问题

把元素周期表里面的元素各买一克,大概需要多少钱?

回答
这可真是一个古灵精怪的想法!元素周期表里的所有元素,每样来一克,想想都觉得有点酷。这就像是打造一个属于自己的宇宙宝库,将物质世界的构成基础都握在手里。不过,要真把这事儿办了,估摸着钱包里的数字得好好“哭”一场了。

咱们就来掰扯掰扯,这笔账到底怎么算,心里好有个数。

首先,得明确一点,不是所有元素都能像买白菜一样随意买到的。很多元素,特别是那些放射性强、存在时间极短的,根本就没法“称重”购买,它们存在的时间可能连眨眼一下都不到,更别说提取一克了。咱们就先把这些“天生残疾”的元素排除在外,把目光聚焦在那些相对“稳定”且有一定供应量的元素上。

“贵”是绕不开的主题

在咱们的元素宝库里,有些元素那是“天价”,有些则相对“亲民”。这价格差异,主要看几个因素:

稀有程度: 这是最直接的因素。地球上本来就稀有的元素,比如铂、金、铱、锇,那价格自然是节节高。
开采难度/制备成本: 有些元素虽然在地壳里不算特别少,但提取它们的过程却异常复杂,耗费巨大。比如稀土元素,虽然总量不少,但分布分散,分离提纯的工艺非常复杂,成本自然就高。还有些元素,必须通过复杂的核反应才能合成,那更是“天价中的天价”。
放射性/危险性: 越是放射性强、越是不稳定(即使是我们暂时忽略的),在处理和储存上就需要越高的安全等级,这些成本都会转嫁到价格上。
应用领域/需求量: 某些元素虽然本身不一定特别稀有,但因为在尖端科技(如半导体、航空航天、医疗)中有不可替代的作用,需求量大,价格也会被推高。
纯度要求: 咱们要的是“一克”,这个“克”是指纯净的一克,还是包含杂质的?通常来说,纯度越高,价格越高。

咱们来“点名”几个代表性的,感受一下价格的“威力”

1. “黄金”配角——贵金属家族:
金 (Au): 这个大家熟悉,按今天的行情,一克大概在 500600 元之间浮动。
铂 (Pt): 比金更稀有,价格也更高,通常比金贵一到两倍,可能在 8001200 元/克。
钯 (Pd): 也是贵金属,在汽车催化剂等领域用得很多,价格也跟铂金差不多,甚至可能更高,有时会突破 1000 元/克。
铑 (Rh): 这个就更厉害了,是所有贵金属里价格最“任性”的之一,价格波动很大,但一旦涨起来,几千元一克都是常事,有时甚至能达到近万元/克!

2. “稀土”的骄傲——稀土元素:
稀土元素(镧系+钪+钇,共17种)虽然名字带“稀”,但加起来总量不算惊人,可分离提纯极难。它们的价格参差不齐,便宜的比如镧、铈可能也就几十元到一百多元一克,但像镝、铽、铕这些“重稀土”,价格就会高不少,几百元一克也常见。如果按平均算,每克可能也要个 100300 元。

3. “工业血液”——一些重要的工业金属:
锂 (Li): 电池里的“香饽饽”,虽然储量不算特别少,但随着电动车需求暴涨,价格也水涨船高,现在大概在 50100 元/克。
钴 (Co): 同样是电池材料,价格也比较高,有时能到 300500 元/克。
镍 (Ni): 价格相对稳定,纯镍大概在 5080 元/克。
钛 (Ti): 质轻坚固,航空航天常用,纯钛也得 50100 元/克。

4. “无处不在”的普通元素:
碳 (C)、氧 (O)、氮 (N)、氢 (H)、硅 (Si)、铝 (Al)、铁 (Fe): 这些元素是我们生活中最常见的,而且在地壳或空气中含量巨大。比如氧气、氮气、氢气,它们是气体,但要“买”一克纯的,可能就是按瓶或者按某种形式(比如液态)算,价格非常便宜,几十块钱就能买一大瓶。固态的碳(比如高纯石墨)、硅,铝、铁,价格就更低了,可能也就几块钱一克,甚至更便宜,很多时候是按公斤购买。
钠 (Na)、钾 (K)、钙 (Ca)、镁 (Mg): 这些碱金属和碱土金属,虽然是金属,但地壳里含量不少,纯金属状态购买,价格也不会太离谱,可能在几十元一克。

