◆本刊綜合

化學(xué)元素周期表已經(jīng)150歲高齡，為了給它“慶生”，聯(lián)合國(guó)教科文組織將今年定為“國(guó)際化學(xué)元素周期表年”。

何為化學(xué)元素周期表？化學(xué)元素周期表是根據(jù)原子序數(shù)從小到大排序的化學(xué)元素列表，特性相近的元素被歸于同一族中?？赐赀@個(gè)解釋?zhuān)瑳](méi)有學(xué)過(guò)化學(xué)的同學(xué)或許還是不懂，但對(duì)化學(xué)元素周期表中的某些成員應(yīng)該比較熟悉，比如氧、氟、鋁、鈣 、鐵、銅、鋅等。

告訴你們，化學(xué)元素周期表這個(gè)“元素帝國(guó)”隊(duì)伍還在不斷壯大，成員越來(lái)越多。如今，“元素帝國(guó)”中有118個(gè)元素，每個(gè)元素都有自己的故事，而演繹這些故事的功臣們用其義無(wú)反顧的精神書(shū)寫(xiě)了一部迂回曲折、蕩氣回腸的元素發(fā)現(xiàn)史。這些功臣中不乏女科學(xué)家，她們是閃耀化學(xué)領(lǐng)域的“玫瑰花”！

瑪麗·居里

瑪麗·居里通常被人們稱(chēng)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，她和丈夫皮埃爾一起發(fā)現(xiàn)了84號(hào)元素釙(Po)和88號(hào)元素鐳(Ra)。

物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)貝克勒爾射線后，居里夫人決定對(duì)鈾射線進(jìn)行深入研究。她覺(jué)得鈾不是唯一能發(fā)出射線的化學(xué)元素，于是對(duì)元素周期表中的元素逐一進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一種釷元素的化合物也能發(fā)出射線，這種射線與鈾射線相似。居里夫人認(rèn)識(shí)到，能發(fā)出射線不只是鈾的特性，必須給它取一個(gè)新名稱(chēng)，她提議叫“放射性”，而鈾、釷等具有特殊“放射”功能的物質(zhì)就叫做“放射性元素”。

礦物是否有放射性？在皮埃爾的幫助下，居里夫人測(cè)定了收集到的所有礦物，發(fā)現(xiàn)一種瀝青鈾礦的放射性強(qiáng)度比預(yù)計(jì)的大很多。經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究，她認(rèn)為不能以這些瀝青鈾礦中鈾和釷的含量來(lái)解釋觀察到的放射性強(qiáng)度，推測(cè)瀝青鈾礦中還含有一種放射性很強(qiáng)的新元素。她要找到它！

居里夫人和皮埃爾一起探索未知元素，他們?cè)诔睗竦墓ぷ魇依锖狭リP(guān)。1898年7月，他們宣布發(fā)現(xiàn)了這種新元素，它的放射性比鈾強(qiáng)400倍。為了紀(jì)念祖國(guó)波蘭，居里夫人將這種新元素命名為“釙”。同年12月，居里夫婦又宣布發(fā)現(xiàn)了一種放射性元素，這種元素的放射性比釙還強(qiáng)，被命名為“鐳”。

當(dāng)時(shí)很多科學(xué)家不相信居里夫婦，認(rèn)為他們只是提出了假設(shè)。按照化學(xué)界的傳統(tǒng)，科學(xué)家在宣布發(fā)現(xiàn)新元素的時(shí)候必須拿出實(shí)物，并精確測(cè)定出它的原子量，而居里夫婦的報(bào)告中沒(méi)有釙和鐳的原子量，手頭也沒(méi)有樣品。

居里夫婦決定拿實(shí)物來(lái)證明。提煉釙和鐳元素需要足夠的瀝青鈾礦，而當(dāng)時(shí)這種礦很稀少，價(jià)格又很昂貴，他們根本無(wú)法得到。這件事傳到奧地利后，奧地利政府贈(zèng)送了他們1噸已提取過(guò)鈾的瀝青礦殘?jiān)?，他們這才開(kāi)始提取鐳的實(shí)驗(yàn)。

