元素周期和族有什么规律（我们对元素周期中金属的利用）

如果我们梳理人类的战争，你会发现谁能够控制稀有的金属元素，那么谁就有更强的战斗力，人类进步的历史也是在对稀有金属元素的开发与利用上。比如最早的金属铜，让整个人类进入铜器时代，近现代铁的发现，又让文明迈进了一大步。同时钪、铌、镓、铍、镝等这些稀有金属的发现，为科学技术激发新的可能。

元素的进化史

以色列历史学家尤瓦尔·赫拉利在他的《人类简史：从动物到上帝》中描述，曾经在我们星球上数量庞大的猛犸象，它们并不是因为气候原因消失的，而是被我们的祖先给吃光的，这种大型动物，不是被狮子、狼这种猎食者给消灭的，而是被我们人类给灭绝的。

如果把我们的身体里的元素与这些猎食者相比，没有太大的区别，都是由碳、氢、氧、氮、磷等这些元素组成的。可是我们还掌握了一项更为先进的武器，硅酸盐，也就是石头，这种经过打磨的石头，要比氢、氧、氮、磷等元素形成的骨骼坚硬的多，所以我们能够打赢那些野生动物。

人类在公元前6000年，在中东地区存在一群赫梯人，他们从高加索地区南下，然后进入今天的土耳其地区，这群赫梯人战斗力非常强，在古代历史书中把他们形容像战神一样。为什么这批赫梯人这么厉害呢？因为他们发现了一种石头，只要在炭火上加热，就会变得非常坚硬，这就是我们化学周期表中的第26号元素—铁。

铁元素是宇宙里超新星爆发的产物，这些排在元素周期表26号之后的元素，都需要在超新星爆发中才能产生，要知道一个超新星爆发需要报废8倍太阳质量的恒星才能实现。

当然赫梯人不知道这些秘密，他们只知道这东西很硬，可以用来制造武器，制造盾牌，是当时地球上最先进的武器。要知道同一时期的阿拉伯人，还只会使用木质的弓箭，木制的长毛，当然对抗不了元素周期表排名靠后的元素。那我们再看元素周期表上第29位的铜，在距今4500年前的山东龙山地区，诞生了中国青铜器时代，之后夏朝利用自己科技优势，逐渐统一了周边部落。

铜铁元素普及之后，几乎成为人类武器的代名词，战国时期，铜的数量代表着一个国家的综合国力，周天子把天下铜铸成九鼎，以象征国家的权威。在现代战争中，周期表的元素发挥着更为重要的作用，在1918年，法国巴黎被100公里以外的德军炮弹打中，按照当时的科技水平，大炮的射程只能在几十公里，因为人们造不出炮筒更长的炮，炮筒只要加长就会因为高温而变弯，但是德国人在金属当中加入了元素周期表中第42位的钼，让炮管的强度以及耐热性都大幅提升，因此也能够打得更远。

在之后的二战期间，人们在坦克的炮管里添加各种稀有金属，如果不是合金炮管，战斗力会大为减弱。其中德国的坦克所向披靡，很大一部分原因是德国人掌握了更为先进的合金技术。真正终结二战的，还是在元素周期表中靠后的钚和铀，它们是原子弹的原料，属于放射性元素，原子弹的威力已经超过之前人类任何一种武器。

到了近现代，人们依然在探索稀有金属，比如美军在最先进的F-35战斗机中加入了各种稀有金属，比如加强雷达信号的金属“镓”，增强螺栓韧性的“铍”，还有各类电子元件的稀土等，如果没有这些稀有金属，F-35战斗机根本就造不出来。

合金的奥秘

不管是黄金白银，还是青铜黑铁，人类特别喜欢金属材料，主要是它们的性能特别好，可以有很多用途。不锈钢发展到现在，有一百多年了。它之所以不会生锈，就是通过化学方法，在钢铁里面加入了一定比例的铬元素和硅元素，同时降低了碳元素的含量。

人类对稀有金属的利用，最普遍的做法就是用来制造合金，比如铝合金，铝这种金属熔点只有600多度，而且纯铝的材质也非常软，手都能够捏弯它。但是铝有其优点，比如它导电性很好，而且很轻，而且只要往铝中加入少量的合金，铝材料的塑性就发生了很大的改变。比如如果往铝中添加不到0.3%的金属钪，铝就会成为耐高温，强度高，并且耐腐蚀的材料，同时还保留了铝的质量轻，导电性能好等优点。因此钪又被称为工业食盐，虽然量少，但是起到至关重要的作用。

像金属钪这种的工业食盐还非常多，比如在钢材当中加入金属铌，加入不到万分之一的金属铌之后，整个钢材的性能就会大幅提高，强度更强，甚至一吨钢材能当两吨钢材使用。

为什么合金具有这么大的强度呢？在纯金属内部，原子是整齐排列的，这时候的金属流动性就非常好，金属流动性好就意味着金属材质比较软。当添加一些稀有技术之后，金属组织结构就不均匀了，相当于在水泥当中加入了钢筋，这就会让金属的强度更加坚硬，同时韧性也更强。同时金属的特性也会发生改变，比如导电性、磁性、以及导热性等都会发生大的改变，甚至很多金属的性能发生不可逆的变化，比如永磁体。

我们通常都做个这样的实验，就是拿磁铁去吸金属，当金属被磁铁吸过之后，金属也具有了短时间的磁性，但是这个磁性会随着时间慢慢变弱。但是当金属当中加入稀有金属镝之后，就会让金属变成永磁体。

有了这些永磁体之后，我们就会获得一个稳定的磁场，人类现在用的电能基本上都是通过在稳定磁场当中切割磁场线获得的，无论是大型的水力电站，还是巨大的风车，都是依靠切割磁场线的方式获取电能。在目前电动汽车当中，永磁体也大量被利用，比如驱动汽车行驶的马达，还有控制轮子转速的电机等，都是永磁体所带来的好处。

还有一些合金，比如金属铌，它能够减少人身体排异，通常我们生物体对自然界的金属是有排异反应的，但是如果加入金属铌，就会让金属不生锈也不排异，而且我们人体的肌肉还能在铌条上生长，甚至还可以用铌来制造人的头盖骨，铌丝，可以用来缝合神经和肌腱。把铌做成纱状或网状的结构，可以用来补偿肌肉组织。铌有这么多的好处，为什么不大面积的推广呢？不好意思这种金属太稀缺了。

稀有金属的争夺

金属在人类地球上的分布完全是随机的，中国拥有全世界33%的稀土，俄罗斯控制着40%的钯金市场，巴西拥有着全世界85%的金属铌，所以每个国家都掌握着不同数量的稀有金属，从大概率上讲，只有所控制的国土面积越大，所能够掌握的稀有金属种类就越多。

因此拥有广大面积的北极和南极成为现在各国家争夺的热点，美国、加拿大、俄罗斯、挪威、芬兰等都强调在北极的主权。同时各国在登月上展开竞争，因为月球背后蕴藏着大量的氦-3。

氦-3在地球上的总储量最多只有500公斤，但是在月球上有近100多万吨，将是人类取之不尽的能源。氦-3是可控核聚变的主要能源，而且氦-3不会产生辐射，也没有环境污染。

我们的世界，是依靠很多金属元素在支撑运转的，谁能操纵更稀有的金属元素，谁就能获得更强的战力。人类的未来，是建立在对稀有金属元素的开发和利用上的。

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