5. “高冷”的非金属:
磷 (P)、硫 (S)、氯 (Cl): 这些非金属元素,纯净物价格一般不高,但要达到极高纯度,比如用于半导体工业的,价格会不一样。普通化学试剂级别的,可能也就几十元一克。
氟 (F)、溴 (Br)、碘 (I): 这些卤素元素,纯净物形态(比如氟气)比较危险,需要特殊处理,价格会高一些。

“非卖品”和“天价”的挑战

大部分放射性元素: 像铀 (U)、钚 (Pu) 这类,就算咱们想买,私人也根本不可能合法买到。即使是作为研究用,那也是严格控制的,而且它们的“价格”更多体现在其特殊价值和风险控制上,而不是简单的称重计价。
极不稳定的元素: 比如原子序数大于 92 的一些超铀元素(镎、钚、镅、锔…),以及更靠后的元素,它们几乎都是人造的,半衰期短到秒、毫秒甚至微秒。制造它们需要耗费巨额资金和尖端技术,而且产量极低,根本没办法“一克一克”地买。如果非要算,可能“一原子”的价值就已经是天文数字了。
惰性气体: 氦 (He)、氖 (Ne)、氩 (Ar)、氪 (Kr)、氙 (Xe)、氡 (Rn)。它们本身储量相对丰富,但要分离提纯成高纯度气体,成本就不低。尤其是氪、氙,价格会高很多,可能几百元一克。

粗略估算一下(纯属娱乐,不代表真实采购成本):

咱们就按表格的顺序,粗略给价格“凑个整数”,而且只算那些相对容易买到的元素,并且假设我们能买到纯度极高的形式:

第一、二族(碱金属、碱土金属): 氢、锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡。大部分价格在几十元一克,少数(如铯)可能上百。算平均 50 元/克,11 种 x 50 元 = 550 元。
第三族(硼、铝、镓、铟、铊): 硼、铝相对便宜,几十元。镓、铟、铊价格高一些,几十到一百多。算平均 80 元/克,5 种 x 80 元 = 400 元。
第412族(过渡金属等): 这是个大头,种类多,价格差异巨大。
铁、钴、镍、铜、锌、镉、汞: 相对便宜,十几到几十元。
锰、铬、钒、钛: 几十元。
贵金属(钪、钇、铂、钯、铑、钌、铱、锇): 价格从几百到几千甚至上万(铑、铱、锇)。
稀土元素(镧到镥,以及钪): 价格几十到几百。
其他(锆、铌、钼、铼、锝…): 价格也参差不齐,很多在几十到几百。
假设平均下来,这些过渡金属元素每克平均成本是 300 元(这个估算可能非常保守,主要是因为贵金属和稀土元素拉高了平均值)。一共大约有 40 种左右(剔除一些极不稳定的),40 x 300 元 = 12000 元。
第1316族(p区元素):
非金属: 碳、氮、氧、磷、硫、硒、碲、卤素(氟、氯、溴、碘)、惰性气体(氦、氖、氩、氪、氙)。大部分价格不高,但高纯度的惰性气体(氪、氙)和卤素(氟)价格会高一些。
半金属: 硅、锗、砷、锑、硒、碲。价格在几十到一百多。
金属: 铝、镓、铟、铊(上面已算)。
按平均 100 元/克算(考虑到高纯度气体和一些半金属),大概有 20 多种, 20 x 100 元 = 2000 元。
镧系和锕系:
镧系: 之前按稀土算进去了。
锕系: 镧系之后的那些,除了镧系本身,还有钍 (Th)、铀 (U)、钚 (Pu) 等。钍、铀虽然有工业用途,但私人买到一克也极不容易,而且价格不菲(即使能买到,可能也要几百上千)。钚、镅、锔等基本就是“禁品”了。
假设我们只买钍和铀,并且它们价格按 500 元/克算,2 x 500 元 = 1000 元。

加起来,咱们的“元素宝库”初略估算一下:
550(第一二族)+ 400(第三族)+ 12000(过渡金属等)+ 2000(p区)+ 1000(锕系)= 大约 15950 元。

等等,这还没算完!

