元素周期表是如何走入中國的?
和甘肅科技館輔導老師一起去「雲享」答案
民國二十年出版的《高級中學教科書高中化學》周期表
《化學鑑原》
在上一期《科學館》中,同學們知道了元素周期表是由俄國化學家門捷列夫發現並製成,但是門捷列夫制出的元素周期表上都是用拉丁字母表述的元素符號,而同學們現在的化學課本上是帶有漢字的(如鈉、鉀、鈣、鎳等)元素表述方式,它是怎麼來的呢?今天,我們繼續和甘肅科技館的輔導員老師一起「雲享」化學元素周期表。
元素周期表走入中國,從一份皇室家譜說起
主講人:甘肅科技館輔導員 瞿繼鑫 張琦
在幾千年的華夏文明史上,古人很早便開始了對物質和元素的探索。早在新石器時代,人們便開始燒制陶器,並通過添加不同的著色元素來上釉。商周時代的青銅器則以銅、錫、鉛等為材料合金冶煉。大約3500年前,鐵器也出現了。不過,受制於科技水平,中國古代的先人們並不了解這些器物背後的元素奧秘,對物質世界的認識也長期停留在水、木、金、火、土的「五行說」上。
1869年,俄國化學家門捷列夫提出了元素周期表,第一次科學系統地揭示了元素內在的周期性規律。在西方化學科學飛速發展的時代,中國的有識之士開始著手將現代化學知識引入中國。
徐壽(1818-1884)是清代著名科學家,他初習經史,後來轉而學習西方先進科學,在天文曆法、算學等領域頗有造詣。他是中國近代的科學先驅,也是最早將西方化學體系傳播到中國的科學家之一。
1868年,徐壽在江南機器製造總局內設立了翻譯館,開始翻譯、引入當時西方最先進的科技書籍。例如:與他人合譯的《化學鑑原》系統介紹了19世紀70-80年代的化學知識,是當時中國最早出現的西方化學著作。
徐壽在近代化學上的最大貢獻是將元素周期表引入中國。門捷列夫的元素周期表誕生不久,便被徐壽關注,並力圖翻譯,然而,中西方的文化差異如鴻溝一般擺在他的面前。西方以拉丁字母表述的元素符號如此生僻,怎樣將它們準確地譯成中文成為一道棘手的難題。一次偶然的機會,徐壽在圖書館中發現了明代帝王的家譜,這份《明史·諸王世系表》中有20多首五言詩。朱明王室的後裔男丁在取名時名中第一字按詩中字排序論輩。第二個字則遵循「木火土金水」的五行順序。隨著朱明家族的子孫越來越多,帶有五行偏旁的常用字已不足用,所以許多生僻字(如鈉、鉀、鈣、鎳等)乃至造字(如汞、釙、鑭等)都出現在朱家子孫的名字中,並在清代《康熙字典》編纂時被收錄。
徐壽發現,這些字很適合用於化學元素的中文命名,他創造了獨特的「音譯命名法」將元素周期表中的固體金屬元素一律用「金」字偏旁,其中文發音則取自與該元素原音近似的漢字,原已湮滅在歷史塵埃中的朱明家譜在此派上了大用場。除此之外,徐壽還自創了「鋅」「錳」「鎂」等元素的中文名,元素周期表的中文化問題得以順利解決。這種方法沿用至今,時至今日,我們在學習元素周期表時見到「氯、溴、碘、鋅」等字樣,不僅讀音一望而知,其究竟是氣態、液態、還是固態,金屬或非金屬,更是一目了然。這種科學的譯名原則是徐壽對中國近代化學史的重大貢獻,他由此被公認為中國近代化學的啟蒙者。
「死亡元素」——氟
主講人:甘肅科技館輔導員 黃瑞珍
在化學研究領域之中,歷史上最危險的一個研究課題,就是氟的發現。它被稱為「死亡元素」。在化學研究史上,氟的發現可以說是參加人數最多、危險性最大、持續時間最長的研究課題,無數偉大的化學家在這個研究過程中,犧牲了自己的生命。
最早關注氟的是瑞典化學家舍勒,他將螢石酸和硫酸放在一起加熱,盛裝的玻璃瓶被腐蝕掉了,在加熱的過程中,產生了一種極具腐蝕性的物質,他將這種物質命名為螢石酸。其實這種物質就是氫氟酸。後來法國科學家蓋·呂薩克與泰納,也試圖用電解法製得氟,但雙雙中毒。1836年,蘇格蘭的諾克斯兄弟,在提取氟的實驗中,嚴重中毒,弟弟幾乎喪命,哥哥休養了三年才恢復。之後,比利時化學家魯耶特,重複諾克斯兄弟實驗,最終獻出了32歲寶貴生命。後又有法國科學家弗雷米和英國化學家哥爾重整旗鼓,最終的結果是爆炸,實驗器材也被嚴重腐蝕。最後,弗雷米的學生莫瓦桑,在四次中毒的情況下,屢次更改實驗方案,最終成功獲取了淡黃色的氟單質,並獲得1906年諾貝爾化學獎。
氟是一種淡黃色氣體,具有強烈的氧化性和腐蝕性,進入人體會造成急性中毒,伴隨腹痛、噁心、抽筋甚至死亡。在現代生活中氟化工工業,今天已經成為重要的化工門類,從不粘鍋到汽車電池,從殺菌藥物氫氟沙星到電路板印刷,曾令人聞風喪膽的氟,如今已被人馴服,並貼心地為人們服務。