居里夫人每次把20多千克瀝青礦殘?jiān)谷胍睙掑佒腥刍?，連續(xù)幾個(gè)小時(shí)不停地用一根粗大的鐵棍攪動(dòng)沸騰的材料，然后從中提取質(zhì)量?jī)H占瀝青礦殘?jiān)偃f(wàn)分之一的鐳化合物。經(jīng)過(guò)3年多的艱苦工作，居里夫婦終于在1902年提煉出了0.1克氯化鐳，并初步測(cè)定出鐳的原子量。當(dāng)時(shí)，他們也試圖分離釙，但著實(shí)困難。

1903年，居里夫婦和貝克勒爾因發(fā)現(xiàn)放射性而共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1911年，居里夫人因發(fā)現(xiàn)鐳和釙并成功對(duì)鐳進(jìn)行分離和研究而再次獲得諾貝爾獎(jiǎng)，她是第一個(gè)獲得兩項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)的人，也是第一位獲得諾貝爾獎(jiǎng)的女性。

居里夫人是放射性現(xiàn)象研究的先驅(qū)，她對(duì)放射性進(jìn)行廣泛研究，并率先將放射性同位素應(yīng)用于癌癥治療。

當(dāng)時(shí)，她做出了一個(gè)決定：不申請(qǐng)鐳處理方法和醫(yī)療應(yīng)用的專(zhuān)利，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”。由于過(guò)度暴露于放射性物質(zhì)，她最終死于再生障礙性貧血。

莉莎·邁特納

莉莎·邁特納是德國(guó)物理學(xué)家。在邁特納生活的那個(gè)時(shí)代，女性是不允許參與科學(xué)研究的，她作為一名猶太女性，投身科學(xué)研究更需要勇氣。

1907年秋天，邁特納獲得物理學(xué)博士學(xué)位。出于強(qiáng)烈的求知欲，她從維也納來(lái)到柏林，進(jìn)入放射化學(xué)家?jiàn)W托·哈恩所在的柏林研究所工作。值得一提的是，當(dāng)時(shí)這個(gè)研究所不準(zhǔn)許婦女進(jìn)入里面工作，只因著名科學(xué)家、柏林大學(xué)化學(xué)教授埃米爾·菲舍爾慧眼識(shí)才，她才被安排在裝滿(mǎn)輻射檢測(cè)儀器的樓外木結(jié)構(gòu)工作間里，進(jìn)出只能走外面的大門(mén)。才工作不久，邁特納就以哈恩助手的名義與哈恩一起發(fā)表了若干篇論文。

化學(xué)大師門(mén)捷列夫曾預(yù)言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)了鏷的同位素234Pa，234Pa是天然存在的238U衰變系列的短命成員，半衰期約為1.17分鐘。1918年，邁特納和哈恩所在的研究小組以及英國(guó)的一個(gè)研究小組各自發(fā)現(xiàn)了鏷的另一種同位素231Pa，231Pa是最穩(wěn)定的同位素，半衰期約為32 760年。邁特納所在的研究小組還發(fā)現(xiàn)了其他幾種放射性同位素。

鏷在放射衰變過(guò)程中產(chǎn)生錒，是錒的“祖先”。這種元素主要存在于瀝青鈾礦中，在地殼中的濃度為萬(wàn)億分之幾。1927年，科學(xué)家只分離出2毫克鏷，主要用于研究實(shí)驗(yàn)。

