王純

在20世紀90年代，清華大學(xué)校園發(fā)生了一起嚴重鉈中毒事件，化學(xué)系才女朱令因此毀掉了本該屬于她的燦爛美好人生。今年11月24日是朱令46歲的生日，這個被叫作“鉈”的化學(xué)元素再次引起討論。

“氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖，鈉鎂鋁硅磷……”這些化學(xué)元素承載著我們熟悉的那段中學(xué)記憶。提起化學(xué)周期表，人們會想到俄國化學(xué)家迪米特里·門捷列夫。1869年，35歲的門捷列夫?qū)敃r已知的63種元素寫下來，并根據(jù)化學(xué)和物理性質(zhì)將它們進行排列，為預(yù)測的未知元素留下空白位置，這就是著名的元素周期表。今年是聯(lián)合國確定的“國際化學(xué)元素周期表年”，也是元素周期表“誕生”150周年。

科學(xué)家說“化學(xué)是一切生命的基礎(chǔ)”，化學(xué)元素曾經(jīng)帶給人類災(zāi)難，也曾造福于人類。元素周期表可謂是化學(xué)研究歷史上最重要的一份研究成果，世間所有元素之間的規(guī)律簡單明了地躍然紙上。在過去的150年當中，化學(xué)給我們的生活帶來巨大的改變。

元素代言人講述“硫故事”

目前在化學(xué)元素周期表中總共有118個元素。為了讓更多的人了解化學(xué)元素，世界著名的化學(xué)組織——國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）在全世界范圍內(nèi)征募了118位青年化學(xué)家，這118個人分別對應(yīng)著118種元素，每一位科學(xué)家為其中的一種元素代言。中國共有三位青年化學(xué)家入選，華東師范大學(xué)姜雪峰教授成為硫元素的“代言人”。

“我最初和很多人一樣挺‘害怕硫的，因為它有著很臭的氣味兒。天然氣的主要成分甲烷本身是沒有味兒的，但因為添加了硫就聞起來很臭。舉例來說，在500億個空氣分子里面只要含有一個甲硫醇分子，我們的嗅覺器官就能感覺出來臭味兒，所以硫不僅僅臭，而且有些分子甚至具有極臭惡臭?！苯┓逭f，硫元素排在元素周期表的第三周期第六主族，有著一些獨特的性質(zhì)與功能，火藥中的三大成分之一就是硫磺，在《圣經(jīng)》中它有一個更有意思的名字叫“燃燒的石頭”，因為硫磺是可以燃燒的。

硫元素是由近代化學(xué)之父、法國化學(xué)家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)的，當時他在研究各種氣體組分的時候，在對一種黃色的物質(zhì)進行燃燒之后，需要封閉稱量體系，此時突然發(fā)現(xiàn)這個體系增重了，于是他意識到這種黃色的物質(zhì)一定是和空氣中的氧氣進行了結(jié)合，他確定了這種黃色東西應(yīng)該是一個元素，這就是硫元素的由來。

雖然硫元素直到1777年才被拉瓦錫發(fā)現(xiàn)，但在我國最古老的煉丹著作、東漢時期魏伯陽所著的《周易參同契》中，就已經(jīng)有了硫化汞的制備記載。到公元前七世紀的時候，我們已經(jīng)可以用硫磺制造出火藥，使之成為國人引以為自豪的中國古代四大發(fā)明之一。

1746年之后進入近代硫化學(xué)時期，出現(xiàn)了鉛室硫酸制造，其實現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)絕大多數(shù)都是基于酸和堿的反應(yīng)，酸和堿的大量生產(chǎn)極大地推動了現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的進程。如今硫化學(xué)已經(jīng)廣泛涉及光電材料、藥物、食品等眾多國計民生領(lǐng)域。

硫在生命當中扮演了非常重要的角色，生物體內(nèi)的DNA、RNA、蛋白質(zhì)通過硫的作用進行信號傳導(dǎo)和遺傳復(fù)制。美國化學(xué)會藥物期刊《藥物化學(xué)》中報道的2016年美國銷售額前200名的藥品中，含硫藥物就達33種。硫在藥物中，對藥溶可調(diào)性、代謝可控性、分子識別多樣性等都發(fā)揮著重要的作用。普通常見藥物當中也有很多含硫的成分，像大家所熟知的抗菌消炎藥物青霉素、頭孢，胃炎藥物奧美拉唑等。

人類生存基于資源，世界上發(fā)生的許多紛爭都與資源有關(guān)，資源決定一個國家的實力和發(fā)展原動力。從硫的擁有量來看，美國占到13%，中國占11%，加拿大占10%，俄羅斯占9%。由此可見，我國是含硫大國，我們有條件也有責(zé)任去大力發(fā)展硫化學(xué)。

