李一冉，姚力箏，董梓凝，顏靜，閆毅,

1西北工業(yè)大學倫敦瑪麗女王工程學院，西安710072

2西北工業(yè)大學化學與化工學院，西安710129

“元素加油沖”是一檔游戲闖關類節(jié)目，每周定期邀請兩位元素伙伴完成節(jié)目組設置的多重個性化關卡。節(jié)目中，選手們會被帶到一個密室，找到線索才能通往下一間密室。密室困難重重，充滿危險：機關、沼澤和熔爐等，需要他們相互依靠，協(xié)同合作，才能順利完成任務。成功過關的兩種元素將獲得節(jié)目組頒發(fā)的“最佳元素搭檔”的獎杯，并在各大元素家族中宣傳表彰。

“本期節(jié)目中，我們請來了兩位鮮為人知的選手‘銠’和‘銥’，他們代表鉑系家族參加此次闖關活動。雖然他們的名氣不大，但實力還是很強勁的。”主持人慷慨激昂地說，“接下來，讓我們熱烈歡迎‘銠’和‘銥’兩位選手入場！”

主持人話音剛落，身披銀白色戰(zhàn)袍的“銠”選手意氣風發(fā)地走進演播廳，邊走邊打招呼：“親愛的觀眾朋友們，大家好，我是‘銠’，外號‘黑金’，也可以叫我‘Rhodium’，在元素周期表中排行第45名(原子序數(shù)為45)，位于第五周期VIII族。我一直與鉑系兄弟們隱居在礦石中，1803年，被英國人William Wollaston帶到這個世界[1]，大家都戲稱我為‘銠(老)人’。雖然我年齡大，但‘銠(老)當益壯’，我的身體很健壯(堅硬)而且壽命非常長(耐用)。在工業(yè)生產中，我可以由深灰色的氧化銠(Rh2O3)粉末高溫分解產生，也可以在二氧化硫、氫氣等作用下還原而來。不過，我的兄弟姐妹不多，在地殼中的含量僅有十億分之一，大多分散在不同的礦石中，很少會聚在一起?！敝鞒秩诵Φ溃骸拔覀児?jié)目組請你這樣的‘貴’金屬，也是花了巨資??！”銠說：“哎呀，要論身價，我的那位搭檔可絕不比我低！老朋友‘銥’，快上來吧！”

說罷，銥穿著銀白色的鎧甲，披著淺黃色的斗篷，大搖大擺地走近鏡頭：“對呀，我是地殼中豐度最低的元素之一呢！大約是金含量的1/40[2]。你們知道我是誰嗎？”主持人催促道：“這位選手，別賣關子啦，快向大家介紹一下自己吧！”

銥回到主持人身邊，俏皮地說：“嘿嘿，大家好，我是銠的好兄弟‘銥’，在元素周期表中，位于銠的正下方，原子序數(shù)是77。1803年，找到‘銠’的同時，英國化學家Smithson Tennant和法國化學家Hippolyte-Victor Collet-Descotils嘗試用王水溶解粗鉑，在器皿底部的黑色殘渣中發(fā)現(xiàn)了我[2]。由于我的許多鹽兄弟都有鮮艷的顏色，所以Smithson Tennant依據(jù)希臘神話中諸神的信使、彩虹女神伊里斯之名，給我取名為‘Iridium’。自然界中，我僅有兩個同胞兄弟(同位素)：銥191、銥193。大家所熟知的國際千克原器就是我和本族鉑長老合作的結果[3]?！?/p>

主持人說：“感謝兩位選手生動有趣的自我介紹，相信大家對他們已經(jīng)有了一定的了解。請兩位選手閉上眼睛，由工作人員帶往闖關密室。我宣布，挑戰(zhàn)正式開始！”

1 “汽”“鍍”非凡

不知過了多久，銠和銥慢慢睜開眼，竟發(fā)現(xiàn)自己在一間玻璃房，四周墻壁都由玻璃制成。再仔細瞧一瞧，地面上有一個可以升高房間溫度的按鈕，天花板處有一個極高的機關，觸碰不到。此外，地面還有一個固定的激光燈。

銠是身經(jīng)百戰(zhàn)，所向披靡的游戲“銠(老)手”，提議：“我們需要用激光燈打開機關，才能找到通往下一關的入口?！闭f著，便打開激光燈，但發(fā)現(xiàn)無論怎樣都照射不到機關。

“機關那么高，我們怎樣才能利用激光燈照到它呢？”銠和銥面面相覷。

突然，銠拍了下腦門：“有辦法了！我身體表面的反射率非常高，沒準可以將激光照到我身上，我再把它反射到機關上。可是，怎樣才能讓激光照到我身上呢？”

