從科學(xué)的角度講講有關(guān)它的“八卦”化學(xué)元素周期表的奇妙世界

氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖……看到這些是不是感覺又回到了高中的化學(xué)課堂？118個化學(xué)元素為很多人打開了探究科學(xué)世界的窗口。今年，元素周期表迎來150歲生日，聯(lián)合國將2019年定為“國際化學(xué)元素周期表年”。

這張元素周期表是怎樣誕生的？歷史上有哪些大事件的背后有化學(xué)元素周期表的影子？它和我們的日常生活又有著怎樣的聯(lián)系呢？

元素周期表到底牛在哪兒

通常，我們把元素周期表的發(fā)明歸功于俄國化學(xué)家德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫。150年前，35歲的門捷列夫?qū)?dāng)時已知的63種元素寫在卡片上，并根據(jù)化學(xué)和物理性質(zhì)對它們進(jìn)行排列，做出了元素周期表，因而被稱為“元素周期表之父”。

他發(fā)現(xiàn)，所有的化學(xué)元素都可以排成一個自然的行列，其性質(zhì)每隔7個元素就周期地重復(fù)出現(xiàn)一次，看似雜亂無章的物質(zhì)世界顯出了驚人的統(tǒng)一性。

門捷列夫不僅將元素進(jìn)行了有規(guī)律的排列，他更牛的地方在于“留白預(yù)言”和“超強(qiáng)糾錯”。他預(yù)測了一些當(dāng)時沒有發(fā)現(xiàn)的元素，并且給它們預(yù)留了位置，包括“類鋁”“類硅”“類硼”等在內(nèi)的11種元素。

1875年法國科學(xué)家布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)了鎵，整個化學(xué)界震驚了。“鎵”正是門捷列夫預(yù)測的類鋁元素，于是人們紛紛去尋找門捷列夫所預(yù)言的新元素，后來人們按照預(yù)言先后找到了鈧、鍺、錸等元素。

門捷列夫當(dāng)時還指出了原有的錯誤，比如金的原子量。那時金的原子量公認(rèn)為196.2，按此在元素表中金應(yīng)排在鋨、銥、鉑的前面，它們被公認(rèn)的原子量分別為198.6、196.7、196.7。而門捷列夫堅定地認(rèn)為金應(yīng)排列在這三種元素的后面，原子量都應(yīng)重新測定。最終重測的結(jié)果：鋨為190.9，銥為193.1，鉑為195.2，而金是197.2。實踐證實了門捷列夫的論斷，也證明了周期律的正確性。門捷列夫的開掛人生

門捷列夫是家里出生的第17個孩子，學(xué)習(xí)成績不好，還因為掛科而復(fù)讀。后來他混得風(fēng)生水起，也不是因為研究化學(xué)，而是因為做包包。門捷列夫當(dāng)時在圣彼得堡做的手工皮包和旅行箱名噪一時，如果他沒發(fā)明元素周期表，沒準(zhǔn)現(xiàn)在就多了個百年皮具品牌呢。

除此之外，門捷列夫還熱愛極地探險和高空飛行，不僅參與了北極破冰船的建造，還乘坐自己參與制造的懸浮器飛到了3000米的高空中。雖然門捷列夫沒有拿到過諾貝爾獎，但是世人都記住了這個天才。

煉丹術(shù)、煉金術(shù)也有科學(xué)內(nèi)涵

說到煉丹術(shù)，大家可能有點不屑，那不就是過去皇權(quán)貴胄為了長命百歲的迷信嗎？其實，不論是煉丹術(shù)還是煉金術(shù)都可以算是古代化學(xué)的前身，雖然它們一個是追求長生不老，一個是追求金銀財寶，但是這個過程中卻產(chǎn)生了很多有意思的副產(chǎn)品，比如四大發(fā)明的火藥，還有葛洪在煉制水銀的過程中發(fā)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)的可逆性。

葛洪指出，對丹砂（硫化汞）加熱可以煉出水銀，而水銀和硫磺化合又能變回丹砂。所以說人家是古代化學(xué)家絕對是名副其實。西方也一樣，連牛頓當(dāng)年也很癡迷煉金術(shù)。現(xiàn)在很多化學(xué)反應(yīng)符號，像表示加熱的三角形，其實就源自煉金術(shù)。

“鳳凰變麻雀”的鋁

鋁是我們生活中最常見的金屬之一，但是在19世紀(jì)的時候，鋁是一種十分昂貴的元素，因為鋁很少以天然鋁的形態(tài)存在，當(dāng)時又沒有提取、分離鋁的技術(shù)，所以當(dāng)時鋁的價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過金和銀。

法國的拿破侖三世就是特別“能打的”，這位拿破侖一世的侄子，他做皇帝的時候都是用鋁來打造專屬的杯盤，把近衛(wèi)隊的胸甲也換成了鋁的。當(dāng)時，還有科幻小說家暢想未來人們住在鋁質(zhì)的房屋中，可以說是極盡奢華了。后來，電解鋁被發(fā)現(xiàn)，鋁的價格就一落干丈了。

讓我們大膽設(shè)想一下，萬一哪天一顆小行星落到地球上，上面全是貴金屬，或者火山噴發(fā)把地球深處的重金屬翻上來了，金子也許就變成白菜價了呢。

被稱為“治癌圣手”的锎

元素是無所不在的，同時也是充滿力量的。從門捷列夫時期的63個元素，到201 6年修訂的新皈元素周期表，目前已知有118種元素。其中，90種自然存在，另28種由人工合成。

比較特別的是92號元素鈾，這是在自然界中可以找到的最重的元素。因此，化學(xué)界將原子序數(shù)為93的镎以及之后的所有元素，都稱為“超鈾元素”。很多超鈾元素都是物理科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的，這些元素大部分都是通過人工合成的方式，用不同的原子相互碰撞，在實驗室中“制造”出來的。

不過，這些化學(xué)元素的性質(zhì)都極其不穩(wěn)定，屬于危險的放射性元素。目前，人類發(fā)現(xiàn)的許多100號之后的化學(xué)元素，半衰期都是毫秒級的單位，很快就會衰變成其他的元素，但這樣的元素也并不是沒有實際意義。

比如第六個被人工合成的超鈾元素——锎，此種金屬的價值為每克2700千萬美元，比黃金貴65萬倍。1950年，加州大學(xué)伯克利分校利用回旋加速器首次人工合成了锎元素，此次實驗只生產(chǎn)了大約5000顆锎原子。

锎元素在核醫(yī)學(xué)上有特殊用途，被稱為“治癌圣手”。1968年，醫(yī)用锎源被用來治療首例病人，中子近距離治療法由此誕生。中子治癌是最先進(jìn)的癌癥治療方法之一.無須讓病人全身接受放射性射線，而是將中子源送入人體或腫瘤內(nèi)，通過輕微放射反應(yīng)徹底殺死癌細(xì)胞。

而這種價值連城的锎元素要想獲得絕非易事，地殼中極少有這種元素存在，人工合成又是一項高精尖技術(shù)活，需要核反應(yīng)爐或者粒子加速器。

對于科學(xué)，肯定有人喜歡，有人覺得無所謂，但是對于一些神秘的、有趣的東西，大家應(yīng)該都是感興趣的，我們也不妨從這些地方人手，讓自己更好地體會化學(xué)的樂趣。