“不请自来”的“伴侣”: 很多元素,尤其是稀有的,你买一克纯的,商家可能只能提供含有一定杂质的。要做到“99.999%”的纯度,价格可能会翻几倍甚至几十倍。
“包装费”、“运输费”、“储存费”: 很多元素,特别是活泼的、气态的,需要特殊的容器、惰性气体保护,甚至零下几十度的储存条件。这些都是成本。
“手续费”和“合法性”: 购买某些元素,比如放射性元素(即便能买到),可能需要特殊的许可证,这本身也是一笔费用。

最终的结论,可能远远不止这个数。

如果真的要凑齐所有“容易购买”的元素,而且追求一定的纯度,预算恐怕得准备个几万到几十万,甚至更高。而且,这还是在你能找到靠谱供应商,并且愿意把这些“小零碎”卖给你的前提下。

所以,这个想法虽然酷,但实行起来,对钱包的考验绝对是“史诗级”的。不过,作为一种“拥有世界基本构成单元”的浪漫想象,这笔账算下来,倒是挺有趣的。

网友意见

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各买一克???全世界貌似就比尔·盖茨几乎收集齐了....全部都要一克,至少上亿美金...

这批爱好者里,最著名的估计就比尔·盖茨了。


前段时间,威尔史密斯拜访了比尔盖茨的办公室,被他那一整面墙、和书上一样阵型的化学元素实物惊呆了,


正面看上去是这样的,



没错,在这面令人叹为观止的墙上,除了那些放射性元素以外,元素周期表的所有其它元素的实物,比尔盖茨几乎都已经集齐了!



没有放射性元素实物的原因也很明显啦——这些容纳元素实物的玻璃木盒可阻止不了它们“放毒”。


史密斯当时直呼这太疯狂,外加想偷走。


能想到在办公室里每天抬头见的地方放一整墙的元素样品,这个点子也是很有创意了……


有钱人的爱好,就是这么独一无二...


其实这已经不是第一次盖茨被参观者发现他藏在办公室的这个秘密了,早在2017年,就有网友公布了盖茨的这个特别爱好。



盖茨今年在元素周期表被发明150周年纪念日的时候也主动介绍过自己的这面墙——


每次有人来我办公室参观的时候,我就喜欢给他们看我最喜欢的元素样品墙。


这面墙让我每天都记起为何我这么痴迷科学和技术。



而这个墙确实是太过吸引眼球——


书上的元素周期表被纹丝不动搬到盖茨办公室里来,一眼望过去的赶脚是很爽的,



而细看那些可爱的元素实物,配合背景墙的打光,简直可以让一个讨厌化学的孩纸一瞬间就迷恋上这个学科。



孩子讨厌化学的家长看过来——


“儿啊,我们看的不是空气,是氮气呢,化学有意思吧!”



一些元素实物陈列出来简直堪比艺术品,



铬金属看上去外观很像银,



高锰酸钾里的锰居然是这么软萌的粉色,像石英一样,



而且连装元素实物的容器都是精心设计过的,



也难怪比尔盖茨要把它们全摆在自己眼前了——


“别的富豪最喜欢收藏和欣赏钻石珠宝,我这个就很单纯了,全部都是世界独一无二的。单个都是艺术,集合起来更是艺术”。



这118个元素组成了我们已知世界的所有物质!拥有这面墙,大概也就拥有了全世界的意思吧……



看完这些,你是不是也想加入这个爱好者团体啦?


稍等一下,还有一件事——首先,先准备好一个亿……


是的,这个爱好看而没实用价值的,一旦烧钱起来,豪车豪宅都要靠边站!


