锕盐样本，这样她就可以只观察这种元素的释放。她最终意识到，大多数锕元素(事实上几乎99%)会随着beta粒子的释放而缓慢衰变，形成元素90，钍．然后它通过释放一个阿尔法粒子来衰变，形成88号元素，镭．然而，大约1%的锕不这样做，而是释放一个阿尔法粒子，形成缺失的碱金属元素87。由于钫的半衰期只有21分钟，这一点更难发现，因为它会迅速释放一个β粒子，再次形成镭。

在最初的研究中，佩里称她的元素为锕- k;对路由的引用，路由是通过路由形成的。然而，她需要为她的元素取一个合适的名字。在博士考试期间，她提出了“catium”这个名字，因为她认为它是最容易失去电子形成阳离子的金属。幸运的是，这个名字并没有引起多大反响——一位考官甚至暗示说英语的人可能会认为它是以猫的名字命名的。佩里随后建议以她的祖国名字为弗兰西姆，这个名字被接受了。

虽然它是自然发生的，或者更准确地说，是在其他元素的放射性衰变过程中自然形成的(尽管时间很短)，但地球上钫的量是很小的。据估计，在任何时候，整个地壳中的这种元素都不到一公斤。更让大多数化学家惊讶的是，这与元素周期表的流行趋势相反，结果是钫是不最活泼的金属。在元素周期表中，平均来说，最外层的电子离原子核越来越远，因此，更容易从原子中去除。这是锂、钠、钾、铷和铯元素的趋势。然而，对于真正的重元素来说，原子核中如此多带正电的质子的存在，会导致电子以令人难以置信的速度移动，速度接近于光的声音。爱因斯坦意识到，以这样的速度会发生奇怪的事情。电子变得比预期的更接近原子核，它们也变得比预期的更难去除。

值得注意的是，考虑到它的半衰期很短，已经可以通过实验测量从钫中去除一个电子以形成带正电的钫阳离子所需的能量。所需能量为393千焦摩尔-1，比铯多17千焦摩尔-1。这意味着钫是不最容易形成阳离子的金属，正如佩里提出的命名为catium;这一荣誉属于钫的轻家族成员，铯。

克里斯•史密斯

所以我们都想在学校做的实验，把一大块钫扔进去，实际上并没有那么令人印象深刻。那我还是用铯吧。下周，你说番茄，我说番茄，但说到第13号元素，谁是对的?

基拉韦斯曼

发现这种金属的康沃尔化学家汉弗莱·戴维爵士称其为“铝”，以其来源化合物之一明矾命名。然而，不久之后，国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)介入，将这个后缀标准化为更传统的“ium”。在命名故事的进一步转折中，美国化学学会在1925年恢复了原来的拼写，所以具有讽刺意味的是，是美国人而不是英国人按照戴维的意图发音了元素的名字。

克里斯•史密斯

你可以在下周的《化学元素》上了解这种物质的故事，它给了我们超轻型飞机和同名饮料罐。我是克里斯·史密斯，谢谢收听，再见。