氢氦锂铍硼、碳氮氧氟氖……你还能背到第几行?

500

氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖,钠镁铝硅磷,硫氯氩钾钙……

还记得这段麻瓜必背的化学咒语吗?

上次我和它相遇,还是在《生活大爆炸》里,看谢耳朵在台上尴尬唱出《元素之歌》。

500

回想读书时,不管是文科生还是理科生,我们都被那张小小的元素周期表“折磨”过,毕竟它横着看、竖着看,各有N种不同的相关性。

今年是元素周期表诞生150周年,关于它,其实有很多趣事。

500

比如,元素周期表的出现,是门捷列夫做梦梦出来的;不少人热衷于给它设计不同的样式,蛇形的、彩色的;还有人用它装修浴室;如果你乐感好,还可以用元素周期表编曲……

其实表上的每个元素,时时刻刻就在我们的生活里,甚至就在我们自己的身体里。

500

 被玩坏的元素周期表 

既然是150周年诞辰,我们就先讲讲元素周期表有多欢乐

首先我们上学时代一定干过一件事,那就是为了背它,编一堆顺口溜。

比如我就搜到了这样的神奇记忆法👇

500

根据“林柳路呀”这个发音推断,这个顺口溜一定不是弗兰同学编的。

然后我又搜到了一个“有绿牙的桂林美女”版本👇

500

就连某种特定元素的沸点也有特别记忆法👇

500

这些只是上学时期的调侃,我发现有很多人,哪怕毕业了,也还眷恋着这份周期表。

前不久,推特上有一个#I Spy a Periodic Table#的话题,向人们征集关于周期表的趣图。

这位同学把自己的浴室装修成了元素周期表,整齐漂亮,治愈强迫症,哪怕未来发现了新元素还可以补充上去。

500

△ 浴室元素周期表,图片来源: Jan Radford

再看看印着中文元素周期表的白瓷保温杯,就很灵性,建议学术会议统一采购。

500

△ 图片来源:Tianfei Liu

最壕的参赛选手非下面这张莫属。

500

△ 图片来源:arbor网站

三个外国的大学生,用乐高拼出了整张元素周期表。而且每个元素的格子里,都有别出心裁的细节设计,比如“氢H”格子旁有一个火箭和宇航员,是因为液态氢是火箭发射时的重要燃料。

500

让(音痴的)我在写稿过程中摸鱼最久的,是一个“编曲网站”。

瑞典皇家理工学院做了一个“放射性乐队”在线网站,你可以借助代表原子放射性衰变频率的特殊声音编写旋律

500

自然之美和艺术之美,真的是共通的。

500

 门捷列夫:我先做个梦 

看过了欢脱的玩法,让我们说点正经的:元素周期表是如何被门捷列夫发明的。

其实,门捷列夫编写元素周期表的起因,是为了备课。当时他终于结束自己兼职讲课的奔波生活,正式成为了圣彼得堡大学的化学教授。

学校让他教无机化学课,但这个领域对他来说相对陌生,于是他决定自己动手编一本新教材。(学霸的思维果然与众不同)

500

△ 斯洛伐克首都的门捷列夫雕像

当时世上已知的化学元素还只有63种,但它们之间没有什么顺序,随便地散落着。门捷列夫觉得它们之间一定有某种关联,于是开始了废寝忘食的“找规律”。

在某次连续工作后,他疲惫地睡去,63个化学元素却进入他的梦里,并且乖乖地排列成了一张表格:依照原子质量排列,随着质量的增加呈现出有规律的变化。

门捷列夫醒来后立刻在纸上把梦里的规律和表格画了出来,看来看去竟然只有一处需要修改,于是最早的元素周期表就诞生了。

500

△ 门捷列夫版本的元素周期表

1869年2月的这个梦,成为了载入科学史的“名梦”。


500

 直的、弯的、彩虹色的元素周期表 

当然,1896年的元素周期表,并不完善,随着不断有新的元素被发现或被合成,这张表格越来越长、越来越大。

门捷列夫当年也发现了自己表格的缺点,那就是人为切断了元素的连续性。他后来在论文总结时说,元素是不间断的,一定程度上代表了一个螺旋函数。

所以后世也一直致力于“美化”这张表格。

1951年,第一次有艺术家做了一张周期表。画家 Edgar Longman 的这张元素周期表,不但拥有流线型的美感,还添加了色块。

500

1964年,德国的语言学家和梵文学者 Theodor Benfey 设计出了一个“蛇形”周期表。这个以“氢H”为头的、顺势盘成一团的“蛇”,被不少后人学习模仿。

500

1976年,“有机硅之父”James Franklin Hyde也做过一张彩虹色的元素周期表。不过,他偷偷“夹带私货”,这张表的中心正是他一生研究的“硅Si”元素”。

