科學素養10—稀土(上)！

我也要來蹭熱度！

川普貿易戰跟自然科學有啥關係？沒有關系我也要硬蹭！

不過美中談判其中有一項物資，還真和自然科學有點關係呢，就是—稀土。

咱今天就來談談稀土。

首先，稀土不是一種很稀少的土，叫做稀土。稀土其實是第三族的鈧、釔和鑭系的15個元素的合稱（共17個元素）。（如片中的藍色框框所示）

稀土不是指這個元素很稀少，以It’s Elemental – The Periodic Table of Elements. Jefferson Lab. [2007-04-14]這份資料來看，銅在地殼中的豐富度約為60ppm、銀的豐富度為0.075ppm；而稀土中豐富度最多的是鈰，豐富度為66.5 ppm、第二多的為釹，豐富度為41.5 ppm，所以豐富度是真的不低。（當然沒辦法和鐵、鎂、鋁相比啦~~）

既然稀土豐富度這麼多，為什麼還要叫稀土呢？原因是這樣的。

自然界中有許多元素，它們在地殼形成的過程中，會天然的聚集在一起形成富集礦，像鐵礦、銅礦、金礦這種具有商業開採價值的富集礦。但是稀土剛好不太會聚在一起，而是會比較分散的存在於地殼中，也就是到處都有，但到處都很少的情況。第二個稀土的特性是，稀土常常會2~3種一起伴生在其他礦中，而要再將這2~3種元素單獨分離出來，又是不小的麻煩。這才導致稀土雖然總量不少，但是開採和提取很有難度，所以才稱之為「稀土」元素。

既然稀土到處都有，歐美也不缺乏技術，為什麼不在本國開採提煉呢？最大的原因是開採稀土會對環境造成很大的污染。稀土礦中常會拌生放射性元素，因此提煉後剩下的殘渣會含有較高濃度的放射性物質，再者，為了要將不同元素分開，會需要用到許多化學溶劑，在沒有良好的回收情形下，也會造成相當嚴重的水污染和土壤污染。

根據國際能源署（IEA）的估算，2023中國約占全球稀土產量的61%，而在稀土提煉上，則佔了約92%。在稀土的生產上，中國的確是遙遙領先。（引用斷水流大師兄的話：「在座的各位都是垃圾。」）

但稀土提煉畢竟是高污染行事，在壟斷市場的背後，要付出的環境成本，也是相當可觀的啊！

下集我們來談談稀土為何重要，它又可以用在什麼地方。

註：圖片來源維基百科

問題

下列哪些數據，最接近銅在地殼中的豐富度？

(A)調配食鹽水時，在10公升的水中加入6克的食鹽。

(B)在1斤(600克)的豬肉中，驗出3微克的萊克多巴胺。

(C)在攝氏25度時，1公升水大約能溶解9毫克的氧氣。

(D)取半瓶蓋(5毫升)的5%漂白水，加水4公升稀釋後的濃度。

答案：(D)

ppm(百萬分之一)常用的計算方式為毫克/公斤或微克/公克

(A)水密度取1kg/L，6克食鹽為6000毫克，故食鹽水濃度為6000/10=600ppm

(B)萊克多巴胺濃度，3微克/600克=0.005ppm

(C)1升水約1公斤，氧氣的溶解度=9毫克/1公斤=9ppm

(D)先將百分比換為ppm。”%”為百分之1，ppm為百萬分之1，所以5%=50000ppm。再來漂白水取5毫升加水4公升(4000毫升)，約稀釋4000/5=800倍。所以濃度會變成1/800，最稀釋後漂白水濃度約為50000×1/800=62.5ppm。(此數據最接近銅60ppm)