煉金術與化學元素

最昂貴的元素

2017年4月3日，周大福集團在拍賣會上拍下了“粉紅之星”鉆石，成交價是7100萬美元。這是當時世界上最貴的寶石。

鉆石完全由碳原子構成，因此我們可以說碳是元素表上最昂貴的元素。不過，木炭也完全由碳原子構成，超市里1千克木炭的零售價是幾英鎊。或許碳也是最廉價的。

我們認為黃金比白銀更值錢，但在19世紀90年代的奧運會上，冠軍獲得者得到的是一枚銀牌，而不是金牌。唱片公司用鉑金專輯獎勵藝術家，這是至高的榮耀；但是在市場上，每金衡制盎司鉑金比黃金便宜15美元。

銠和鈀被用來制造汽車轉換器，它們的價格與鉑接近。它們的價格之所以這么高，是因為在2008年有過短暫的飆升，價值提高了10倍。有一個月的時間里，它們的價格比黃金還高。

钚是地球上最昂貴的材料之一，每1克的價值達到1.1萬美元（美國能源部數(shù)據(jù)）。可事實上有一種元素比它更貴，不過很少有人知道。那就是98號元素锎，它被用作核反應堆的啟動劑，每克售價為2700萬美元。“粉紅之星”鉆石重12克左右，以克論，锎的價格是它的4倍還多。

不過，锎在自然界中并不存在。這是一種人造元素，所以它才這么貴。

都是魔法師

在18世紀發(fā)現(xiàn)磷以及燃燒實驗以前，化學研究像是一團糨糊。由于猶太-基督教象征、古老的童話故事以及波斯作家賈比爾·伊本·哈揚的煉金術研究，沒人重視化學。事實混雜在迷信之中，撲朔迷離。

化學領域過去被稱為“煉金術”，是從阿拉伯語中衍生出來的術語。這個詞源自希臘語，意思是黑魔法。在那段時期里，沒有人嘗試尋找組成物質(zhì)的元素，相反，他們尋找那些人造的物質(zhì)。

“萬能溶劑”就是一例，人們認為這是一種終極的酸，可以用來溶解所有東西；“長生不老藥”也是一例，人們認為這可以用來避免死亡；還有“萬能藥”，人們認為可以用來治療一切疾病。

當然，煉金術士的首要目標是制作一種叫作“魔法石”的材料，它能把普通金屬變成黃金，13世紀開始就流傳著相關的謠言。

煉金術的確教會我們很多關于化學反應的知識，但煉金術涉及不到結構，只是猜測，而無實證。

元素的種類要由原子核中的質(zhì)子數(shù)決定。把一種元素轉化成另一種元素，這不是試管中進行簡單的混合就可以做到的。

化學反應就是操縱電子，原子核太小了，并且是隱藏起來的，我們不能影響到它。簡單地說，電子會隨著你想要的曲調(diào)跳舞，但只要原子核保持不變，元素就不會改變。

當然，太陽仍在不斷把氫元素轉化成氦元素，科學無法禁止這一點。在地球上模擬這種技術需要超人的能力。說到超人的能力……

超級英雄的起源

在超級英雄的故事里，彼得·帕克被一只具有放射性的蜘蛛咬傷，他的DNA不可逆轉地改變了，這使他獲得了蜘蛛俠的力量；布魯斯·班納碰上了原子彈爆炸，暴露在放射性伽馬射線下，變成了綠巨人；神奇四俠遭遇了放射性的宇宙射線風暴，超膽俠被噴濺到放射性廢物上，《X戰(zhàn)警》中的琴·葛雷駕駛著航天飛機穿過放射性太陽風暴，釋放了她的感應潛能。

放射性物質(zhì)給我們帶來許多恩惠，但在20世紀50年代也創(chuàng)造了哥斯拉和無數(shù)巨型昆蟲（雖然它們是虛構的巨型怪獸），我們必須謹慎對待。然而正是由于放射性，人類才能夠將一種元素轉化成另外一種，所以我們需要了解它。

1896年，法國物理學家亨利·貝克勒爾偶然發(fā)現(xiàn)了放射性現(xiàn)象。貝克勒爾一直計劃用感光底片做實驗，但測試那天，天空烏云密布，所以他把底片放在了抽屜里。兩天后，他把底片取出來，發(fā)現(xiàn)上面已經(jīng)浸染了銅十字架的圖案。顯然，抽屜里有某種東西拍了照片。唯一的物體是放在十字架另一邊的一罐硫酸鉀溶液，所以貝克勒爾認為它一定是罪魁禍首。

雖然感光底片最容易被陽光激活，但任何高能光束都會使它發(fā)生變化。鉀和硫酸鹽顆粒都不發(fā)射光束，因此從邏輯上來說，光束來自液體中的其他元素——鈾。

雖然肉眼看不到，但鈾顯然發(fā)射了某種東西，改變了感光底片的表面。十字架在兩者之間，就這樣，最早的無線電報出現(xiàn)在這個罐子里。

瑪麗·居里（即居里夫人）是唯一一個在兩門科學中獲得諾貝爾獎的人。在貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)之后不久，她把這種現(xiàn)象命名為“radioactivity”（放射性），這個詞來自希臘語中的radius（車輪輻條）和拉丁語中的aktinos（光線）。

瑪麗·居里在她的丈夫皮埃爾的幫助下，又發(fā)現(xiàn)了兩種放射性元素鐳和釙，后者的命名是為了紀念她的祖國波蘭。不幸的是，他們兩人都因為長期暴露在放射性環(huán)境下而生病去世。我們由此知道，放射性對細胞有害。

（李瀚薦自《現(xiàn)代閱讀》）