( 人物篇)

元素的發現

19世紀初期確定了元素的概念, 當時已知的元素約有20多種, 而人類發現元素的種類列於下表: 參看[18]

元素週期律

人類在漫長的進化中形成與眾不同的生命智慧,對周圍的自然環境有強烈的好奇心,  繼而產生研究的精神.早在石器時代, 人類便以堅硬的岩石作工具; 鐵器時代更有冶煉金屬的初級技術,之後出現在人類文明史上的金屬種類更多, 14~15世紀歐洲煉金術的興起, 大量物質被發現, 從而引致18~19世紀的 "化學元素大發現" , 直至上世紀初, 天然存在的各種元素陸續被發現的同時, 也發現了放射性的存在,人類面對大量的元素, 不難想像某些人會提出疑問: 究竟各種不同的元素之間存在著何種相互關係? 引致元素週期律的發現。

元素週期表的變化^[27]

     
(左) 1867年辛里斯(Hinrichs)的螺旋圖 (中) 1951年羅錦泰的八方週期表  (右)1951年忻新泉的能級圓形週期表

 
(左) 蝸牛週期表 (右)1979年扇形凹形週期表

     (如需要有強詮釋性圖片, 電郵知會將無條件提供)

1862年及1893年法國及英國人己率先提出元素可分類的理論, 後者還提出八音律法則:把當時己知的約60種元素按原子量大小排列, 指出每隔8個元素便有1個性質極相似的周變,故稱八音律法則。

1869年俄國化學家門捷列夫(左圖)發表元素週期表的雛型, 後來於1871年提出了改良的週期表(短式週期表); 而現今普遍使用的長式週期表乃依門氏週期表的改良版。元素週期律為元素性質變化具有週期性規律。元素的單質及其化合物性質隨元素的原子序數(即核電荷數)的增加呈現週期性的變化; 從週期表可知: 元素的金屬性隨原子序數隨遞增而減少, 金屬性消失而非金屬增強, 直至出現具有強烈化學惰性的稀有氣體為止, 此時完成某一週期;之後的元素, 也就是另一週期的開始, 具強烈金屬性元素又再出現。從每週期的各族來看: 金屬元素(IA,IIA族)隨週期序增大而活潑性增強; 而非金屬元素(如VIIA族)的活潑性卻隨週期序增大而減少, 各週期的各B族成員有漸趨性變化, 而且全為金屬, 因而被稱"過渡金屬元素(Transition metallic elements)"; 而第6及第7週期的IIIB族內的鑭系及錒系元素正進行更緩慢的趨變, 使之呈現非常特殊的化學性質, 人稱之"內過渡金屬元素(Inner transition metallic elements)"。原子序數43號、61號和83號以上的各元素皆具明顯的放射性。

收集化學歷史的殘片

甲部分: 著名化學家的筆銘

不朽的分析化學家 ~ 渥克林

Louis Nicolas Vauquelin (1763-1829), 十八世紀的法國化學家, 1763年5月16日生於卡爾瓦多斯省(Calvados),幼年時代因為家境貧困, 他的童年時光大多消磨在勞苦之中。14歲時於盧昂(Ruan)的一所藥房充任助手, 成年後往巴黎謀生, 曾在多所藥房做工, 業餘學習拉丁文及植物學。後得到化學家孚克勞(Fourcroy,1755-1809)的賞識聘任為其實驗室助理員,在這裡渥克林的醉心研究及攻讀科學, 1794年擔任巴黎礦物學校的礦物學教授。

1797年分析西伯利亞紅鉛礦時發現且分離出鉻元素(Chromium); 1798年從綠玉石中發現另一元素, 并命名為鈹(Beryllium); 對鋰(Lithium,1817)元素的發現也作出貢獻;外此渥氏還研究昆蟲及其他動物的呼吸過程等課題。

1829年11月15日渥克林於其故鄉逝世, 享年六十六歲。他以精湛的分析技術以及對化學的熱誠, 為人類找到了幾種元素, 使他名垂青史, 成為化學史上最偉大的分析化學家之一。

渥克林的手稿

長10.5厘米, 高3厘米, 厚質橫紋紙, 手稿為殘片, 具體內容已佚失, 原收藏似乎祗著重其簽署及日期而刻意保留該部分內容, 渥氏書寫此函件時為1809年, 鉻、鈹及鋰已被發現, 為他事業到達頂極的年華。(延陵圖書館藏),

 1963年紀念渥克林誕辰二百周年的法國郵票 

乙部分: 經典化學著作原版

《化學鑑原》~ 中國近代化學書籍之始祖

《化學鑑原》英國化學家韋而司原著,共六卷, 續編共四卷。清同治期間由徐壽筆述,  蒲陸山撰寫, 原刻版印刷, 線裝。本書在中文化演繹的過程中, 除了準確地描述了各種化學反應之外, 還確立了固體金屬元素的中文命名法, 創造了鋅、鎂、錳等化學元素的中文名稱。堪稱中國近代化學史最重要的著作之一, 為以後的漢語化學學術系統的形成奠下基礎。

