元素有序 万物无穷

王纯

在20世纪90年代，清华大学校园发生了一起严重铊中毒事件，化学系才女朱令因此毁掉了本该属于她的灿烂美好人生。今年11月24日是朱令46岁的生日，这个被叫作“铊”的化学元素再次引起讨论。

“氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖，钠镁铝硅磷……”这些化学元素承载着我们熟悉的那段中学记忆。提起化学周期表，人们会想到俄国化学家迪米特里·门捷列夫。1869年，35岁的门捷列夫将当时已知的63种元素写下来，并根据化学和物理性质将它们进行排列，为预测的未知元素留下空白位置，这就是著名的元素周期表。今年是联合国确定的“国际化学元素周期表年”，也是元素周期表“诞生”150周年。

科学家说“化学是一切生命的基础”，化学元素曾经带给人类灾难，也曾造福于人类。元素周期表可谓是化学研究历史上最重要的一份研究成果，世间所有元素之间的规律简单明了地跃然纸上。在过去的150年当中，化学给我们的生活带来巨大的改变。

元素代言人讲述“硫故事”

目前在化学元素周期表中总共有118个元素。为了让更多的人了解化学元素，世界著名的化学组织——国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）在全世界范围内征募了118位青年化学家，这118个人分别对应着118种元素，每一位科学家为其中的一种元素代言。中国共有三位青年化学家入选，华东师范大学姜雪峰教授成为硫元素的“代言人”。

“我最初和很多人一样挺‘害怕硫的，因为它有着很臭的气味儿。天然气的主要成分甲烷本身是没有味儿的，但因为添加了硫就闻起来很臭。举例来说，在500亿个空气分子里面只要含有一个甲硫醇分子，我们的嗅觉器官就能感觉出来臭味儿，所以硫不仅仅臭，而且有些分子甚至具有极臭恶臭。”姜雪峰说，硫元素排在元素周期表的第三周期第六主族，有着一些独特的性质与功能，火药中的三大成分之一就是硫磺，在《圣经》中它有一个更有意思的名字叫“燃烧的石头”，因为硫磺是可以燃烧的。

硫元素是由近代化学之父、法国化学家拉瓦锡发现的，当时他在研究各种气体组分的时候，在对一种黄色的物质进行燃烧之后，需要封闭称量体系，此时突然发现这个体系增重了，于是他意识到这种黄色的物质一定是和空气中的氧气进行了结合，他确定了这种黄色东西应该是一个元素，这就是硫元素的由来。

虽然硫元素直到1777年才被拉瓦锡发现，但在我国最古老的炼丹著作、东汉时期魏伯阳所著的《周易参同契》中，就已经有了硫化汞的制备记载。到公元前七世纪的时候，我们已经可以用硫磺制造出火药，使之成为国人引以为自豪的中国古代四大发明之一。

1746年之后进入近代硫化学时期，出现了铅室硫酸制造，其实现代化学工业绝大多数都是基于酸和碱的反应，酸和碱的大量生产极大地推动了现代化学工业的进程。如今硫化学已经广泛涉及光电材料、药物、食品等众多国计民生领域。

硫在生命当中扮演了非常重要的角色，生物体内的DNA、RNA、蛋白质通过硫的作用进行信号传导和遗传复制。美国化学会药物期刊《药物化学》中报道的2016年美国销售额前200名的药品中，含硫药物就达33种。硫在药物中，对药溶可调性、代谢可控性、分子识别多样性等都发挥着重要的作用。普通常见药物当中也有很多含硫的成分，像大家所熟知的抗菌消炎药物青霉素、头孢，胃炎药物奥美拉唑等。

人类生存基于资源，世界上发生的许多纷争都与资源有关，资源决定一个国家的实力和发展原动力。从硫的拥有量来看，美国占到13%，中国占11%，加拿大占10%，俄罗斯占9%。由此可见，我国是含硫大国，我们有条件也有责任去大力发展硫化学。

那些化学元素的背后

在谈到元素周期律的发展史时，北京大学化学与分子工程学院副研究员蒋尚达总结道：“理论必须由实验验证，实验必须可被理论预测。实际上门捷列夫正是在总结前人规律的基础上作出了重大创新才提出首张元素周期表，并且预测了12种当时尚未发现的元素。”

化学家是需要勇气的，很多时候他们为了解决难题，为了证明自己的设想，需将自身安全置之度外，甚至要冒着生命风险。波兰化学家居里夫人因长期从事放射性物质的研究工作，加上恶劣的实验环境和对身体保护的不够严格，时常受到放射性元素的侵袭，她的血液渐渐受到了破坏，患上了白血病;瑞典化学家诺贝尔为了研制硅藻土甘油炸药，险些在火海中丧生;氯元素的确认者、英国化学家戴维曾经在制备三氯化氮的实验中伤了自己的眼睛。

在化学元素史上，参加人数最多、危险最大、最艰难的研究课题之一便是氟元素的发现。自1768年德国化学家马格拉夫发现氢氟酸以后，到1886年法国化学家莫瓦桑制得单质的氟，历时118年之久。在这当中不少化学家损害了健康，甚至献出了生命，可以说是一段极其悲壮的化学元素史。在那118年的时间里，虽然那么多化学家的努力都没有制得单质氟，但他们的经验和教训都是极为宝贵的，为后来莫瓦桑成功制取单质氟奠定了基础。

今天我们纪念门捷列夫的元素周期律，就是因为在他发现这个周期律之后，才算有了真正意义上的化学，因此其意义深远。但可惜的是，这么重要的发现居然阴差阳错地没有获得诺贝尔奖。门捷列夫在1906年的时候被提名为诺贝尔化学奖得主，但最终法国化学家莫瓦桑因在1886年制取了单质氟而获得1906年度的诺贝尔化学奖。

说到元素周期表，不得不提到张青莲院士。一直以来，在我们中学化学课本的最后一页都会附上一张元素周期表，上写“本元素周期表，由北京大学化学与分子工程学院张青莲教授提供”。他是中国稳定同位素学科的奠基人和开拓者，20世纪90年代，他所测定的铟原子量被采用为国际新标准，这是国际上第一次采用中国测定的原子量数据作为标准数据。

探求科学的脚步永不停歇

人类对元素周期规律的探求从未停止，从远古时代到1869年元素周期表诞生，再到150年后的今天;从63种到今天的118种化学元素。在这个追求的过程中元素周期律一直都影响着我们的吃穿住行，化学元素还会更多地改变我们的未来。

有这样一句话：所有的生物学家本质上是一个化学家，所有的化学家本质上是个物理学家，所有的物理学家本质上是个数学家，所有的數学家本质上是个哲学家，所有的哲学家本质上是个生物学家。其实所有的这些学科，拿到的博士学位都叫作PhD，Ph就是Philosophy（哲学），因此这些学科的博士，本质上都是哲学博士。我们生活中每一天的点点滴滴都离不开化学，社会科技进步中化学研究也起到十分关键的作用。无论元素周期表是否被发现，化学元素的规律就在那里，未曾改变，只是在这个规律的指导之下，我们可以对化学进行更系统地研究，取得更多突破。

正值化学元素周期表问世150周年，纪念元素周期表的发现，也是纪念并感恩现代化学发展为我们社会作出的贡献。