500

今年是元素周期表诞生150周年,联合国宣布2019年为国际元素周期表年。为了表示庆祝,欧洲化学学会制作了一个全新的版本——濒危元素元素周期表

500

这张图表里出现的都是自然元素,而颜色代表着它们的濒危程度,红色的元素因为人类的使用,很有可能在100年内被消耗殆尽。其中包括一些我们较为熟悉的元素,比如氦He、银Ag、锌Zn、砷As等等。

仔细观察你还会发现,有31个元素周围有一个手机的符号。是的,这些元素正是生产智能手机所需要的材料,其中有6种已经是红色状态。

500

 我们就是原子 

在讲接下来的有意思的事儿前,我先科(唠)普(叨)一下,为什么从元素突然跳到了原子。

元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称,原子是化学变化中的最小微粒。

好比氧元素是指氧这一类原子,而氧原子只是其中的某一个微粒。

接着再说,元素周期表上的这些“氢氦锂铍硼”,和我们有什么关系。

有一个研究宇宙构成的美国SDSS项目,就用下面这张图,表达了构成生命的六种关键元素:碳、氢、氮、氧、磷和硫,即“CHNOPS”,我们超过97%的质量都是由这些元素构成的。

500

你不仅由原子构成,你其实就是原子,那些基本的元素诠释着你的生命。宇宙中的每一处,都有原子的运动。

有些难以理解?那举几个具体的栗子吧。

 氧 O 

首先,作为一个成年人,你的体内携带了将近两千亿亿亿颗氧原子。(我没结巴,就是两千亿亿亿)

而地球上的空气循环,让你有机会呼吸到一口达 · 芬奇和爱因斯坦曾呼出的原子。

500

植物和各类浮游生物产生的氧气,遍布整个地球只需一年多一点的时间。而这种循环并非只是短暂趋势,而是这个星球上所有生物在原子层面上一直都在践行的传统。有人计算过,你每一次呼吸中大约有15个原子是达·芬奇曾呼吸过的。

 钠 Na 

再说说钠,这种元素是让我们能有咸味味觉的原因。

钠元素让你的汗水和血液变得有味道,如果你的体液中没有足够的钠,那么大多数细胞都会膨胀而死;反之,如果钠的含量太高,细胞则会干瘪,变成微型话梅干。

你额头上汗珠中的元素,同样也可以在华丽的彗尾与你脚下的地球脊梁中寻得,在地球上其他生物的体内也一样能够找到。

 铁  Fe 

我们身体中的铁原子,和宇宙中曾经某颗恒星的衰亡有关。

在恒星逐渐衰老并死亡时,许多元素就像花粉一样,飘散到了太空中。你体内有铁的存在表明,你的原子祖先可以追溯到爆炸的恒星。

500

△  超新星爆发后的残骸——蟹状星云。图片来自NASA

而你的生存也离不开铁,正是因为血红蛋白中的铁元素,你才能将氧气输送到身体各处。

 碳 C 

当你抓住一块煤炭时,你在手中握住的这些碳原子,也许是死去很久的树木、草本和苔藓,是原始沼泽或湿地森林中有机质浓缩而成的精华。

从原子层面看,由碳构成的化石燃料其实和我们一样,都是生物圈的杰作。对我们而言,化石能源的碳原子就像是失联很久的亲戚,我们从未听到过有关它们的消息——直到我们把它们从数百万年的岩石下挖掘出来。

500

美国文学评论家伊哈布 · 哈桑曾说,很多人不知道,我们犁的土都是星尘,随风四处飘散;而在一杯雨水中,我们饮下了宇宙。

是不是突然觉得很诗意,很哲学?

就像前面说的,自然之美与艺术之美,是如此地相通。

世间还有很多未知的元素,等待人类发现、合成;而那些已知的元素,也在等待着我们寻找它们之间更多神秘而迷人的相关性。

看完这么多,你是不是想重新审视一下这张150岁的元素周期表了?

文章内容部分参考自

从原子角度解读你与宇宙万物联系的

《诗意的原子》

500

《诗意的原子:8种连结你和宇宙万物的无形元素》

 [美] 科特 · 施塔格 | 著

孙亚飞 | 译

2016年8月 未读 · 探索家出品

 P.S. 贴心放上文中提到的两个有趣网站:

“放射性乐队”编曲网站:

http://www.nuclear.kth.se/radioactiveorchestra

乐高元素周期表的全部细节:

https://sites.arbor.edu/legoelements

 互动话题 

你的化学课上有什么趣事?

你对哪种元素感到好奇?

🧪

编辑 = Cellur

图片来源 = GIPHY、网络

商务合作  wd@unreadsky.com

站务

全部专栏