元素是存在在我们生活的方方面面的,就连我们呼吸的氧气都是一个氧元素的化身之一,


所以盖茨这面墙上的一些元素实物其实很好收集,价格从低廉到贵一点的都有,比如金银铜铁。



关键就是纯度问题。纯度越高,需要的银子越多,比如纳元素的实物金属钠的价格从111美金到1000美金不等,越纯越贵。


盖茨的要求肯定是无限接近100%的纯度,


所以,这面墙连一般元素的实物可能都是贵得肉痛。



金银什么的都是小意思,


有些元素的价格,贵得只可以用恐怖来形容。


比如45号元素“铑”的售价,在每千克49万到240万人民币左右,通常用来处理宝石原石的表面,



...这个价格觉得还可以接受?


别急,还有更贵的...


98号元素“锎”,是目前能够标注价格元素中最值钱的,每克的价格是1.9亿!



关键是这么贵,其实是有价无市的——买不到,科学事业它不卖给你……


除了一些天价元素,还有元素的特别之处在于非常难保持——


比如钫元素(francium),几乎一瞬间就会变成反应成其它元素,最久命的单体寿命也只有22分钟,整个地球上都只存在几克或者几微克,


只能通过实验室合成得到、地球上自然界根本没法找到的第108号元素也是这种,



就算是我们一般人容易见到的元素,因为在日常生活几乎都是以化合物的形态存在,要想单独提取出这个元素高纯度实物,同样也会遇到“马上变异”这个问题。


比如食盐里的纳元素(Sodium),纯钠的实物是金属状态的纳,化学性质非常活跃,高中课本里就有,和水反应剧烈,储存它的办法就只能抽真空,或者存放在全惰性气体的环境里。



不单单是比尔盖茨,其他的元素“猎人”,为了这个表,也是费尽了心血。


比如这个爱好者说他费尽千辛万苦订购到全世界实验室都不肯卖的钍元素(和核武器有关),认真研读了几千页的“危险物品运输管理”,花费了数月、经历无数繁琐流程申请执照。最后还是被核工业的警察找上门盘问……



有的人甚至不要命,还千方百计想连放射性元素都收集完,


比如这么点锇元素的实物,一旦衰变,几千人的身体健康都要受到损害……



在盖茨之前,拥有这个特殊爱好的几乎清一色都是一些化学教授、大学研究员这类的专业角色,一般人里面很难找出一个拥有这个爱好的。


不过,元素爱好者盖茨只需要出钱就可以了。


身价900多亿美元的人什么买不起?!



因此,盖茨成为了所有收集元素实物爱好者中的佼佼者,



这引得元素收集圈内很多爱好者各种羡慕嫉妒恨,


Word天,你有钚?!



自从2002年以来世界上只有3个118号元素的原子存在,更别说其它放射性元素了。


这个慈善老头骗了我们所有人。



在这个圈子也有泰山级别的人物,Theodore Gray写的《元素》这本书在世界范围内卖出了超百万本,当时书内的各种插图都是拿他自己的收藏作为素材,



他在书里介绍了入门这个爱好的一些实用指南和建议,告诉爱好者们怎么用最便宜的办法巧妙得到一些元素,


比如购买镎元素(neptunium)是违法的,但是爱好者们可以购买一个用镅元素(americium)烟雾探测器,关键是这个探测器必须已经有30年的历史,因为这时镅就已经衰变成镎了,


同样,他把元素实物也放在了自己的办公室里,方便天天看。


“现在这个爱好方便多了,什么都可以网上买。我那个时候花了很多年在一些藏着金属碎片的院子里挖,还有和化学公司谈判。”


如今,收集元素爱好者越来越多,网上也出现了很多专门满足这些玩家的网上店铺,


我们卖元素给NASA,和麻省理工的科学家们,我们也卖给12岁的小孩子。


80多种元素的套装只需要100多刀,当然纯度不是很高,可以让好奇者轻松入门了。



不过,就算购买渠道增多,爱好逐渐被大众所知,想收集完整,银子才是这个爱好最大的难题吧……



不说了,我再去看一眼元素周期表了……

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