氫氦鋰鈹硼、碳氮氧氟氖……你還能背到第幾行?_風聞
未读-未读出版社官方账号-未读出版社官方账号2019-07-25 10:54

氫氦鋰鈹硼,碳氮氧氟氖,鈉鎂鋁硅磷,硫氯氬鉀鈣……
還記得這段麻瓜必背的化學咒語嗎?
上次我和它相遇,還是在《生活大爆炸》裏,看謝耳朵在台上尷尬唱出《元素之歌》。
回想讀書時,不管是文科生還是理科生,我們都被那張小小的元素週期表“折磨”過,畢竟它橫着看、豎着看,各有N種不同的相關性。
今年是元素週期表誕生150週年,關於它,其實有很多趣事。
比如,元素週期表的出現,是門捷列夫做夢夢出來的;不少人熱衷於給它設計不同的樣式,蛇形的、彩色的;還有人用它裝修浴室;如果你樂感好,還可以用元素週期表編曲……
其實表上的每個元素,時時刻刻就在我們的生活裏,甚至就在我們自己的身體裏。
被玩壞的元素週期表
既然是150週年誕辰,我們就先講講元素週期表有多歡樂。
首先我們上學時代一定幹過一件事,那就是為了背它,編一堆順口溜。
比如我就搜到了這樣的神奇記憶法👇
根據“林柳路呀”這個發音推斷,這個順口溜一定不是弗蘭同學編的。
然後我又搜到了一個“有綠牙的桂林美女”版本👇
就連某種特定元素的沸點也有特別記憶法👇
這些只是上學時期的調侃,我發現有很多人,哪怕畢業了,也還眷戀着這份週期表。
前不久,推特上有一個#I Spy a Periodic Table#的話題,向人們徵集關於週期表的趣圖。
這位同學把自己的浴室裝修成了元素週期表,整齊漂亮,治癒強迫症,哪怕未來發現了新元素還可以補充上去。
△ 浴室元素週期表,圖片來源: Jan Radford
再看看印着中文元素週期表的白瓷保温杯,就很靈性,建議學術會議統一採購。
△ 圖片來源:Tianfei Liu
最壕的參賽選手非下面這張莫屬。
△ 圖片來源:arbor網站
三個外國的大學生,用樂高拼出了整張元素週期表。而且每個元素的格子裏,都有別出心裁的細節設計,比如“氫H”格子旁有一個火箭和宇航員,是因為液態氫是火箭發射時的重要燃料。
讓(音痴的)我在寫稿過程中摸魚最久的,是一個“編曲網站”。
瑞典皇家理工學院做了一個**“放射性樂隊”在線網站**,你可以藉助代表原子放射性衰變頻率的特殊聲音編寫旋律。
自然之美和藝術之美,真的是共通的。
**門捷列夫:**我先做個夢
看過了歡脱的玩法,讓我們説點正經的:元素週期表是如何被門捷列夫發明的。
其實,**門捷列夫編寫元素週期表的起因,是為了備課。**當時他終於結束自己兼職講課的奔波生活,正式成為了聖彼得堡大學的化學教授。
學校讓他教無機化學課,但這個領域對他來説相對陌生,於是他決定自己動手編一本新教材。(學霸的思維果然與眾不同)
△ 斯洛伐克首都的門捷列夫雕像
**當時世上已知的化學元素還只有63種,但它們之間沒有什麼順序,隨便地散落着。**門捷列夫覺得它們之間一定有某種關聯,於是開始了廢寢忘食的“找規律”。
在某次連續工作後,他疲憊地睡去,63個化學元素卻進入他的夢裏,並且乖乖地排列成了一張表格:依照原子質量排列,隨着質量的增加呈現出有規律的變化。
門捷列夫醒來後立刻在紙上把夢裏的規律和表格畫了出來,看來看去竟然只有一處需要修改,於是最早的元素週期表就誕生了。
△ 門捷列夫版本的元素週期表
1869年2月的這個夢,成為了載入科學史的“名夢”。
直的、彎的、彩虹色的元素週期表
當然,1896年的元素週期表,並不完善,隨着不斷有新的元素被發現或被合成,這張表格越來越長、越來越大。
門捷列夫當年也發現了自己表格的缺點,那就是人為切斷了元素的連續性。他後來在論文總結時説,元素是不間斷的,一定程度上代表了一個螺旋函數。
所以後世也一直致力於“美化”這張表格。
1951年,第一次有藝術家做了一張週期表。畫家 Edgar Longman 的這張元素週期表,不但擁有流線型的美感,還添加了色塊。
1964年,德國的語言學家和梵文學者 Theodor Benfey 設計出了一個**“蛇形”週期表。**這個以“氫H”為頭的、順勢盤成一團的“蛇”,被不少後人學習模仿。
1976年,“有機硅之父”James Franklin Hyde也做過一張彩虹色的元素週期表。不過,他偷偷“夾帶私貨”,這張表的中心正是他一生研究的“硅Si”元素”。