銥思考了一下：“這不是有一個可以升高房間溫度的鈕嗎？你的沸點低(3695 °C)[4]，而我的沸點高(4403 °C)[5,6]，我們可以將溫度設置為4000 °C，把你‘鍍’到天花板的玻璃上，制成高反射率的鏡面，然后我再打開激光燈，這樣就可以照到機關啦！”銠恍然大悟：“沒錯！就這樣辦?！?/p>

兩人配合默契，迅速按計劃執(zhí)行。果真，激光成功照到機關，通往下一間密室的門打開。隨后，銥將室內溫度降低，銠迅速跳到地面，兩人繼續(xù)攜手走向下一關。

2 天降危機

現(xiàn)在，銠和銥兩位選手來到第二間密室。銠仔細打量著這個房間，在門口猶豫，遲遲不敢踏入：“這怎么看都不只是個普通的房子，里面一定有陷阱?！?/p>

銥則徑直進入，說：“畢竟是闖關挑戰(zhàn)，怎么可能沒有難度。你別站在外面了，快進來吧?！?/p>

銠嘟囔了句“有道理”，也跟著走了進去。就在銠后腳踏進房間的那一刻，他們身后的門轟隆一聲落下，將退路封得死死的。突然，一聲巨響從上方傳來，伴隨著些許小石塊的下落，銠和銥瞬間就明白要發(fā)生什么了。

“房頂在慢慢下降！是想要壓死我們！”兩人異口同聲地大喊。

房頂降落的速度很慢，現(xiàn)在他們倒是有充足的時間尋找脫身的出口?？墒沁@個密室，就連一個氣孔都沒有給他們留，更不要說逃脫通道了，兩個人把每個角落都勘探個遍也依舊是一無所獲。

“難道我們的出發(fā)點是錯的？不應該找房間的出口？”銥陷入了自我懷疑，一屁股坐到地上開始思考每一種漏掉的可能性。

一旁的銠像是熱鍋上的螞蟻，他對于銥突然停下的行為很是不滿。眼見房頂就要將他們碾成泥，銠心中焦急不堪，扯著銥的胳膊想把他從地上拉起，卻被銥突如其來的驚呼打斷。

“我想到了！”銥興沖沖地對著一頭霧水的銠說，“這個房間根本就沒有出口。這關考驗的是我們的忍耐力！”房頂迫近，銥讓銠蹲下，自己則雙手張開撐住了天花板，阻止其進一步下墜。

“還記得嗎？我的彈性模量可是金屬中第二高的，足足有538.3 GPa[5]。再加上我只有0.26這樣低的泊松比[5,6]，可以說我擁有超高的剛度和抗變形能力。不管這個房頂給我的壓力多大，我都不會輕易變形。如果沒猜錯的話，再堅持幾分鐘后，這一關就通過了?！便炞孕艥M滿地抵住房頂，等待考核通過的信號燈亮起。

果不其然，沒過多久房間內便傳來了考核通過的訊息，而剛剛還近在咫尺的房頂瞬間恢復原樣。通往下一關的大門已然打開，隨時等待二人通過。

3 必“凈”之路

第三關依舊是在一間密室中進行。只不過比起剛剛的空無一物，銠和銥二人面前正停放著一輛小型轎車。二人走近，只見一張紙條貼在車身上，上面清清楚楚地寫著本關的要求：【1 min后這輛汽車會開始不斷排放尾氣。一旦房間里的氮氧化物濃度達到一定的數(shù)值，屋內安裝的探測儀便會發(fā)出警報，判定挑戰(zhàn)失??；若能在5 min內將屋內氮氧化物含量維持在標準范圍內，則挑戰(zhàn)成功?！?/p>

前兩關的設定都極其隱晦，基本上需要兩個人進行思考后才能得出一個較為合理的通關方案。這一次的規(guī)則白紙黑字地放在這里，反倒讓銠銥二人不太適應了。

銥反反復復地讀紙條上的內容，確定沒有遺漏的信息后，率先打破短暫的沉默：“看來這次我們的目標很明確了，就是要在規(guī)定時間內將室內的氮氧化物濃度保持在標準范圍內。究竟該怎樣實現(xiàn)呢？”

“哼哼，看來這回該我出場了?！便櫼幌伦兊玫靡庋笱螅拔业拇呋钚院瓦x擇性都很高，不僅是我，我的合金、化合物以及絡合物催化劑都可用于汽車廢氣凈化工業(yè)[7]。這一關，簡直就是為我量身定制的?。　?/p>

