稀非稀 土非土 話「稀土」

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(來源 維基百科)

「花非花,霧非霧。
夜半來,天明去。
來如春夢無多時,去似朝雲無覓處。」

--唐‧白居易《花非花》

這是唐代詩人白居易所作的一首詩,深具印象派藝術風格,有著朦朦朧朧的美感。

現在讓我借用「花非花,霧非霧」的句法,來談一談「稀非稀,土非土」的「稀土」(rare earth)。稀土是「稀土元素」的簡稱;目前所謂的「稀土元素」通常包括:等17種元素。我們看到這些元素的名稱都有「金」字偏旁,顯示它們在物理學和化學的分類上都是屬於金屬,因此「稀土元素」又稱為「稀土金屬」。

所有「稀土金屬」都是在19世紀中葉才陸續被發現和提煉出來的;相對於金、銀、銅、鐵等遠古人類就已知的古老金屬,「稀土金屬」的發現是相當晚近的事。之所以這麼晚才被發現,當時的科學家們以為原因是「稀土金屬」在地殼裡的含量非常稀少,發現不易。事實上,「稀土金屬」在地殼裡的含量並不稀少。例如,金屬釔在地殼中的含量是銀的400倍;金屬的含量更高,是銀的800倍!其他所有稀土金屬的含量也都比金、銀高出甚多。顯然「稀土金屬」的「稀」字是名不符實--因此我們才會說「稀非稀」(號稱稀其實不稀)。

其次,稀土金屬既然都是金屬,為什麼還被稱為稀「土」呢?它們跟土有什麼關係呢?原來當初在提煉稀土金屬的過程當中,其初級的產出物都是稀土金屬的氧化物;這些氧化物在一般情況下都是粉末狀,外觀像一堆土粉,因此才被冠上「土」的稱呼。這種「土」跟一般的泥土完全沒有關係--因此我們才會說「土非土」(此土非彼土)。目前科學界都知道「稀土」這個名稱並不恰當,但是習慣成自然,多一事不如少一事,大家也懶得去改了。

在近代材料科學的發展中,稀土金屬扮演的角色越來越重要;在傳統的金屬材料中只要加入極少量的稀土元素,即可大大改變該材料的物理特性,廣泛應用於機械、電子、化工、甚至於國防工業上。

目前中國是世界第一大稀土礦生產國,也是稀土礦第一大出口國;有鑑於稀土元素的重要性,中國一向視稀土元素為戰略性物資。2009年中國藉口與日本發生領土爭端,開始管控和限制稀土礦的出口作為報復。2012年3月美國還曾經就中國限制稀土礦出口問題向世貿組織(WTO)提出訴訟案。

不過,隨著科學技術的日新月異,稀土元素的用途逐漸被許多新開發的化合物所取代。同時,新的稀土礦床也次第被發現(畢竟,稀土元素在地球上的含量並不稀少)--例如在2012年6月,日本的探勘團隊在其最東端的南鳥島(みなみとりしま)周邊海域,發現一個稀土泥礦床,其蘊藏量非常豐富,相當於日本約200多年的需求量。

走筆至此,忽然回想起白居易《花非花》的詩句:「來如春夢無多時,去似朝雲無覓處。」--把稀土當作戰略性物資來操控,是否也是春夢一場?