人类重要的金属元素的使用史（稀有金属大用途）

人类重要的金属元素的使用史（稀有金属大用途）不过，氦元素的其他应用基本上并不容易导致氦原子流失，许多高科技仪器中使用的氦气原子，回收比例其实相当高，例如用来分析化学分子结构的核磁共振光谱仪和应用于医学诊断的核磁共振造影技术，都是使用液态氦帮助超导体降温的，仪器管理单位也都有相应严格的氦气回收措施。还有一种稀缺元素面临更棘手的问题，那就是大家所熟知的氦气，氦元素存量有限，但却不断有人施放氦气球，大量气球缓缓飘上天空的景象固然浪漫，但这些氦气原子最终会脱离地球，从此无法被利用，气球破掉以后，氦气会持续不断地往上飘到大气层上层，最终逸散到外太空，一去不复返。为了说明到底哪些元案很稀有，扭曲周期表利用各元素所占有的面积大小呈现元素的稀缺程度，面积越大就代表含量越丰富，而颜色越偏红，就代表在元素缺乏的危机越大。另外，稀有元素大多数集中在右下角区域，包含许多过度元素及13~16族（又称3A、4A、5A、6A族）第四到六周期的元素，或许大家对这些

你知道吗？我们自然界的元素并非取之不尽！我们现在对于回收塑料垃圾相当重视，但多数人却不知道许多元素也很需要回收再利用。不论是手上的智能手机或浪漫的七彩飘浮气球，其实当中所包含的稀土及氦等元素并非用之不竭，甚至目前已经处于用罄的危机中。

比起现在多数人关心的塑料垃圾是否回收减量，其实，提炼自矿物的元素资源是否能循环利用，可能才是更迫切需要大众关注的话题。这些元素并非取之不尽、用之不竭，如果处理不当，只会更加稀少，甚至有用完的那一天。

欧洲化学学会在今年初制作了一张周期表昭告大众，其实有很多的元素都已经濒临耗尽的边缘，如果不节约或回收，未来要取得这些元素所需要的成本就会提高，更加糟糕的是，当有一天地球上再也找不到这些元素，那问题可就麻烦了。

周期表和即将耗尽的元素

这些元素消失，对人类生活的影响有多严重？看看桌上的手机、平板和电脑，这些生活中离不开的电子产品，芯片里的半导体元件就是由多种稀缺元素制作而成的。也就是说，失去了稀有元素，3C产品可能完全做不出来，你能想像一个没有手机、平板和电脑的世界吗？

为了说明到底哪些元案很稀有，扭曲周期表利用各元素所占有的面积大小呈现元素的稀缺程度，面积越大就代表含量越丰富，而颜色越偏红，就代表在元素缺乏的危机越大。另外，稀有元素大多数集中在右下角区域，包含许多过度元素及13~16族（又称3A、4A、5A、6A族）第四到六周期的元素，或许大家对这些元素不熟悉，甚至连听都没听过，但前面提到的各种电子产品当中，就必须使用不少稀缺元素进行制造。

举例来说，如果缺乏第13族第四周期的镓元案，半导体产业可能会头大，因为砷化镓（GaAs）是制造半导体的重要原料，包括手机、电脑里面的集成电路与红光LED，还有以半导体制成的激光，也都使用包含镓的化合物。如果缺乏镓，相关产品的价格势必会提高，现今已贵到吓死人的iPhone不知道又要涨多少钱，但棘手的是，想要获取镓，并没有「镓矿」可以开采，只能从炼铝、炼锌工业过程的副产物中进一步提炼出来，也因此限制了镓的产量。

手机除了芯片之外，触控面板也是很重要的一个部分，与镓同一族的铟就是制造触控面板的重要元素，除此之外，铟也大量用于LCD液晶荧幕中，其来源与嫁类似，主要从炼锌工业残渣中提炼而来。如果铟用罄，不只是触控荧幕、LCD液晶荧幕会做不出来，就连部分的半导体、太阳能电池及太阳能板的生产也都会出现问题。想像一下在缺乏铟的世界，那大概会是个触控手机超级贵的时代，或许Nokia 3310的辉煌时代又要回来了！

