“元素帝國(guó)”118顆星,每一顆星都有屬于自己的故事。演繹這些故事的功臣們,用其義無反顧的探索之旅書寫了一部迂回曲折、蕩氣回腸的元素發(fā)現(xiàn)史。值此“三八婦女節(jié)”來到之際,讓我們一起走近那些演繹元素故事的“玫瑰之花”! 慶祝化學(xué)元素周期表150周年(圖片來源:https:///projects/celebrate-150-years-of-the-periodic-table-by-tying-200000-tiny-knots/) 居里夫人——第一位獲得諾獎(jiǎng)的女性 瑪麗·居里(1867年-1934年),通常被大家稱為居里夫人,是波蘭裔法國(guó)籍女物理學(xué)家、放射化學(xué)家。1898年,她和她的丈夫皮埃爾一起發(fā)現(xiàn)了88號(hào)元素鐳( Ra )和84號(hào)元素釙 ( Po )。 居里夫人(圖片來源:https://www./marie-curie-radium-element-marie-won-nobel-prize-physics-chemistry-subjects/) 居里夫人與其丈夫皮埃爾以及貝可勒耳曾因發(fā)現(xiàn)放射性而共同獲得了1903年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1906年,她的丈夫皮埃爾在一次交通事故中喪生。1911年,瑪麗·居里因分離鐳和釙而獲得第二個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。她是第一個(gè)贏得兩項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)的人,同時(shí)也是第一位獲得諾貝爾獎(jiǎng)的女性。 瑪麗和皮埃爾在實(shí)驗(yàn)室(圖片來源:https://www./content/milestones-science/marie-curie) 瑪麗·居里是放射性現(xiàn)象研究的先驅(qū),她發(fā)現(xiàn)的兩種新元素(釙和鐳)為元素周期表的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)?,旣悺ぞ永镞€對(duì)放射性進(jìn)行了廣泛的研究,并率先將放射性同位素應(yīng)用于癌癥治療。 鐳可用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域(圖片來源:https://www./what-is-radium.htm) 當(dāng)時(shí)她還做出了一個(gè)決定,不申請(qǐng)鐳處理方法以及醫(yī)療應(yīng)用的專利。她給出的理由是,“我們都認(rèn)為獲取經(jīng)濟(jì)利益違反了我們的純粹研究觀念。”然而,由于過度暴露于放射性物質(zhì),她最終死于再生障礙性貧血。 釙曾被應(yīng)用于空間探測(cè)器的緊湊熱源(圖片來源:http://www./elements/L-P/Polonium.html) 為了紀(jì)念他們對(duì)于放射性領(lǐng)域的貢獻(xiàn),96號(hào)元素鋦以科學(xué)家皮埃爾和瑪麗·居里的名字命名。 邁特納——一個(gè)被諾獎(jiǎng)遺忘的女性 莉莎·邁特納(1878 年- 1968年)為德國(guó)物理學(xué)家。在那個(gè)時(shí)代,女性參與科學(xué)研究是受到抗拒的。邁特納作為一名猶太女性,投身科學(xué)研究領(lǐng)域則更需要勇氣。 莉莎·邁特納(圖片來源:onsizzle.com) 她與頂尖科學(xué)家馬克斯·普朗克、奧托·哈恩、尼爾斯·波爾等人都有過很好的合作。然而,在最初的近10年的研究生涯中,她的職位一直是無報(bào)酬的“研究員”。 邁特納和哈恩在實(shí)驗(yàn)室(圖片來源:https:///academy/lesson/lise-meitner-biography-discovery-accomplishments.html) 化學(xué)大師門捷列夫曾在1871年的周期表中預(yù)言了91號(hào)元素鏷(Pa)的存在。1913年,美國(guó)科學(xué)家法詹斯等人發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)同位素 Pa–234。Pa-234是天然存在的U-238衰變系列的短命成員,半衰期約為1.17分鐘。 1918年,邁特納和哈恩的小組以及英國(guó)的一個(gè)小組各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了另一種同位素Pa–231。Pa–231是最穩(wěn)定的同位素,半衰期大約為32760年。邁特納的研究小組還發(fā)現(xiàn)了其他幾種放射性同位素。 鏷在放射衰變過程中產(chǎn)生錒,因此是錒的“祖先”。該元素主要存在于瀝青鈾礦中,在地殼中的濃度為萬億分之幾。1927年,科學(xué)家只分離出了2毫克可見量的鏷,主要用作研究之用。 邁特納與哈恩在一起工作了30多年,他們研究放射性非常得心應(yīng)手。