走，一起去探索神奇的元素世界

科普時(shí)報(bào)記者 史詩

“氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖……”不少人的化學(xué)啟蒙都是從化學(xué)元素表開始的。元素是什么，它們從哪里來？如何演繹出這大千世界的萬物奇觀？在全國科普日到來之際，中國地質(zhì)博物館“神奇元素在哪里”專題展覽將帶你探索元素的“前世今生”。

“人類通過艱苦卓絕的探索，收獲了性質(zhì)各異、令人驚嘆的元素單質(zhì)，又憑借科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新，促成了這些神奇元素融入我們的生活?！痹撜褂[的策展人、中國地質(zhì)博物館高級(jí)工程師卞躍躍告訴科普時(shí)報(bào)記者，本次展覽聚焦元素與礦物的主題，通過元素是什么、元素的誕生、元素的發(fā)現(xiàn)等內(nèi)容介紹，集中展示了地球上的81種非放射性的自然元素及其形成的礦產(chǎn)資源。

元素最初竟是哲學(xué)概念

卞躍躍介紹，元素最早來自于古希臘的四要素說，認(rèn)為土、氣、水、火四個(gè)要素相互協(xié)調(diào)、彼此牽制，最終構(gòu)成了世界。而東方文明又有著自己獨(dú)特的文化與哲學(xué)，在古代中國思想體系中，認(rèn)為世界是由“五行”組成的，即金、木、水、火、土五種物質(zhì)，它們相生相克，變化孕育了世間萬物?！爸钡綄?shí)驗(yàn)科學(xué)獲得長(zhǎng)足發(fā)展，哲學(xué)家們終把探索發(fā)現(xiàn)的接力棒交到了科學(xué)家手中?！?/p>

1869年，俄國化學(xué)家門捷列夫制成了第一張?jiān)刂芷诒?，結(jié)束了構(gòu)成宇宙萬物的元素彼此孤立的存在，展示了元素遞變的客觀規(guī)律，后來的科學(xué)家們按圖索驥，使元素家族成員不斷擴(kuò)大。

宇宙才是元素的加工廠

“地球上化學(xué)元素的形成和宇宙整體的元素生成密不可分，基本都經(jīng)歷了宇宙大爆炸、恒星核聚變、中子捕獲3個(gè)階段。”卞躍躍說，地球上的元素其實(shí)都來源于宇宙。

從宇宙大爆炸第1秒形成夸克和其他粒子開始，宇宙這鍋“粒子湯”就在不斷降溫。當(dāng)溫度降至約30億攝氏度時(shí)，質(zhì)子和中子開始結(jié)合形成氫、氫一類穩(wěn)定的原子核。繼續(xù)降溫，質(zhì)子和電子開始結(jié)合形成大部分氫和少量氦，這兩種成為組成宇宙絕大部分物質(zhì)的元素。再后來，恒星核聚變形成了原子序數(shù)一直到鐵的元素，原子核捕獲中子形成了原子序數(shù)大于鐵的元素。

“元素從宇宙中誕生，被地球繼承。通過匯聚離散、組合變化，元素構(gòu)成了世界的物質(zhì)循環(huán)，承載了地球的能量傳遞，更勾畫生命的藍(lán)圖，并成為我們身體的組成部分?！痹诒遘S躍看來，元素與資源、地球、人類的密切聯(lián)系正是此次展覽的意義所在。

每一種元素都有自己的性格

生活中最熟悉的莫過于鐵、鋁、銅這樣的金屬元素了！“這是因?yàn)?，鐵是地球上含量最豐富的元素，占地球質(zhì)量的1/3?！北遘S躍說，這些鐵元素產(chǎn)生的地磁場(chǎng)為地球提供了天然的防護(hù)，使生命得以存續(xù)繁衍。產(chǎn)量第二位的鋁很晚才被人認(rèn)識(shí)使用，價(jià)格一度堪比黃金，而現(xiàn)在的鋁以其價(jià)格低廉性質(zhì)優(yōu)越而著稱。銅元素在地殼中含量并不高，但無論是在歷史時(shí)期，還是現(xiàn)代社會(huì)，它都是地位重要難以取代的金屬元素。

那些陌生的元素到底神奇在哪里？鎵元素的熔點(diǎn)只有29.77℃，這意味著它可以在人的手心融化；鉍元素的半衰期非常久，達(dá)到宇宙年齡的10億倍；銫元素不單是最活潑的金屬，還是國際單位時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的定義者；鑭等稀土元素因?yàn)樾再|(zhì)相似，總是“抱團(tuán)共生”形成礦石；還有各種稀有氣體，它們很難與其他元素發(fā)生反應(yīng)，但是氬氣在空氣中的含量比二氧化碳還要多，而氦氣變成液體后就成為了超導(dǎo)體。

本次展覽還特別引入了延時(shí)攝影和動(dòng)漫元素，豐富的互動(dòng)展項(xiàng)能讓青少年手腦并用。每一種元素都有自己的性格，“神奇元素在哪里”正在“講述”它們的故事，快來中國地質(zhì)博物館感受元素的神奇魅力吧！