[科普中国]-这群大佬坐在一起开会 讨论的都是影响人类的大事

这群大佬坐在一起开会 讨论的都是影响人类的大事

****制作：颜飞（中国科学院青岛生物能源与过程研究所）

时间：公元2019年

地点：中国科学院科幻礼堂

事件：热烈庆祝元素周期表诞辰150周年曁国际化学元素周期表年

主持人：“各位来宾大家晚上好！2019年是元素周期表诞辰150周年，为了铭记这一重要的历史时刻，联合国已将2019年定为国际化学元素周期表年。今天我们相聚在此，一起回顾元素家族走过的一个半世纪的辉煌历程。”（台下掌声雷动）

主持人：“现在有请我们的寿星们，相信他们的名字在座的每一位学子都能脱口而出，他们是氢氦锂铍硼碳氮氧氟氖……”（在台下异口同声的呼唤下，各位寿星依次走上了主席台）

主持人：“最后让我们有请今天的特别嘉宾——门捷列夫老先生！（门捷列夫从观众席中央站起来向大家致意，台下又是一片掌声和欢呼）

主持人：“今天的活动分为三个部分——回忆过去，肯定现在，畅想未来。”

第一个环节：回忆过去

主持人：“门捷列夫先生，您是元素周期表的创始人，讲述元素周期表发展史的任务自然也非您莫属了。”

门捷列夫：“谢谢，不过首先我要纠正一下，严格上讲我并不是元素周期表的创始人。早在1789年，拉瓦锡就在《化学大纲》中发表了人类历史上第一张****《元素表》****， 虽然当时这张表中只有23种元素。”“

“1829年，元素种类上升到54种，天才德贝莱纳提出了元素的三元素组规则即 ‘三个化学性质相似的元素组成一组，居中的元素的原子量，近似于左右两端元素原子量的平均值’。”

“1850年，培顿科弗进一步提出，性质相似的元素并不一定只有三个，并且性质相似的元素的原子量之差往往为8的倍数。”

“1862年，化学家尚古多将当时已知的元素，按各元素原子量的大小排序，标注在绕着圆柱上升的螺旋线上。化学性质相似的元素，巧合地排列在同一条母线上，而由此创立了****《螺旋图》**。1863年，欧德林发表了《原子量和元素符号表》**，其中共列出49个元素，并留有9个空位。”

“1865年，德国化学家迈尔和英国化学家纽兰兹在独立的研究中发现当元素按原子量递增的顺序排列起来时，每隔8个元素，元素的物理性质和化学性质就会重复出现，被称为元素的八音律。”

“到了1869年，我（门捷列夫）站在巨人肩膀上的幸运儿，在多年研究的基础上，最后发现了元素周期规律，并依此制定了元素周期表。”

主持人：“大自然真是神奇，组成世间万物的元素竟然也遵循着周期规律，您可以简单介绍一下这种规律吗？”

门捷列夫：“大家请看我手中的这张化学元素周期表：元素周期表共有7个横行，18个纵列，共1182格。其中每一格有一种元素，均标有元素名称、化学符号、原子序数以及相对原子质量。

（图片来源：https:// www.chemsoc.org.cn）

元素周期表有两点基本规律：

1. 周期：将电子层数相同的元素，按照原子序数递增的顺序排成横行，称为周期。

元素周期表有7个横行，即七个周期。周期序数等于该周期元素的原子具有的电子层数。例如：“钠”位于第三周期，而钠原子的电子层数恰好为3.

2. 族：**将最外层电子数相同的元素，按照电子层数递增的顺序排成纵行，称为族。**元素周期表有18个纵行，共16个族。最外层电子数等于主族数。除第8、9、10三个纵行叫作第Ⅷ族外，其余15个纵行，每个纵行称作一族。

主持人：“当年您在元素周期表中留有11个空位，这是为什么呢？”

门捷列夫：“1869年已知的元素有63种，但根据元素间的规律推测，地球上还应该有许多未发现的元素，这些位置就是为未来的家族成员准备的哇。”

钔（Md）：“没错，1955年我被人类发现，并命名为Mendelevium，以此来纪念门捷列夫（Dmitri Mendeleev）。”

主持人：“看来我们的元素寿星也按耐不住了，现在有请几位元素代表来讲一下它们的故事吧！

钠（Na）：“我是碱金属的代表，碱金属的性质遵循元素周期律。碱金属物理性质相似，除铯外均为银白色，都较软，密度都较小，熔点都较低；碱金属的性质具有递变性，从上到下密度增大(K除外)， 沸点降低，熔点降低。”

（图片来源：作者自制）

氯(Cl)：**“**我是卤族元素的代表，卤族元素的性质也遵循元素周期律。卤族元素的单质随电子层数增多，颜色逐渐加深，密度逐渐变大，熔沸点逐渐升高。”

（图片来源：作者自制）

主持人：“看来元素周期表揭示了元素之间的规律，反映了元素性质与它的原子结构的关系，极大方便了人类对元素的研究和应用。那我们来看一看元素在我们现实生活中所扮演的角色吧！”

