周其鳳
周其鳳中國科學院院士、北京大學教授、國際純粹與應用化學聯(lián)合會主席,代表IUPAC在禁止化學武器組織大會上發(fā)言
化學元素周期表為大眾所熟知。作為科學知識特別是化學知識的高度概括與歸納,化學元素周期表不僅作為科學研究過程的符號表達發(fā)揮著作用,也是科學知識傳播的必要工具。2019年,是德米特里·門捷列夫(Dmitri Mendeleev)于1869年編制的化學元素周期表誕生150周年,已被聯(lián)合國確定為國際化學元素周期表年(IYPT)。2019年同時也是國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)成立100周年。IUPAC將團結全球化學家和化學工作者通過各種具有象征意義的紀念活動來慶祝這一盛大節(jié)日,重溫化學的成就,感謝化學的恩賜,展望化學的未來,促進化學的發(fā)展。
雖已成立百年并為化學的發(fā)展以及在管理化學元素周期表方面發(fā)揮著不可替代的重要作用, 但IUPAC 卻不如化學元素周期表那么有名。IUPAC于1919年7月28日在法國成立。彼時正值第一次世界大戰(zhàn)結束不久,化學進入了一個難得的快速發(fā)展時期?;瘜W的科學研究與應用、知識的普及、知識產權的保護、化工技術與產品的推廣和貿易,都迫切要求建立一個能被全球普遍接受和采納的“化學語言”系統(tǒng)。IUPAC應運而生,不辱使命。經過一百年的發(fā)展,IUPAC不僅成功地擔當起了“化學語言”的建設、維護和發(fā)展的任務,成為化學名詞與術語的權威組織,也在化學定義,化學熱力學、動力學等標準化測量方法的制定,原子量等化學物質量的審定,化學教育,乃至全球禁止化學武器的努力中發(fā)揮著不可或缺的重要作用。
就化學元素周期表而言,IUPAC的工作主要包括如下8個方面:制定新元素發(fā)現(xiàn)的標準;確定新元素的臨時名稱和符號;對元素周期表中的數(shù)據(jù)進行嚴格的評估并根據(jù)新的科學信息做出必要的調整;協(xié)調新元素的命名與元素符號的確定;為新元素命名制定規(guī)則;界定1-18族元素及其名稱;第3族元素的確定;對標準原子量進行定期審定。需要強調的是,這些工作的開展需要并且得到了國際純粹與應用物理聯(lián)合會(IUPAP)的大力支持。下節(jié)“關于化學新元素的發(fā)現(xiàn)”很好地反映了IUPAC與IUPAP密切合作的必要性與成效。
IUPAC于2018年重新修訂了其戰(zhàn)略計劃。關于該組織的愿景、使命、目標、組織架構以及所開展的工作和獎勵等更多情況,歡迎通過 https://iupac.org 查閱。
2016年11月28日,第113號、115號、117號、118號4個最新元素的發(fā)現(xiàn)以及它們的名稱與符號被正式確認,化學元素周期表前7個周期已經填滿。
傳統(tǒng)上,科學界在毫無爭議地確定新元素的發(fā)現(xiàn)之后,會賦予發(fā)現(xiàn)者命名新元素的權利。自1947年起,發(fā)現(xiàn)者提出的名稱由IUPAC無機化學命名委員會審查其適用性,再提交IUPAC理事會批準。
20世紀中葉以后,新元素的發(fā)現(xiàn)或者說制造變得越來越困難,不僅需要日益強大、日益精密的設備,而且獲得新元素原子的概率和數(shù)量也往往極為稀少。加上這些原子的半衰期(壽命)極短,其存在與性質的確認更加不易解決。比如超鐨元素的發(fā)現(xiàn)和命名就有過激烈的爭論與分歧,這場爭論在科學史上甚至被稱為“超鐨之戰(zhàn)”,足見其程度之激烈。為此,IUPAC和IUPAP于1991年共同成立了超鐨元素工作組( TWG )和一個聯(lián)合工作小組(JWP)。TWG旨在制定發(fā)現(xiàn)新元素必須滿足的標準和規(guī)則,而JWP的使命則是確定發(fā)現(xiàn)新元素聲明的優(yōu)先次序。之后,110~118號新元素通過合成誕生。
IUPAC/IUPAP聯(lián)合制定的發(fā)現(xiàn)新元素的判斷標準是與發(fā)現(xiàn)時所采用的技術與方法相適應的。隨著研究的深入,舊的方法和技術正在被新的方法和技術所取代,判斷標準也應該適時進行修訂。為此,IUPAC與IUPAP于2017年成立聯(lián)合工作組(JWG),以制定發(fā)現(xiàn)新元素的判斷標準。目前這個新制定的標準草案已經公布,正在征求各方意見。我們對超118號新元素的發(fā)現(xiàn)和化學元素周期表第8周期的開始充滿著期待與好奇。