“你打算怎么做？”這番話讓銥也不禁好奇了起來。

銠一邊走向車尾，一邊詳細地解釋：“要知道，我曾在汽車尾氣催化轉化器中起到重要作用。我作為催化劑的活性成分，可以使氮氧化物分解成無害的氧氣和氮氣。這樣就可以有效減少尾氣中有害物質的濃度了。只不過因為我的提取實在是太過困難，導致這個過程成本很高。所以比起我本身，更多的還是將我的配合物投入這些應用。聽說，每年都有新的銠配合物催化的有機反應被報道?！?/p>

說著，銠拿出了多孔陶瓷，在其表面附著上一層活性涂層。他將自己的金屬顆粒嵌入多孔結構中，然后安裝在汽車尾氣管上。不一會兒，尾氣開始排放。在催化轉化器的作用下，探測儀一下都沒有響過。

“哇！銠兄，你在汽車尾氣催化劑方面真的是發(fā)揮了舉足輕重的作用??！這可以阻止尾氣中的有害物質釋放到空氣中，保護我們的大氣環(huán)境！”銥崇拜地贊嘆道。

“其實不僅我自己可以在催化方面做貢獻，我的鹵化物‘碘化銠’，也是羰基化合成反應的催化劑呢！他可以幫助合成醋酸、醋酐和乙二醇等重要物質?！便欁院赖叵蜚灲榻B自己的好朋友，“咱倆別在這閑聊了，還有兩關在等著我們呢！”隨后，銠拍了拍銥的肩膀，兩人大踏步地走向下一關。

4 “王”而卻步

伴隨著機關門啟動的轟然巨響，兩人順利進入了第四關。一片巨大沼澤地擋住了兩位選手的去路。沼澤地中的液體冒著黃色霧氣，空氣中還彌漫著些許氯氣的味道。

“什么味道？這么刺鼻！”銠捏著鼻子，緊皺著眉頭抱怨道。

銥臨危不懼地說：“依我的經(jīng)驗，這沼澤地中應該是王水，別名王酸或硝基鹽酸，由硝酸和鹽酸按體積比1 : 3混合而成?！?/p>

銠一聽，立馬慌了：“王水！原來這就是剛才參賽前聽他們議論的腐蝕性極強的王水！據(jù)說上一回‘金’到這一關卡的時候，不慎失足落入其中，小命都沒了?。　?/p>

銥放聲大笑：“男子漢大丈夫，你就這點兒氣魄？雖然是腐蝕性極強的王水，但對我毫無影響，我可是最耐王水腐蝕的金屬。你忘了我是怎么被發(fā)現(xiàn)的了嗎？”說完，銥得意地拍了拍自己的胸脯。

“那我怎么辦？”銠依然害怕得牙齒打顫。

“好兄弟，你別害怕，咱們都來自鉑系家族，如果我沒判斷錯的話，按理說你多少也應該對王水有點抵抗作用?！?/p>

“好吧，我相信你的判斷?！?/p>

于是，這兩位選手在王水中一前一后全速前進。半途，銥突然聽見身后的銠發(fā)出了一聲驚呼：“銥，救救我！我的身體怎么有點溶解了？你看我的戰(zhàn)袍都變成破破爛爛的乞丐服了！”

銥看了一眼銠，嚇了一大跳，大喊了好幾聲“非禮勿視”。冷靜下來后，只見他一拍腦袋：“??！我想起來了，鉑長老之前好像說過，你在王水中微溶[8]。快，我背著你！”

銠順勢跳到銥的背上，銥說：“沒想到你看起來和我胖瘦一樣，原來這么輕?！?/p>

“那可不，我的密度(12.41 g·cm?3)可比你(22.42 g·cm?3)[5,6,9]小得多！雖然我的身體在王水中稍微有點溶解，不過，我的一個兄弟‘二氧化銠’，可以在王水中游泳！”

“是嗎？那我倒想跟你那位兄弟比一比，看看誰在王水中游得快，哈哈！”

在歡聲笑語中，兩位選手繼續(xù)向遠處的機關門奮力沖刺。

5 流金鑠石

剛進入第五關的房間，墻上的一個5 min倒計時燈突然亮起。紅色的燈光好像既昭示著勝利的曙光，又隱隱透露著失敗的威脅。

“快！我們只有5 min時間，快找出口！”銠驚呼道。

爭分奪秒，兩人立即在房間內搜索著離開的出口。

片刻之后，銥突然開口：“這房間怎么越來越熱啊，好似太上老君的煉丹爐。我皮都快要熱皺了，溫度再這么升上去，咱們今天非化在這兒不可。這地板又是鏤空的，咱們現(xiàn)在的境遇很危險??！”

