39 Y 釔 俄羅斯套娃

  在瑞典雷薩羅島(Resar?)上有一個小村莊，它本應比現在更有名。伊特比村，一個靜謐的地方，元素周期表中至少有四種元素以它命名——釔、鐿、鋱和鉺。還有四種元素的發現也可以追溯到這裡。在化學元素的發現上，世界上沒有其他地方能與之媲美。

  這一切都從釔開始。

  就在伊特比村外，有一座礦藏豐富的礦場。16世紀的礦工在地下深處開採石英，後來長石由於瓷器工業大發展而成為商業上重要的礦物。但該礦也因其所含的岩石種類繁多而聞名，這些岩石被用於生產不同尋常的顏料和釉料。1787年，瑞典陸軍炮兵軍官卡爾·阿克塞爾·阿倫尼烏斯在調查這座礦場的時候，被一塊岩石吸引住了。它是黑色的，而且很重。阿倫尼烏斯對礦物學有著濃厚的興趣，這塊岩石與他之前見過的都不一樣。他的偶然發現打開了一個科學領域的「兔子洞」[1]。研究的過程堪稱曲折，每每看到成功的希望時，就會出現新的轉折、死胡同或岔路。科學家花了將近一個世紀的時間，才把阿倫尼烏斯偶然發現的礦物中所有的化學成分區分開。

  阿倫尼烏斯以為自己發現的是幾年前才剛剛發現的鎢元素，於是將這塊黑色岩石樣本郵寄給了奧博大學的約翰·加多林，讓他做一些正規的分析。加多林發現，不管如何提純，都達不到鎢的比重，也就是說它並不是鎢。這塊岩石的38%是由一種之前不為人知的物質組成的，他認為這是一種「土」，按照舊有化學的命名習慣，土指的是金屬的氧化物。加多林將這種新的「土」命名為釔土(yttria)，那麼氧化物里的金屬就是釔(yttrium)。1794年，他發表了自己的發現，雖然他尚未將釔元素成功分離出來，但還是獲得了發現新元素的榮譽。為了紀念加多林，這種礦物被命名為加多林礦(矽鈹釔礦，gadolinite)。將釔分離出來是弗雷德里希·維勒在1828年完成的，但這不過是整個故事的第一個轉折——維勒的樣品不純。

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  1843年，卡爾·古斯塔夫·莫桑德爾發現氧化釔實際上是由三種不同的金屬氧化物組成的——白色的氧化釔，加上黃色的氧化鋱和玫瑰色的氧化鉺。這些新的氧化物里產出了鋱元素和鉺元素。又有兩枚新元素被添加到不斷增長的元素周期表里，但這並沒有到達純度的終點。

  幾十年後，鉺被證明是一種混合物，其中還含有另外三種元素——鐿、鈥和銩，而對加多林礦的進一步檢測又發現了第七種元素——鈧。每一種新元素都和上一種異常相似，只是在礦石里的含量越來越少。這些元素似乎就像俄羅斯套娃一樣被藏在加多林礦里。最後，最稀少的新元素也被發現了，它被命名為釓[2]，這是在1880年通過光譜分析發現的。

  正是因為這些元素的化學性質如此相似，所以它們在岩石里通常都湊在一塊。這正是它們難以分離的原因，也是它們所在家族的共同特徵。這個家族就是所謂的「稀土」族，包括17種外觀相似的金屬元素。在元素周期表主體的下面，有15個元素排成了一個長列(鑭系元素)，再加上另外兩種元素——鈧和釔，這17種元素的化學性質都是相似的。

  儘管它們的特徵非常相似，每種稀土元素還是有其獨特的個性，這讓它們開拓出了各自的商機。比如，釔和鋁、氧一起形成的石榴石，可作為偽鑽石[3]和高能雷射器的核心。你可能認為，詹姆斯·邦德[4]的死對頭會利用這種技術來統治世界。儘管聽說過釔元素的人可能很少，但它幫助我們發現了元素周期表里一個全新的分支，並使全球重要技術的發展成為可能，從LED、電池、超導體到癌症的治療，都能找到它的身影。釔可能在一生中有個並不引人矚目的開始，但它自己的表現也不壞。

  [1]　「兔子洞」來自經典童話《愛麗絲漫遊奇境記》，女主愛麗絲通過一個兔子洞進入了一個不一樣的童話世界。

  [2]　釓元素以加多林(Gadolin)的名字來命名的，因其在加多林礦中被發現。

  [3]　20世紀70年代，石榴石因為折射率高被用於合成寶石，包括鑽石近似物，後來被更先進的氧化鋯技術取代。

  [4]　007系列電影中的主角。