那些以国名命名的元素

2017-07-05

奥秘 2017年6期

把祖国的名字挂到元素周期表上，不仅令人自豪，或许也是靠税收做科研的科学家对纳税人最好的回馈。

31号元素“高卢”

31号元素镓(Ga, gallium)，得名于法国的拉丁文古称高卢（Gallia）。

1871年门捷列夫发现了元素周期律，并根据元素周期律预言了几种元素的存在（巧合的是，3种发现时期相近的“爱国”元素均是元素周期律预言存在的元素，从中可以一窥19世纪末民族国家在欧洲的兴起）。其中，铝下元素（eka-aluminium）的31号元素，在元素周期律公布不久之后的1875年，就被法国化学家德布瓦伯德兰（de Boibaudran）在闪锌矿中发现了。门捷列夫对“铝下元素”（镓元素）物理性质的精准预测，也成为了化学史上的一桩美谈。

因为门捷列夫的预言太过神奇，德布瓦伯德兰的功绩常常被世人忽视。然而德布瓦伯德兰发现镓元素，并非源于元素周期律的引导，而是他多年来对原子光谱，特别是对硼族元素原子光谱研究的成果。选择闪锌矿作为研究对象也并非源于运气。德布瓦伯德兰慎重考察过硼族元素的各类矿石，认定从中寻找镓元素希望渺茫之后，才转而去研究与硼族相邻的锌族元素的矿石。最终，德布瓦伯德兰用分光计观察矿石处理产生的沉淀物质时，发现了两条未知的光谱。德布瓦伯德兰认定，这是属于新元素的光谱，并最终在法国锌矿协会等的协助下，成功分离出了锗单质，将“高卢”之名写上了元素周期表。

32号元素“日耳曼”

32号元素锗(Ge, germanium)，得名于德国的拉丁文古称日耳曼（Germania）。

32号元素也是被门捷列夫预言的一种元素。然而最早对锗等存在进行预言的却不是门捷列夫，而是英国化学家纽兰兹。纽兰兹在1863年就发现了元素化学性质的周期性，因为每隔7种元素（人们对稀有气体当时还了解不多）就会发生重复，因此纽兰兹将其称为“元素八音律”。按照他的理论，硅和锡之间应该有一种未知元素存在，而这种元素正是锗元素。

1885年，德国弗莱堡发现了一种稀有矿石。矿石发现者魏斯巴赫将此富含银的矿石命名为argyrodite，即“硫银锗矿”。根据魏斯巴赫的记载，他协同老师莱赫对新矿石进行初步分析后，发现新矿石“75%是银，18%是硫，因此尚有7%的成份未能解明”。于是，矿石被寄送给德国化学家温克勒，进行进一步的定量分析。温克勒经过分析，认定其中含有一种新金属。1886年，他成功分离出来这种新金属，并最终决定以“日耳曼”之名，将其命名为锗。

44号元素“俄罗斯”

44号元素钌（Ru, ruthenium），得名于俄罗斯的拉丁文（Ruthenia）。

在进入合成时代之前，化学元素的发现权，通常会授予成功提纯该元素，并通过实验验证该元素化学性质的科学家。因此，钌的发现者这一荣誉，现在也一般会归于卡尔·克劳斯名下。然而在克劳斯之前，至少有两位化学家曾经分离出钌。

1808年，波兰化学家希尼亚迪茨基就从铂金矿石中发现了一种新金属，并用1807年发现的小行星的名字，将其命名为vestium。希尼亚迪茨基将他的发现分别报告给了法国和俄国的科学院，然而俄国科学院并没有对他的研究结果进行确认，法国科学院的委员会也没能重现他的研究成果，因此他在郁郁之中否定了自己的研究成果，并没有进行进一步的研究。

1828年，德国化学家奥桑用王水溶解铂金矿石后，认为自己发现了3种新金属。其中包括了在化学史中第一次被误报的锝元素polinium，也包括了钌元素ruthenium。正是奥桑决定将44号元素命名为钌。1844年，钌的最终发现者克劳斯证明，奥桑分离出来的“钌元素”的氧化物十分不纯，但是其中确实含有微量的钌。