第二个环节：肯定当下

主持人：“下面有请我们的元素寿星代表们来做一下自我介绍。”

****镭(Ra)：****我是一种具有强放射性的金属元素，1898年12月由居里夫人发现并命名。由于镭元素射线具有杀灭细胞的功效，目前常在临床研究中用于癌症治疗。

****氮(N)：****我是空气中含量最多的的非金属元素。氮的化合物一氧化二氮是一种有甜味的气体，俗称“笑气”。 1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现这种气体有轻微麻醉作用，目前常在手术中作为麻醉剂使用。

锰(Mn)：我是一种过渡金属元素，1774年，甘恩分离出了金属锰。在钢中加入13%以上的锰，制成的高锰钢，具有坚硬和韧性的良好性能。目前常用于屋顶、钢盔、坦克装甲的制造。

氖(Ne)：氖气是一种无色的稀有气体。1898年英国化学家****威廉·拉姆塞发现并命名了氖。氖灯射出的红光，在空气里透射力很强。因此氖灯常用于机场、港口交通的灯标上。

****锝(Tc)：****我是一种人造元素，由于锝的所有同位素都是放射性的，在漫长的演变过程中，所有的锝都已经衰变。1937年，美国物理学家欧内斯特·劳伦斯，使用回旋加速器加速，去“轰击” 42号元素钼，找到了这种元素。 锝99m，是一种锝的半衰期极短的不稳定同位素，广泛应用于核医学临床诊断。

主持人：“ 元素周期律的发现加速了人类对元素的研究和应用，目前化学元素已经使我们的生产和生活发生了翻天覆地的变化。那么在未来，元素周期律又会为人类文明作出怎么样的贡献呢？”

第三个环节：畅想未来

****埃德温·麦克米伦，著名化学家，美国加州大学伯克利分校物理学教授，因领导发现多种化学元素于1951年同伯克利同事西博格共同获得诺贝尔化学奖。

**埃德温·麦克米伦：“1951年，我作为“超铀元素”**的发现者之一获得了诺贝尔化学奖的殊荣。原子序数大于92（铀U元素）的元素统称超铀元素，大多都是由人工核反应发现和制取的。

超铀元素具有良好的应用前景，例如钚(Pu)作为核燃料，可以应用于核电站动力堆，将对缓解温室效应和能源危机做出重要贡献。镅(Am)在临床医学中用于甲状腺的荧光扫描，避免了核素注射带来的危害。”

朱铁军，浙江大学材料科学与工程学院教授，近期制成了高纯度的铌钴锑合金，纠正了材料界长久以来的一个认识误区——1:1:1的铌钴锑合金并不存在！

朱铁军：“我所在的实验室于2018年制成了高纯度的铌钴锑合金（NbCoSb），是材料史上的一个重大突破。

铌钴锑合金具有半导体特性，表现出良好的热电性能，机械性和稳定性，是优质的热电材料，有望成为未来外太空探测器发电的新材料。”

****戴维·李，美国物理学家，由于对氦-3（He-3）超流性的发现，于1996年同 罗伯特.里查森 、道格拉斯.奥谢罗夫 , 共同获得诺贝尔物理学奖。

****戴维·李：“由于对氦-3研究的贡献，我和另外两位美国物理学家共享了1996年度的诺贝尔物理学奖。

氦-3是一种廉价、清洁、高效的核聚变发电燃料，但在地球上的蕴藏量很少。不过目前人类已探明月球上蕴藏丰富的氦-3资源，探月工程将对氦-3的含量和分布做进一步勘察，人类开采并利用月球资源的时代即将到来。”

主持人：“三位科学家分别从人工合成元素、合成材料和地外元素三个方面畅想了元素的未来应用，真是令我们大开眼界。”

主持人结束语：“在座的各位中科院学子们，今天我们相聚科幻大讲堂，共同探讨了元素家族的昨天今天和明天。无数科学家前辈们鞠躬尽瘁才有了今天繁荣昌盛的元素大家族，相信在未来，各位学子可以使元素家族绽放出更多新的光芒！”

参考资料：

[1] Reimann C， Caritat P D.Chemical Elements in the Environment[M]// Chemical elements in the environment:. 1998.

[2] Alpher R A. The origin of chemicalelements.[J]. Journal.washington Academy of Sciences Washington D.c， 1948， 38(8):288.

[3] Reimann C， Caritat P D. Chemicalelements in the environment: factsheets for the geochemist and environmentalscientist.[J]. 1998.

[4] Goldschmidt V M. The principles of distributionof chemical elements in minerals and rocks. The seventh Hugo Müller Lecture， delivered before the Chemical Society on March 17th， 1937[J]. Journal of the Chemical Society，1937， 102(19):655-673.

[5] Sidwick N V. The chemical elements and theircompounds /[M]. 1950.

[6] Yaroshevsky A A. Abundances of chemicalelements in the Earth’s crust[J]. Geochemistry International， 2006， 44(1):48-55.

[7] Huang L， Ran H， Chen S， et al. A new n-type half-Heuslerthermoelectric material NbCoSb[J]. Materials Research Bulletin， 2015， 70:773-778.