因?yàn)檫~特納具有扎實(shí)的物理基礎(chǔ),而哈恩具有很好的化學(xué)功底,使得他們的合作具有互補(bǔ)性。 邁特納的最大成就是發(fā)現(xiàn)了鈾核的裂變。1939年1月,邁特納與弗里施在《自然》雜志上發(fā)表論文,提出了核裂變的概念。她的這個(gè)發(fā)現(xiàn)為后來的原子彈以及核能的和平利用提供了理論基礎(chǔ)。在美國(guó),人們尊稱其為“原子彈之母”。 核裂變(圖片來源:https:///academy/lesson/lise-meitner-biography-discovery-accomplishments.html) 其實(shí),她與原子彈是沒有直接關(guān)系的,甚至她還拒絕參與曼哈頓計(jì)劃呢!曼哈頓計(jì)劃(Manhattan Project)是二戰(zhàn)期間由美國(guó)陸軍部實(shí)施的一項(xiàng)原子彈研制計(jì)劃,是為二戰(zhàn)勝利服務(wù)的一項(xiàng)軍事工程。只不過,她對(duì)于自己的研究成果被用于軍事有著復(fù)雜的感受,總是后悔自己為原子彈誕生提供了科研成果。1944年,她的搭檔哈恩因發(fā)現(xiàn)核裂變而獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。遺憾的是,邁特納在這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)中被完全忽視了。有人認(rèn)為,這是諾貝爾委員會(huì)有史以來最大的疏忽之一,也是諾貝爾委員會(huì)忽視女性科學(xué)成就的一個(gè)最突出的例證。 1966年以后,在原子物理領(lǐng)域工作了60年的邁特納,真正受到了世界的關(guān)注。她曾在聯(lián)合國(guó)原子能委員會(huì)任職,并獲得了無數(shù)的榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)隆T谌鸬?,她還幫助建設(shè)了第一批和平時(shí)期的核反應(yīng)堆。 一直關(guān)注邁特納的愛因斯坦,稱其為“德國(guó)的瑪麗·居里”。為了紀(jì)念她在元素化學(xué)方面的貢獻(xiàn),109號(hào)化學(xué)元素( Mt )就是以她的名字命名的。 塔克——以錸為“媒”締結(jié)姻緣的女性 伊達(dá)·塔克(1896年-1978年)為德國(guó)物理學(xué)家和化學(xué)家,擅長(zhǎng)分析化學(xué)。在其科學(xué)生涯中,對(duì)周期表有著深入的研究。 伊達(dá)·塔克(圖片來源:https://www.ncbi.nlm./pmc/articles/PMC4213432/) 門捷列夫在設(shè)計(jì)周期表時(shí)曾預(yù)測(cè)了錸元素的性質(zhì)。1925年,塔克和諾達(dá)克以及伯格一起發(fā)現(xiàn)了75號(hào)元素錸( Re )。1926年,塔克與沃爾特·諾達(dá)克結(jié)婚,名字改為伊達(dá)·諾達(dá)克。 據(jù)悉,他們是從鉑礦石和鈳礦石中發(fā)現(xiàn)錸元素的,并且還在釓和輝鉬礦中發(fā)現(xiàn)了這種元素。1928年,他們處理了660千克的輝鉬礦,只提取了1克的錸。 元素錸(圖片來源:https://www./media/553937/view) 錸為銀白色金屬,拉丁語意為萊茵河。它非常堅(jiān)硬,具有很好的耐磨損和耐腐蝕本領(lǐng),并且具有很高的熔點(diǎn)。因此也被廣泛用作質(zhì)譜計(jì)和離子測(cè)量?jī)x的燈絲,也可用作電接觸材料和熱電偶材料。含錸催化劑可用于精細(xì)化學(xué)品的氫化。 錸的應(yīng)用(圖片來源:keywordhungry.com) 1929年,塔克及其丈夫獲得了德國(guó)燈絲錸涂層的專利,并且取得了英國(guó)使用錸作為氧化過程催化劑的專利。之后,他們還在美國(guó)分別獲得了白熾燈絲和真空管絲的三項(xiàng)專利。 1931年,他們因發(fā)現(xiàn)錸元素而獲得了德國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)享有盛譽(yù)的利比格獎(jiǎng)?wù)隆?/span>1934年,他們還獲得了瑞典化學(xué)學(xué)會(huì)的舍勒獎(jiǎng)?wù)隆?/p> 佩雷——法國(guó)科學(xué)院首位女院士 瑪格麗特·佩雷( 1909年-1975年)為法國(guó)物理學(xué)家,19歲時(shí)擔(dān)任居里夫人的助理,因此受到了居里夫人的悉心指導(dǎo)。很快,佩雷就學(xué)會(huì)了放射性元素的分離和純化。 瑪格麗特·佩雷(圖片來源:維基百科) 佩雷的工作就是從鈾礦的其他成分中提取錒,以供居里夫人研究元素的衰變之用。這樣枯燥的工作,她一干就是十年。居里夫人逝世后,佩雷繼續(xù)進(jìn)行錒的放射性衰變研究。1939年,佩雷在研究錒的放射性衰變時(shí),發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象。