1840年，当克劳斯开始对用王水处理过的铂金矿石感兴趣的时候，他就已经知道奥桑对铂金矿石的研究了。最终，克劳斯分离提纯了钌，并确认了钌的化学性质。俄国人克劳斯决定尊重奥桑的命名，因此ruthenium这个名称也得以保存，在元素周期表中占据了一席之地。

84号元素“波兰”

84号元素钋(Po, polonium)，发现者是居里夫妇，并以居里夫人的祖国波兰命名。

天然的钋存在于铀矿石中，含量仅为百亿分之一。也就是说，1吨铀矿石中，大约只有100微克的钋。居里夫妇仅仅凭借奥匈帝国政府好心赠送给他们的几吨铀矿石矿渣，便精炼出足够的钋，着实让人敬佩。

钋是已知的毒性最强的化学物质，安全量仅仅为7pg（一兆分之七克）。居里夫人身患白血病的原因应该是受到镭元素的辐射，而她的女儿身患白血病的原因，则多半是因为实验室中含有钋元素的胶囊爆炸所致。

87号元素“法国”

87号元素钫(Fr, francium)，是第二种得名于法国的化学元素。

钫是人类开启合成元素的炼金术时代之前发现的最后一种存在于自然界中的元素。自从门捷列夫发现了元素周期律以来，碱金属一族中铯元素下方的空缺就一直吸引着科学家们前赴后继地进行探寻。1925年前苏联化学家多布罗谢尔多夫抢先宣布发现了87号元素，并命名为“俄罗斯”russium，成为了日本小川以外又一位不小心把祖国国名的命名机会浪费在误报上的悲剧人物。此后亦有几组科学家研究各种天然存在的碱金属矿石，试图从中寻找87号元素的踪迹，也都无果而终。

最终，1939年，在法国巴黎居里研究所工作的玛格丽特·佩里，在提纯锕-227的时候，敏锐地意识到自己分离出来的废物正是化学家们苦求而不得的87号元素。让我们回到元素周期表：锕元素是89号元素，意味着它的原子核中含有89个质子。锕的放射性同位素锕-227会自然发生α衰变，释放出一个含有2个质子2个中子的氦原子核。于是通过计算，我们可以得知，衰变的产物应该是含有87个质子，原子量为223的一种原子。这正是钫半衰期最长的同位素，钫-223。佩里正是靠着自己敏锐的直觉，发现了让化学家们苦求多年的87号元素。钫最稳定的同位素钫-223的半衰期也仅仅有22分钟，是前100号元素中半衰期最短的最稳定同位素，也难怪它会成为最后一个被发现的天然元素。

95号元素“美国/美洲”

95号元素镅(Am, americium)的名字得名于“美国”或“美洲”还有待商榷。

在合成及研究包括镅在内的超铀元素时，化学家们发现，超铀元素具有同镧系元素相似的化学性质。因此，在命名这些新元素时，也借鉴了同族镧系元素的名称。

这些元素（95号和96号元素）得名于与之对应的稀土元素。95号元素因为与铕（铕元素Eu的英文名称为europium，得名于“欧洲”）相似，遂被命名为镅。至于96号元素，则正如得名于著名稀土研究者伽多林（Gadolin）的钆（gadolinium）一样，以放射性研究者居里家族之名，命名为锔（curium）。据此来看，因为铕得名于“欧洲”，镅得名于“美洲”的说法似乎更为可信。

美国核物理学家及核化学家西博格在研究过93号元素镎和94号元素钚之后，顺理成章地决定继续研究95号和96号元素。1944年，他和他的团队用中子撞击钚-239，成功得到了镅。然而因为镅元素与曼哈顿计划息息相关，有关该元素的消息最初是严格保密的。直到1945年战争胜利，消息才得以解禁。1945年11月11日，西博格出席一档收音机节目时，有观众提问在战争期间除了镎和钚以外，还有没有发现什么新元素。此时，西博格才“泄露”了有关镅和锔的信息，使两种新元素的存在得以公诸于世。

西博格最终因为包括镅在内的诸多超铀元素的重要研究和贡献，获得了1951年的诺贝尔化学奖。因为西博格的巨大贡献，他成为仅有的两位在生前就登上元素周期表的人类。106号元素就是以他为名的。