今年是元素週期表誕生150週年,聯合國宣佈2019年為國際元素週期表年。為了表示慶祝,歐洲化學學會製作了一個全新的版本——瀕危元素元素週期表。
這張圖表裏出現的都是自然元素,而**顏色代表着它們的瀕危程度****,紅色的元素因為人類的使用,很有可能在100年內被消耗殆盡。**其中包括一些我們較為熟悉的元素,比如氦He、銀Ag、鋅Zn、砷As等等。
仔細觀察你還會發現,有31個元素周圍有一個手機的符號。是的,這些元素正是生產智能手機所需要的材料,其中有6種已經是紅色狀態。
我們就是原子
在講接下來的有意思的事兒前,我先科(嘮)普(叨)一下,為什麼從元素突然跳到了原子。
元素是具有相同核電荷數的同一類原子的總稱,原子是化學變化中的最小微粒。
好比氧元素是指氧這一類原子,而氧原子只是其中的某一個微粒。
接着再説,元素週期表上的這些“氫氦鋰鈹硼”,和我們有什麼關係。
有一個研究宇宙構成的美國SDSS項目,就用下面這張圖,表達了構成生命的六種關鍵元素:碳、氫、氮、氧、磷和硫,即“CHNOPS”,我們超過97%的質量都是由這些元素構成的。
你不僅由原子構成,你其實就是原子**,那些基本的元素詮釋着你的生命。**宇宙中的每一處,都有原子的運動。
有些難以理解?那舉幾個具體的栗子吧。
氧 O
首先,作為一個成年人,你的體內攜帶了將近兩千億億億顆氧原子。(我沒結巴,就是兩千億億億)
而地球上的空氣循環,讓你有機會呼吸到一口達 · 芬奇和愛因斯坦曾呼出的原子。
植物和各類浮游生物產生的氧氣,遍佈整個地球只需一年多一點的時間。而這種循環並非只是短暫趨勢,而是這個星球上所有生物在原子層面上一直都在踐行的傳統。有人計算過,你每一次呼吸中大約有15個原子是達·芬奇曾呼吸過的。
鈉 Na
再説説鈉,這種元素是讓我們能有鹹味味覺的原因。
鈉元素讓你的汗水和血液變得有味道,如果你的體液中沒有足夠的鈉,那麼大多數細胞都會膨脹而死;反之,如果鈉的含量太高,細胞則會幹癟,變成微型話梅乾。
你額頭上汗珠中的元素,同樣也可以在華麗的彗尾與你腳下的地球脊樑中尋得,在地球上其他生物的體內也一樣能夠找到。
鐵 Fe
我們身體中的鐵原子,和宇宙中曾經某顆恆星的衰亡有關。
在恆星逐漸衰老並死亡時,許多元素就像花粉一樣,飄散到了太空中。你體內有鐵的存在表明,你的原子祖先可以追溯到爆炸的恆星。
△ 超新星爆發後的殘骸——蟹狀星雲。圖片來自NASA
而你的生存也離不開鐵,正是因為血紅蛋白中的鐵元素,你才能將氧氣輸送到身體各處。
碳 C
當你抓住一塊煤炭時,你在手中握住的這些碳原子,也許是死去很久的樹木、草本和苔蘚,是原始沼澤或濕地森林中有機質濃縮而成的精華。
從原子層面看,由碳構成的化石燃料其實和我們一樣,都是生物圈的傑作。對我們而言,化石能源的碳原子就像是失聯很久的親戚,我們從未聽到過有關它們的消息——直到我們把它們從數百萬年的岩石下挖掘出來。
美國文學評論家伊哈布 · 哈桑曾説,很多人不知道,我們犁的土都是星塵,隨風四處飄散;而在一杯雨水中,我們飲下了宇宙。
是不是突然覺得很詩意,很哲學?
就像前面説的,自然之美與藝術之美,是如此地相通。
世間還有很多未知的元素,等待人類發現、合成;而那些已知的元素,也在等待着我們尋找它們之間更多神秘而迷人的相關性。
看完這麼多,你是不是想重新審視一下這張150歲的元素週期表了?
文章內容部分參考自
從原子角度解讀你與宇宙萬物聯繫的
《詩意的原子》
《詩意的原子:8種連結你和宇宙萬物的無形元素》
[美] 科特 · 施塔格 | 著
孫亞飛 | 譯
2016年8月 未讀 · 探索家出品
P.S. 貼心放上文中提到的兩個有趣網站:
丨“放射性樂隊”編曲網站:
http://www.nuclear.kth.se/radioactiveorchestra
丨 樂高元素週期表的全部細節:
https://sites.arbor.edu/legoelements
互動話題
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編輯 = Cellur
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