那就是在這些衰變反應(yīng)中形成的元素混合物中含有一種她不認(rèn)識(shí)的物質(zhì),因此她決定找出這種物質(zhì)來一探究竟。 最終她發(fā)現(xiàn)了這個(gè)陌生的物質(zhì),并證明其是一種新的化學(xué)元素。該元素的原子序數(shù)為87,佩雷為了紀(jì)念她的祖國(guó)法蘭西,將該元素命名為Fr(鈁)。 鈁元素(圖片來源:https:///clipart-view/Clipart/Chemical_Elements/francium_chemical_element_jpg.htm) 鈁天然存在于鈾礦物中,是地殼中第二稀有元素。在所得的鈁中,F(xiàn)r-223是相對(duì)最穩(wěn)定的同位素,但半衰期也只有22分鐘,所以在自然界很難找到它。 1950年,佩雷獲得法國(guó)科學(xué)院王爾德獎(jiǎng)。10年后,她獲得法國(guó)皇家科學(xué)院獎(jiǎng)、巴黎科學(xué)大獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)。1962年,佩雷入選法國(guó)科學(xué)院,這是法國(guó)科學(xué)院選入的第一位女性院士。 佩雷發(fā)現(xiàn)了鈁,并希望能用它來診斷癌癥。但她卻深受其害,不幸患上了骨癌,于1975年去世??磥恚瑢?duì)于從事輻射工作的科學(xué)家來說,采取有效的安全防護(hù)措施是十分必要的。 肖內(nèi)西——當(dāng)代女性“煉金術(shù)士” 道恩·肖內(nèi)西為利弗莫爾重元素小組的首席研究員,擔(dān)任實(shí)驗(yàn)核和放射化學(xué)小組組長(zhǎng)。她領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)致力于發(fā)現(xiàn)超重元素,被譽(yù)為是當(dāng)代女性“煉金術(shù)士”。 所謂超重元素,指的是原子核為超重核的元素,通常為104號(hào)之后的元素。它們只能在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行合成,并且合成的難度極高。人工合成的極少數(shù)超重元素,壽命在秒到微秒量級(jí),其科學(xué)意義遠(yuǎn)大于實(shí)用意義。比如,它們能夠幫助我們揭示元素的起源,并回答元素存在的極限等問題。 道恩·肖內(nèi)西在實(shí)驗(yàn)室(圖片來源:https://str./str/April07/Shaughnessy.html) 肖內(nèi)西原本想當(dāng)一名醫(yī)生,然而化學(xué)的魅力深深吸引了她。1993年,肖內(nèi)西獲得加州大學(xué)伯克利分?;瘜W(xué)學(xué)士學(xué)位;2000年,肖內(nèi)西獲得博士學(xué)位;后來入職勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。她驚嘆核化學(xué)真是太神奇了,簡(jiǎn)直就像“煉金術(shù)”一樣,可以制造出新的原子來。116號(hào)元素就是她的團(tuán)隊(duì)在該實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)的,并被命名為L(zhǎng)ivermorium(Lv),以紀(jì)念發(fā)現(xiàn)地之一的勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。2012年,國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)正式宣布元素周期表增加該新元素。2013年7月命名其中文名為“鉝”。 2015年,國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)批準(zhǔn)在元素周期表中添加四個(gè)新元素,其中有三個(gè)新元素是由肖內(nèi)西領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組與俄羅斯核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室合作完成的。這三個(gè)新元素為115號(hào)(Mc)、117號(hào)(Ts)和118 號(hào)(Og)。 2017年5月9日,中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家語言文字工作委員會(huì)、全國(guó)科技名詞委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布四個(gè)新元素中文命名。 113號(hào)、115號(hào)、117號(hào)、118號(hào)四個(gè)元素的中文名稱(圖片來源:全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)官網(wǎng)) |
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