1938年，哈恩發(fā)現(xiàn)鈾原子經(jīng)過(guò)中子的轟擊會(huì)產(chǎn)生分裂，此后，邁特納計(jì)算出反應(yīng)過(guò)程中所釋放的能量，并將這種現(xiàn)象命名為“核裂變”。這一發(fā)現(xiàn)為后來(lái)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(chēng)邁特納為“原子彈之母”。其實(shí)，邁特納與原子彈沒(méi)有直接關(guān)系，甚至她還拒絕參與曼哈頓計(jì)劃，曼哈頓計(jì)劃是第二次世界大戰(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，是為第二次世界大戰(zhàn)的勝利服務(wù)的一項(xiàng)軍事工程。邁特納對(duì)于自己的研究成果被用于軍事領(lǐng)域有著復(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，哈恩因發(fā)現(xiàn)核裂變而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，遺憾的是，邁特納完全被忽視了。有人認(rèn)為，這是諾貝爾委員會(huì)有史以來(lái)最大的疏忽，也是諾貝爾委員會(huì)忽視女性科學(xué)成就的一個(gè)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(wú)數(shù)榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)?。在瑞典，她還幫助建設(shè)了和平時(shí)期的第一批核反應(yīng)堆。

一直關(guān)注邁特納的愛(ài)因斯坦稱(chēng)她為“德國(guó)的瑪麗·居里”。為了紀(jì)念她在元素化學(xué)方面做出的貢獻(xiàn)，109號(hào)化學(xué)元素钅麥（Mt）以她的名字命名。

伊達(dá).塔克

伊達(dá)·塔克是德國(guó)化學(xué)家，擅長(zhǎng)分析化學(xué)，對(duì)元素周期表有深入的研究。

20世紀(jì)初，鎢絲燈剛被發(fā)明出來(lái)時(shí)，敏銳的商人們就從中嗅到了商機(jī)：既然74號(hào)元素鎢具有良好的性質(zhì)，那么緊隨其后的75號(hào)元素的熔點(diǎn)可能比鎢更高，用它或許可以制造更耐高溫的電氣設(shè)備。然而遺憾的是，當(dāng)時(shí)沒(méi)有人見(jiàn)過(guò)它的真面目。

有需求就有動(dòng)力，一時(shí)間，眾多科學(xué)家前仆后繼，試圖揭開(kāi)75號(hào)元素的神秘面紗。1922年，伊達(dá)·塔克和沃爾特·諾達(dá)克加入到尋找它的大軍中。那時(shí)，塔克年僅26歲，一年前獲得博士學(xué)位，是個(gè)不折不扣的女學(xué)霸。她是德國(guó)第一位在大學(xué)擔(dān)任教職的女化學(xué)家，曾3次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)提名。

門(mén)捷列夫在設(shè)計(jì)元素周期表時(shí)認(rèn)為與錳同族的75號(hào)元素必定是錳的類(lèi)似物。塔克和諾達(dá)克幾乎搜羅了當(dāng)時(shí)所有關(guān)于發(fā)現(xiàn)錳的類(lèi)似物的論文，并根據(jù)元素周期律推測(cè)75號(hào)元素的性質(zhì)，之后，他們找光譜學(xué)家伯格幫忙，三人從世界各地收集了鉑礦、軟錳礦、鈮鐵礦、輝鉬礦等1000多種礦石，在實(shí)驗(yàn)室中堆出了一座小山。

研究過(guò)程十分枯燥，他們每天的任務(wù)就是從小山上取幾塊礦石觀測(cè)其X射線光譜，然后將觀測(cè)結(jié)果與英國(guó)物理學(xué)家莫塞萊推算的75號(hào)元素的X射線波長(zhǎng)作比較。1925年5月，他們終于對(duì)外宣布從鉑礦和鈮鐵礦中發(fā)現(xiàn)了75號(hào)元素的蹤跡。

在幾年的朝夕相處中，塔克和諾達(dá)克從同事發(fā)展為伴侶。由于塔克出生在萊茵河畔，諾達(dá)克便以萊茵河的名字將75號(hào)元素命名為“錸(Re)”。

1926年，塔克和諾達(dá)克結(jié)婚，名字改為伊達(dá)·諾達(dá)克。不久，他們又踏上了提取錸元素的征程。兩年間，他們走遍歐洲各地，搜集了鉭鐵礦、鈉長(zhǎng)石礦、輝鉬礦等形形色色的礦石，最后從幾百千克礦石中提取出了120毫克錸。