“我也發(fā)現(xiàn)了，難道跟第二關一樣？設計者的目的可能根本就不是為了讓我們在有限的時間內找到出口，而是要我們想辦法順利撐過這5 min?！?/p>

“快看，我找到了一個溫度計。”銥把一個測溫計遞到銠的面前，“現(xiàn)在時間過了2 min，室內的溫度已經(jīng)高達800 °C，如果溫度是線性上升，3 min后這個房間高達2000 °C！雖說我的熔點在2400 °C以上[10]，但是我記得你的熔點只有不到2000 °C[5,6]。好兄弟，我可不能拋下你不管！”

銠突然想到：“對了！咱倆的晶格常數(shù)非常接近，高溫下能形成連續(xù)固熔體。你還記得嗎？曾經(jīng)在一次實驗中咱們倆熔為合金，你中有我，我中有你，形成的熱電偶可承受高達2000 °C的溫度[11]，高溫抗氧化能力比你本身還要強?！?/p>

“好主意！但是我們怎么形成合金呢？要形成合金我們必須混合融化后冷卻凝固，熔煉時往往還需要用高頻爐氬氣保護，以防止熔煉過程中元素失重，在現(xiàn)在的境遇下可能難以實現(xiàn)。依我看，不如我去堵住加熱口，你去堵住散熱窗，好歹咱們可都是著名的鉑族‘難熔化金屬’，咱們一起忍耐一會兒，把這個加熱器的電機燒掉！”

“好，那就這么辦！”

二人分頭行動，分別堵住了機器的加熱口和散熱窗。由于機器功率高，又沒有過熱保護，不到2 min，機器便發(fā)出了“轟隆隆”的巨響，冒出股股黑煙，停止運作了。終于房間里的溫度不再升高，計時器上顯示還有0.5 min兩人即可順利通關，而這時溫度計顯示室內溫度已經(jīng)高達1800 °C，兩人依然完好無損。

“好險！”銠驚呼。

兩人還沒從剛才的驚險中緩過神來，紛紛喘著粗氣，這時機關門打開了，門外是面對萬千觀眾的領獎臺。兩人走出密室，在萬眾矚目之下站上領獎臺。禮儀小姐將“最佳元素搭檔”的獎杯送到了兩人的手中，銠和銥共同將獎杯舉過頭頂。頓時，場內掌聲雷聲般涌動......

6 獲獎感言

“恭喜銠和銥兩位選手成功完成挑戰(zhàn)！作為闖關成功的選手，你們有沒有什么想和觀眾朋友分享的？你們覺得成功的訣竅究竟是什么呢？”主持人說完，將話筒遞到銠和銥的面前。

銥率先接過話筒，侃侃而談：“在我看來，闖關成功離不開一個非常關鍵的詞——合作。我們作為獨立的個體，都有著突出的特長和優(yōu)勢。平時我只是聽說，銠憑借自己優(yōu)良的性質和特點，不僅被用于珠寶首飾表面的電鍍層，還在航空航天、玻璃纖維、電氣工業(yè)等多領域都發(fā)揮著重要的作用[9]。今天，我才算真正領略到銠的風采，尤其在第三關——必‘凈’之路，銠作為催化劑的活性成分，完成尾氣凈化的樣子‘帥極了’！如果沒有他，僅僅靠我只身一人的力量，我根本不可能站在這里發(fā)表獲獎感言。當然，之前我和銠在事業(yè)上偶爾也會有交集，比如我們哥兒倆融為合金，制造熱電偶[9]，這也是今天合作順利的基礎。總之，參加了節(jié)目‘元素加油沖’，讓我更加清晰地認識到：唯有取長補短，才能命途‘少’舛！”

銥說完，將話筒轉交給了銠：“我很贊同銥所提到的合作的重要性。在我眼中，銥也一直是非常出色的合作伙伴，大家別只看到我在第三關汽車催化轉換器方面的貢獻，銥在做催化劑方面也十分卓越。近期，銥和中國科學院上海有機化學研究所的游書力研究員課題組合作完成了一個催化烯烴Z式構型保留的不對稱烯丙基取代反應，為今后研究如何高效合成熱力學不穩(wěn)定的Z構型烯烴做出了突出貢獻[12]。我覺得在今天的闖關賽背景下，我們通過相互依靠、團結合作取得成功，可以給我們這個組合起一個名字，就叫‘銠’有所‘銥’(依)。希望之后我和銥都能在各自的領域大放異彩，并充分發(fā)揮合作的優(yōu)勢，為人類創(chuàng)作出更加濃墨重彩的篇章?！?/p>