2022年08月05日 星期五
元素家族
能杀死癌细胞的钐元素
□ 宋 丹

    钐,元素周期表第62号元素。

    在莫桑德发现了镨钕混合物后,各国化学家特别注意从已发现的稀土元素中分离新的元素。1879年,法国化学家布瓦博德朗利用光谱分析,在一些未知和已知稀土元素的混合物中分离出当时未知的一种新元素钐。1900年,法国的一家制药公司在巴黎世界展览会上展示了一组从独居石中制成的独一无二的稀土元素化合物,其中就有氧化钐样品,纯度高达97.6%。

    由于对氧族元素的结合力非常强,钐元素可在冶金过程中作净化剂,将合金中的氧元素和硫元素因反应而去除。钐在空气中表面被氧化后生成三氧化二钐,有非常明显的晶体结构,也被称为金属树突。钐能溶于盐酸,生成黄色的氯化钐。氯化钐能在紫外线的照射下发出微弱橘红色的光,并能吸收微量的紫外线,于是人们将氯化钐添加到玻璃中,用于吸收多余的紫外和红外辐射。

    1969年初,第一代稀土永磁材料钐钴磁体被成功研制出来。它是由钐、钴和其他金属稀土材料按一定比例经特殊工艺熔炼而成的合金,价格昂贵,易受钴市场价影响而波动。它具有很强的抗腐蚀和抗氧化性,是现今第二强磁性的磁铁,磁性仅次于钕铁永磁体。这种磁体的磁饱和力和磁感应强度都高于铁氧磁体,而且因其具有很宽的使用温度区间,特别是在工作温度180℃以上时,温度的稳定性和化学稳定性都好过钕铁硼永磁体,因而被广泛应用于航空航天、国防军工、通信等领域中的磁性传动装置、传感器、磁处理器、磁力起重机等部件。

    1969年,搭乘阿波罗11号飞船成功登陆月球的宇航员,就是使用含有钐钴磁体的仪器进行定位和导航的,因为只有钐钴磁体能够在月球极低的温度下完成这项工作。这项应用也被世人看作是稀土用于尖端技术的典范。在雷达探测系统、雷达磁管控系统中,都有钐钴永磁的身影。民用工业也能看到用钐钴磁体陀螺仪代替铁氧磁体,制造小型定子磁场和微型马达等部件,多用于汽车和自动仪表,可使电极效率更高、力矩更大、重量和体积都更小。

    钐-153放射性同位素药物能杀死癌细胞,同时对人体的放射性危害比较低,可用于治疗癌症肿瘤的药物。而钐-149则是一种很强的中子吸收剂,在核燃料衰变过程中生成的钐-149会吸收慢中子,从而影响反应堆的正常运行。钐-149是反应器设计和操作中的一个重要考虑因素,当然也能利用它添加到核反应堆控制棒中控制核反应的速度。

    钐还能制作压电陶瓷。压电陶瓷是一种能将机械能与电能相互转化的功能性材料,在机械应力的作用下能使材料两端表面出现符号相反的束缚电荷,从而引起材料内部正负电荷中心的位移,像电池一样出现正负极。氧化钐就是其中一种制作压电陶瓷常用的陶瓷添加剂,能在很大程度上改善陶瓷的烧结性、致密性,使陶瓷产生合适的压电效应。

    (作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)

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