那些化學(xué)元素的背后

在談到元素周期律的發(fā)展史時，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院副研究員蔣尚達總結(jié)道：“理論必須由實驗驗證，實驗必須可被理論預(yù)測。實際上門捷列夫正是在總結(jié)前人規(guī)律的基礎(chǔ)上作出了重大創(chuàng)新才提出首張元素周期表，并且預(yù)測了12種當時尚未發(fā)現(xiàn)的元素?！?/p>

化學(xué)家是需要勇氣的，很多時候他們?yōu)榱私鉀Q難題，為了證明自己的設(shè)想，需將自身安全置之度外，甚至要冒著生命風(fēng)險。波蘭化學(xué)家居里夫人因長期從事放射性物質(zhì)的研究工作，加上惡劣的實驗環(huán)境和對身體保護的不夠嚴格，時常受到放射性元素的侵襲，她的血液漸漸受到了破壞，患上了白血病;瑞典化學(xué)家諾貝爾為了研制硅藻土甘油炸藥，險些在火海中喪生;氯元素的確認者、英國化學(xué)家戴維曾經(jīng)在制備三氯化氮的實驗中傷了自己的眼睛。

在化學(xué)元素史上，參加人數(shù)最多、危險最大、最艱難的研究課題之一便是氟元素的發(fā)現(xiàn)。自1768年德國化學(xué)家馬格拉夫發(fā)現(xiàn)氫氟酸以后，到1886年法國化學(xué)家莫瓦桑制得單質(zhì)的氟，歷時118年之久。在這當中不少化學(xué)家損害了健康，甚至獻出了生命，可以說是一段極其悲壯的化學(xué)元素史。在那118年的時間里，雖然那么多化學(xué)家的努力都沒有制得單質(zhì)氟，但他們的經(jīng)驗和教訓(xùn)都是極為寶貴的，為后來莫瓦桑成功制取單質(zhì)氟奠定了基礎(chǔ)。

今天我們紀念門捷列夫的元素周期律，就是因為在他發(fā)現(xiàn)這個周期律之后，才算有了真正意義上的化學(xué)，因此其意義深遠。但可惜的是，這么重要的發(fā)現(xiàn)居然陰差陽錯地沒有獲得諾貝爾獎。門捷列夫在1906年的時候被提名為諾貝爾化學(xué)獎得主，但最終法國化學(xué)家莫瓦桑因在1886年制取了單質(zhì)氟而獲得1906年度的諾貝爾化學(xué)獎。

說到元素周期表，不得不提到張青蓮院士。一直以來，在我們中學(xué)化學(xué)課本的最后一頁都會附上一張元素周期表，上寫“本元素周期表，由北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院張青蓮教授提供”。他是中國穩(wěn)定同位素學(xué)科的奠基人和開拓者，20世紀90年代，他所測定的銦原子量被采用為國際新標準，這是國際上第一次采用中國測定的原子量數(shù)據(jù)作為標準數(shù)據(jù)。

探求科學(xué)的腳步永不停歇

人類對元素周期規(guī)律的探求從未停止，從遠古時代到1869年元素周期表誕生，再到150年后的今天;從63種到今天的118種化學(xué)元素。在這個追求的過程中元素周期律一直都影響著我們的吃穿住行，化學(xué)元素還會更多地改變我們的未來。

有這樣一句話：所有的生物學(xué)家本質(zhì)上是一個化學(xué)家，所有的化學(xué)家本質(zhì)上是個物理學(xué)家，所有的物理學(xué)家本質(zhì)上是個數(shù)學(xué)家，所有的數(shù)學(xué)家本質(zhì)上是個哲學(xué)家，所有的哲學(xué)家本質(zhì)上是個生物學(xué)家。其實所有的這些學(xué)科，拿到的博士學(xué)位都叫作PhD，Ph就是Philosophy（哲學(xué)），因此這些學(xué)科的博士，本質(zhì)上都是哲學(xué)博士。我們生活中每一天的點點滴滴都離不開化學(xué)，社會科技進步中化學(xué)研究也起到十分關(guān)鍵的作用。無論元素周期表是否被發(fā)現(xiàn)，化學(xué)元素的規(guī)律就在那里，未曾改變，只是在這個規(guī)律的指導(dǎo)之下，我們可以對化學(xué)進行更系統(tǒng)地研究，取得更多突破。

正值化學(xué)元素周期表問世150周年，紀念元素周期表的發(fā)現(xiàn)，也是紀念并感恩現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展為我們社會作出的貢獻。