IUPAC于2018發(fā)布了最新的化學元素周期表。中國化學會也在中國科學院、國家語委、全國科技名詞委聯(lián)合發(fā)布113號、115號、117號、118號元素中文名稱后制作了新版元素周期表,為公眾開放下載使用。其中第113號元素的發(fā)現(xiàn)是日本科學家和中國科學家友好合作的豐碩成果。
2017年12月20日,聯(lián)合國確定2019年為國際化學元素周期表年。 2019也是IUPAC 100周年誕辰(IUPAC 100),聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)已決定將IUPAC的生日——7月28日列為2019年的紀念日。正如聯(lián)合國所強調的:“宣布2019為國際化學元素周期表年,是為了提高全球對化學重要性的認識。化學可以促進可持續(xù)發(fā)展,能夠為全球面臨的能源、教育、農業(yè)和健康等挑戰(zhàn)提供解決方案?!甭?lián)合國提出的可持續(xù)發(fā)展目標也就是化學工作的目標。作為團結全球化學家和化學工作者的權威組織,IUPAC在新的100年中必將更加努力,更有作為,為人類福祉做出更大貢獻。
聯(lián)合國關于IYPT的決定,是IUPAC、IUPAP、歐洲化學學會、國際科學理事會、國際天文學聯(lián)合會、國際科技史與科技哲學聯(lián)合會等國際組織聯(lián)合向UNESCO建議,經UNESCO審議通過后向聯(lián)合國大會提出的。該建議和決定得到了各會員國組織的廣泛支持和全球化學工作者的熱烈響應。慶祝和紀念活動已在全球范圍內順利展開。
迄今已經舉辦的IYPT 和 IUPAC 100 紀念活動包括:2019年1月29日在法國巴黎UNESCO總部隆重舉行的IYPT開幕式;2月5日在莫斯科舉行的紀念IYPT 開幕式;2月11日在西班牙穆爾西亞舉行的婦女與元素周期表國際專題討論會;2月12日舉行的全球女化學家早餐會;等等。年內還將舉行的其他重要紀念活動包括:3月31日開始的以“IUPAC在創(chuàng)造化學語言方面的作用”為主題的美國化學會年會;5月12日在坦桑尼亞召開的綠色化學暑期學校;7月5日在法國巴黎召開的IUPAC 100盛大慶典和第47屆世界化學大會;7月26日在俄羅斯圣彼得堡舉行的門捷列夫150周年紀念會和第四屆國際元素周期表大會;8月25日在德國召開的第6屆國際超元素化學與物理研討會;9月9日在俄羅斯圣彼得堡召開的第21次門捷列夫普通化學與應用化學大會;等等。IYPT的閉幕大會則將于12月5日在日本東京召開。中國化學家和化學工作者除了已經或將應邀參加上述各種國際范圍的紀念活動外,也將在國內舉行豐富的紀念活動,有關情況請查閱中國化學會官網( http://www.chemsoc.org.cn)。
除此之外,IUPAC還獨立或者聯(lián)合其他國際組織,如國際青年化學家聯(lián)系網(IYCN),針對青年化學家或化學愛好者與學生開展活動,同樣得到世界范圍的熱烈響應。2018年7月至2019年7月舉行的“青年化學家周期表”評選活動將產生118位青年化學家擔當118個化學元素的代表。在已選出的代表中不乏中國代表,比如,華東師范大學姜雪峰教授是“S”元素的代言人,蘇州大學劉莊教授是“Hg”元素的代言人,北京大學雷曉光教授是“N”元素的代言人,蘇州大學王碩教授是“U”元素的代言人等。其他活動還有專門為中學生設計的元素周期表挑戰(zhàn)賽、歐洲青年化學家“重新發(fā)現(xiàn)化學”網絡視頻競賽等。歡迎關注與參與。
我國有個成語叫作“出神入化”,形容人在文學、藝術或技藝某方面的修行達到了高超絕妙之境界。在下曾改“出神入化”為“入化出神”,并書贈給了在北京大學化學系讀書的年輕人,且附有如下文字:“化學乃變化之學,可化腐朽為神奇、點石成金,亦可點金成石、廢利用害,全在人為。故入此門以求神通者,必也尚德之徒也?!币庠诠膭钊藗儫釔刍瘜W,因化學可以造福于人類。然化學之造福人類,依仗有德之士的實施;若被無德之人所掌握,難免成為害人之物。今天我們紀念IUPAC 100和IYPT,除了感恩化學對我們帶來的好處,也不要忘了歷史上有過使用化學武器的罪惡以及時下仍經常發(fā)生的不當使用化學品給地球生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來的危害。以史為鑒,讓化學更好地服務于人類社會的福祉和可持續(xù)發(fā)展不僅是IUPAC新百年的光榮使命,也是全球化學工作者的共同使命和追求。