錸為銀白色金屬，非常堅(jiān)硬，具有很好的耐磨損性和耐腐蝕性，熔點(diǎn)很高，因此被廣泛用作質(zhì)譜計(jì)和離子測(cè)量?jī)x的燈絲，也用作電接觸材料和熱電偶材料。

瑪格麗特·佩里

瑪格麗特·佩里是法國(guó)物理學(xué)家，19歲時(shí)擔(dān)任居里夫人的助理，得到了居里夫人的悉心指導(dǎo)。很快，佩里就學(xué)會(huì)了放射性元素的分離和純化。

在居里研究所，佩里的工作是從鈾礦中提取錒，以供居里夫人研究元素的衰變用。這樣枯燥的工作，她一干就是十年。

居里夫人逝世后，佩里繼續(xù)進(jìn)行錒的放射性衰變研究。1939年，她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，那就是在衰變反應(yīng)中形成的元素混合物中有一種她不認(rèn)識(shí)的物質(zhì)，她決定找出這種物質(zhì)來(lái)一探究竟。

最終佩里發(fā)現(xiàn)了這種陌生的物質(zhì)，并證明其是一種新的化學(xué)元素，這種元素的原子序數(shù)為87。佩里為了紀(jì)念祖國(guó)法國(guó)，將這種元素命名為“鈁（Fr）”。

鈁天然存在于鈾礦中，是地殼中第二稀有元素。在所得的鈁中，233Fr是相對(duì)穩(wěn)定的同位素，但半衰期只有22分鐘，所以在自然界很難找到它。

1950年，佩里獲得法國(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)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。1962年，她當(dāng)選法國(guó)科學(xué)院院士，是法國(guó)科學(xué)院選入的第一位女院士。

佩里發(fā)現(xiàn)了鈁，并希望能用它來(lái)診斷癌癥，但她卻深受其害，不幸患上了骨癌，于1975年去世?？磥?lái)，對(duì)于從事輻射工作的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，采取有效的安全防護(hù)措施是十分必要的。

道恩.肖內(nèi)西

道恩·肖內(nèi)西是勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室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，因此她被譽(yù)為當(dāng)代女性“煉金術(shù)士”。

超重元素是原子核為超重核的元素，它們只能在實(shí)驗(yàn)室中合成，而且合成的難度很大。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(wèn)題。

肖內(nèi)西原本想當(dāng)醫(yī)生，然而化學(xué)的魅力深深地吸引了她。1993年，她獲得加州大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)學(xué)士學(xué)位，2000年獲得博士學(xué)位，后來(lái)進(jìn)入勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作。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。116號(hào)元素就是她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的，被命名為“Livermorium”，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)正式宣布將這種新元素添加到元素周期表中，2013年7月命名其中文名為“鉝”。

2015年，國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)批準(zhǔn)在元素周期表中添加4個(gè)新元素，其中3個(gè)新元素是由肖內(nèi)西領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與俄羅斯核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室合作合成的，這3個(gè)新元素為115號(hào)元素Mc、117號(hào)元素Ts和118 號(hào)元素Og。2017年5月9日，中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家語(yǔ)言文字工作委員會(huì)、全國(guó)科技名詞委員會(huì)聯(lián)合公布了4個(gè)新元素的中文名。

除了她們，在探索元素的道路上還有其他女性的身影，比如，俄羅斯化學(xué)家朱莉婭·勒蒙托娃完善鉑族金屬的分離過(guò)程；美國(guó)化學(xué)家達(dá)蓮娜·霍夫曼證明同位素鐨-257可以自發(fā)裂變，在自然界中發(fā)現(xiàn)了钚-244；法國(guó)化學(xué)家亨利·莫瓦桑分離出了氟。讓我們向這些偉大的女科學(xué)家們致敬！