徐壽(右圖)江蘇無錫人, 生於清^.嘉慶23年(1818年), 卒於光緒10年(1884年)。鴉片戰爭後, 西方近化科學陸續傳入中國, 在其次子徐建寅的協助下, 他制成中國第一艘輪船。1868年開始譯書工作, 據《清史稿》記載: 徐壽一生譯書13種, 以自己積累的經驗發表文章, 如《醫學論》、《汽機命名法》及《考證律呂說》等,  他堪稱為中國近代化學的先驅者。

徐壽(1818~1884)所著《化學鑑原》,為中國近代化學的最重要著作,本室僅存其中補編
(延陵科學綜合室汗青閣藏)

後記

迄今為止, 當前人類知的百多種化學元素中, 鈾為已知最重的天然元素,超鈾元素都是以人工合成, 而半衰期甚短,它們一般都是頂尖國家級理化研院中的昂貴"玩物"。一般而言, 元素的原子序數越大, 核內中子及質子數目越多, 當中-質子數量比例不和而彼此產生排斥時, 原子核因不穩定而蛻變, 最後形成別的元素。但有學者假設: 原子序數達到某一數序後的元素可能存在於 "超穩定島" 的區間內, 此時的極重元素反形成超穩定結構的原子核, 人們或許還在苦心研究, 為迎接 "超穩定島" 元素而努力!

本室現已完全終止對未知元素的探索, 對於多年辛勤但始未能分離的氟元素, 亦祗好擱下分離計劃, 因為此舉實在太危險了, 回顧 2000年7月, 找到了鈾元素, 同年9月及11月, 把最後可收集的兩種稀土元素(Tm, Lu)納入系統 ,所有可供研究的天然元素己經全部獲得!

對於那些較穩定的超鈾元素: 本室成員對自然世界雖具無比的好奇及魄力, 但始終不敢半步雷池 ~ 這超越本室的可供研究的範疇甚遠了。

儘管有無盡的野心和超越一般生物的氣魄, 人類畢竟祗是自然界的一員, 最終也要遵循自然法則而步向必然的結局。

最後, 本室僅此向多年支援本室成員化學研究的各方人仕深表謝意 !

2002年10月補注於 延陵科學綜合室

(元素篇)

主要參考文獻

[1] 陳家威,汪成範,徐章煌主編,《簡明化學辭典》第1版,湖北辭書出版社,1987年7月.
[2]《中國大百科全書》礦冶, 中國大百科全書出版社, 1984.9.
[3]《中國大百科全書》化學 I / II, 中國大百科全書出版社, 1989.2.
[4] Mc Graw-Hill Encyclopeadia of Science and Technology, 4th Ed.,1977.
[5] Alfa Chemicals Catalogue, 1990-1991, 1993-1994.
[6] 張若樺編《稀土元素化學》, 天津科學技術出版社, 1987.
[7] 李振寰編《元素性質數據手冊》, 河北人民出版社, 1985.7.
[8] 馮光熙,黃祥玉編《稀有氣體化學》, 科學出版社, 1981.
[9] 凌永樂編《化學元素的發現》,科學出版社, 1981.
[10] 李潤年,田書芳編《1~109號元素》,北京師範大學出版社, 1987.12.
[11] [英]C.Chambers A.K.Holiday著,陳灝等譯,《無機化學》,北京大學出版社.
[12] 《非金屬元素》,自然科學小叢書出版社
[13]  A Dictionary of Inorganic Chemistry, Culture Book Co.,1987.
[14] [日] 新村陽一著,徐伯興譯《無機化學各論》, 上海教育出版社.
[15] "科學美國人"叢書,《亞原子粒子的發現》,科學技術文獻出版社,1988.
[16]《真空管材料》,電子工業出版社,1988.
[17]《自然發展史》, 華東師範大學出版社,1980.
[18] 關廣慶,頂力編譯《元素的科學》, 華北師範大學出版社,1986.
[19] G.F.Liptrot著,張熙春,王上榮等譯《無機化學系統實驗》,1987.
[20] 王錫玉著,《宇宙元素週期易經絡圖》,中國民間文藝出版社,1989.
[21] The New Grolier Multimedia Encyclopedia, CD-ROM Version.
[22] Eyewitness Encyclopedia of Science, CD-ROM Version.
[23] Compton's Interactive Encyclopeadia, CD-ROM Version.
[24] Vogel's  Textbook of Quantitative Inorganic Analysis, 4th Ed.
[25] Matter, Life scienxce Library.
[26] 海國擷珠的徐壽父子 汪廣仁,徐振亞 著, 科學出版社, 2000/05. (延陵圖書館索書號: 788.4039 NGL001).
[27] 李世豐 李品菁 編著《元素週期表系統》, 成都大學出版社,1994.