85号元素砹，地壳中的含量仅10亿亿亿分之1，它是怎么被发现的？

在我们地球上，85号元素砹（At），是一种极为稀有的元素，根据科学家的估算，这种元素在地壳中的含量仅10亿亿亿分之1。这样的情况不免令人好奇，既然砹在地球上是如此的稀有，那它是怎么被发现的呢？下面我们就来聊一下这个话题。

实际上，早在砹被发现之前，就已经有人预言了这种元素的存在，他就是大名鼎鼎的门捷列夫，在19世纪的时候，他发现元素的化学性质在按照原子质量的从小到大排列时会呈现出周期性，于是他就将化学性质相似的元素放在同一纵行，编制出了世界上第一张元素周期表。

不过在这张元素周期表中，还存在着不少“空格”，门捷列夫提出预言称，这些“空格”应该就是当时还没有发现的未知元素，在1871年的时候，他开始从理论上推测这些未知元素的化学性质，而在接下来不久，他的一些推测就得到了证实。

例如门捷列夫推测锌与砷之间的两个“空格”代表的未知元素，其化学性质分别与铝和硅相似，并将其称为“类铝”和“类硅”，4年之后，也就是1875年，人们就在闪锌矿中发现了镓（Ga），后续的研究表明，镓的化学性质确实与铝很相似，就是门捷列夫预言的“类铝”，而在1885年，门捷列夫预言的“类硅”也被发现，这种元素就是锗（Ge）。

（↑门捷列夫）

在接下来的日子里，越来越多的人开始积极寻找其他“空格”代表的未知元素，其中一个就是砹，不过在那个时候，人们将它称为“eka-碘”（Eka-iodine），大概意思就是，这种元素是碘在元素周期表中的位置之下的那一个“空格”。

根据门捷列夫的推测，“eka-碘”属于卤族元素，由于卤族元素在自然界中通常会以盐类形式存在，因此人们就尝试着从自然界中的各种盐类物质中去寻找这种元素的踪迹，然而事实表明，这个方法是错误的，在接下来的多年寻找中，人们并没有在自然界中发现“eka-碘”。

随着科学的发展，原子内部的秘密逐渐被揭开，科学家发现原子是由原子核和电子构成，原子核则由质子和中子构成，而原子核内的质子数量，其实是一种决定元素化学性质的关键因素，所以科学家们就把元素周期表的编排依据改为原子的质子数，例如质子数为1，就是1号元素氢，质子数为2，就是2号元素氦，其它的以此类推。

“eka-碘”是85号元素，也就是说，其原子内有85个质子，所以一个合理的思路就是，虽然我们在自然界里找不到这种元素，但我们却可以从实验室里将它“制造”出来，例如把一个质子“打进”84号元素钋（Po）的原子核，那它的原子序数就会增加1，进而转变成85号元素。

然而钋也是一种非常稀有的元素，除此之外，当时人们对质子的操控能力也没有现在这么强大，因此用钋来制造85号元素的难度非常高，那还有没有什么其他的方法呢？当然有，那就是用含有两个质子的α粒子去轰击83号元素铋（Bi）。

事实表明，这样的方法是可行的，在1940年的时候，化学家埃米利奥·吉诺·塞格雷利用回旋加速器让α粒子轰击铋原子，成功“制造”出了85号元素，由于这种元素很不稳定，会迅速发生衰变，因此它就被命名为“Astatine”，意思就是“不稳定的”，其元素符号用“At”来表示，我们将其称为砹。

（↑砹在元素周期表中的位置）

随着时间的推移，我们对85号元素砹的了解也越来越多，迄今为止，已知的砹同位素有41种，它们的相对原子质量分别为188以及190至229，这些同位素都很不稳定，即使是相对最稳定的砹-210，其半衰期也只有大约8.1小时。

科学家发现，自然界中其实也存在着砹同位素，分别是砹-215、砹-216、砹-218和砹-219，它们产生于一些放射性元素的衰变，如钍、铀等。

这些天然存在的砹同位素的半衰期都很短，其中最长的砹-219，其半衰期也只有大约56秒，在此基础上，再加上放射性元素的衰变产生砹的概率极低，因此自然界中的砹其实是极为稀有的。

根据科学家的估算，在现代地球上的任意一个时刻，地壳中砹的总量都不会超过28克，而这也就意味着，它们在地壳中的含量仅10亿亿亿分之1左右，可以说是微乎其微。

所以85号元素砹的发现历程可以简单地概括为：人们事先就知道了它的存在，之后就在自然界中到处找，但怎么也找不到，不过在科学理论和科技不断进步的背景下，人们在实验室里“制造”出了这种元素，而在对其有了一定程度的了解之后，人们最终在自然界里发现了它的踪迹。