泄露到太空的元素

还有一种稀缺元素面临更棘手的问题，那就是大家所熟知的氦气，氦元素存量有限，但却不断有人施放氦气球，大量气球缓缓飘上天空的景象固然浪漫，但这些氦气原子最终会脱离地球，从此无法被利用，气球破掉以后，氦气会持续不断地往上飘到大气层上层，最终逸散到外太空，一去不复返。

不过，氦元素的其他应用基本上并不容易导致氦原子流失，许多高科技仪器中使用的氦气原子，回收比例其实相当高，例如用来分析化学分子结构的核磁共振光谱仪和应用于医学诊断的核磁共振造影技术，都是使用液态氦帮助超导体降温的，仪器管理单位也都有相应严格的氦气回收措施。

除了氦气元素有限的问题，这项资源还面临生产分布不均的状况，氨气的开探与生产，主要是随着天然气的开探过程一并获得，目前全球生产量有50%以上多来自美国，另外约33%来自卡塔尔，然而近几十年的消耗速度，加上2017年卡塔尔遭波斯湾国家封锁与断交的危机，让氦气出口受阻，使得全球氨气供给出现了不小的问题。而以核融合方式生产的氦原子，更是短期内因成本过高而不可行，所以肆无忌惮地施放气气球看似浪漫，但其实可以说是损失惨重啊！

分布不均的稀土金属

另外，有一类元素因为供应量被垄断，备受产业界人士关注，这类元素叫做稀土元素（Rare earth elements）。稀土元素包括了过渡元素中的钪、钇和镧系元素，也因为全部都属于金属，所以也称作「稀土金属」，稀土金属在地壳中含量都还算丰富，不过因为这些元素的物理、化学性质都很接近，开采出来的矿源常是两两形成的合金，因此要将稀土金属分离出来，需要费不少功夫。

稀土金属在许多产业中，扮演相当重要的角色，比方说镧常用于镍氢电池当中，知名的例子是丰田旗下油电混合车的电池，就使用的是这种含有镧的电池；而以欧洲为词源命名的铕，过去常用来制作映像管电视荧幕上的红色荧光粉，现在比较常见的用途是在一些激光的部件，或是一些荧光灯泡中；而常见的强力磁铁一钕铁硼磁铁，其中的钕元素也是属于稀土金属，钕铁硼磁铁因为磁力很强，在风力发电风机当中，扮演很重要的角色。

然而，稀土金属之所以令产业界如此焦虑的一个重要因素是，稀土金属在世界上的分布区域极度不平均，少数国家掌握极大比例的稀土金属矿藏，光是中国的矿藏就有近全世界的1/3，其他也蕴藏稀土元素的国家还包括：主要由前苏联分裂出来的国家所组成、美国、澳大利亚、巴西、印度和越南，而欧盟和日本基本上没有稀土资源。

浑身解术确保矿源，但供应仍不稳定

中国自从1990年代初期的稀土金属生产量超过美国后，基本上垄断了稀土金属的市场，根据（2018）年的数据，中国稀土金属生产量占全球生产量大约90%。也因为中国独占这个市场，美国、欧盟与日本等对于稀土金属需求量极大的先进工业经济体，对此一直颇有微词。

2009年中国以遏止资源过度开发及生态保护为理由，减产稀土金属，引发美欧日的不满，但中国进而指责美国为了战略储备，和保护珍贵资源目的，长期廉价购买中国的稀土金属。2012年美欧日一状告上世界贸易组织（World Trade Organization，WTO），迫使中国恢复生产和出口，中国虽然一度恢复出口量，但目前仍然把生产出口量控制得很紧，因此近年稀土金属的价格节节攀升。

不只开源也要节流：资源回收很重要！

各种稀缺元素巨大的消耗量与供应量不稳定，可能会使电子产品的生产成本提高，甚至导致无法生产。而稀缺元素也因为价值高昂，成为各国重要的战略物资。面临资源有限又分布不均，最有效的方法或许还是安全妥善回收各种含有稀缺元素的废弃的电子产品，重新提炼与再利用，才能有效地解决资源稀少的问题。

至于氦气元素这种可能无法回收再利用的元素，还是建议大家尽量不要再使用氨气球，否则氦气原子就像变了心的女朋友，回不来啦！