在瑞典的一座小村庄，人类发现了8种新元素

现在有些人听到“化学”两个字会不以为然，甚至觉得与所谓的“纯天然”相比，和化学有关的东西都是洪水猛兽。殊不知，离开化学，我们不仅在生活中寸步难行，甚至连我们自身都不会存在。而当你正在使用智能手机阅读这篇文章的时候，化学就在背后发挥了巨大的力量。

7 月 20 日， 2016 年诺贝尔化学奖得主本 · 费林加在上海自然博物馆进行了一场题为《发现的乐趣》的演讲。在演讲中，他几次掏出装在上衣口袋里的智能手机，以制造智能手机所需的数十种元素为例，向现场观众介绍化学与人类生活的关系。在他的新书《令人着迷的化学：生活中的分子》一书中，他也用其中一章介绍了与智能手机有关的化学故事。不过，在这一章的开始，他首先提到了一个绝大多数人从未听说过的瑞典村庄，在这座其他方面都平平无奇的小村庄里，人类竟然发现了 8 种新元素。

智能手机是一种不可思议的设备。它为我们建立起与所有事物和所有人之间的联系，让我们随时随地都能联络到他们。无论是新闻还是历史的瞬间，它们都在我们触手可及的范围内。荷兰有90%以上的人口拥有一部智能手机。而我们之中的大多数只不过用它来发信息、玩游戏、看猫咪的搞笑视频而已。

如今，我们的口袋里就装着一台小机器。它的计算能力超过阿波罗11号完成登月任务时整个美国国家航空航天局（NASA）的总和。莱顿的天文学家认为，我们应当好好利用这些优势。他们开发出许多适用于苹果手机的应用程序，这样一来，人们坐在家里就可以测量出空气中的悬浮粒子了。成千上万的人和手机参与进来，轻而易举地完成了这项工作。要知道，如果交给科学家去做，一组科学家加上一颗人造卫星需要耗费很多时间和金钱才能完成这些工作。

近几十年来，科技飞速发展，人们排队抢购的新型号手机用不了多久就过时了。有了智能手机的助力，公众科学黄金时代的到来指日可待。但是，不管苹果应用程序商店里有多少应用程序，第一台配有内置通风柜的智能手机还没到来。我们期待着出现一台我们坐在家里就能远程控制实验的通风柜，就像智能恒温器那样。幸好，对化学家来说，我们的手机里已经配备了许多有趣的东西。

01

稀奇的元素：一座瑞典小村庄留下的永恒的遗产

化学元素周期表是一张根据原子量和特性将所有原子进行排列的表格，其中既包含了已知的原子，也包含了未知的元素。它总共囊括了82种非放射性元素，可是，本书里的分子仅仅涵盖了其中的一小部分。这并不代表其他元素一无是处。要知道，以你的手机为例，它包含了50多种形形色色的化学元素。银、铜和金是出色的导体，因此，导线和电极都是用它们制成的。包裹在触摸屏的玻璃外、用来传导电流的薄层是由铟和锡制成的。屏幕的颜色源自一系列所谓的稀土金属，其中包括铕、铽和镨。

许多常见元素早在几千年前就已经广为人知，因此，它们早就拥有了自己的名称，例如金、银和铜。假如某一种元素十分罕见，那么它很有可能直到近几个世纪才首次被人发现。在这种情况下，它的名称往往是由发现者命名的。这个名称可能阐释了这种元素的某个特性，例如钡（它的名字来自希腊语里的barys一词，意为“重的”）、氙（希腊语里xenos这个词的意思是“奇怪的”），还有铯（它的名字来自拉丁语里的caesius一词，意为“天蓝色”）；也有根据人名[锿（einsteinium）]和地方名[镆（moscovium）、铕（europium）、钫（francium）]来命名的。

在这个方面，瑞典小村庄伊特比（Ytterby）可谓冠压群芳。伊特比是坐落于斯德哥尔摩群岛其中一座小岛上的一个小村落。它拥有几千名居民、一家空手道俱乐部、一家小超市和一座电影院。

但是，在元素的世界里，伊特比却是世界级的重量选手。人们在那里的一座矿里发现了硅铍钇矿（gadolinite）这种矿物原料。它是以芬兰化学家约翰·加多林（Johan Gadolin）的名字命名的。经过（加多林的）进一步研究，我们发现它含有四种新的元素。新元素的名称全都受到了村庄名字的启发：镱（ytterbium）、钇（yttrium）、铽（terbium）和铒（erbium）。这座矿的奥秘还没有被完全揭示。后来，人们又在那里发现了另外四种新的元素——钆（gadolinium，源自加多林的名字）、钬（holmium，源自斯德哥尔摩）、钪（scandium，源自斯堪的纳维亚）和铥（thulium，源自神话中斯堪的纳维亚半岛的极北之地“Thule”）。时至今日，我们再也不会发现新的元素了。尚未被世人发现的元素太大、太不稳定了，因此它们全都转瞬即逝。如果想要亲眼见一见它们，那么你只能自己动手，通过让小型原子相互之间高速碰撞的方式把它们创造出来。只要它们的存在还没得到证实，我们就会根据这些预测的元素在化学元素周期表里的位置给它们拟定暂用名。尚未被创造出来的最小且最“简单”的元素就是排在119号的类钫。谁要是把它制造出来了，就可以给它取个名字。这么看来，说不定未来的化学元素周期表里真的能出现一个以你的名字命名的元素呢。

02

聚碳酸酯：没有碎片的玻璃

一部智能手机少说也要几百欧元。无论去什么地方，我们都会带着这个小玩意儿。大概每个人都曾有过把手机掉落在地上的经历（有些人甚至还会砸手机），因此，手机具备一些防碰撞的性能是十分重要的。制造商很喜欢为手机的侧面和背面使用最坚固的塑料种类之一——聚碳酸酯。

聚碳酸酯易于被制造成各种形状。它是透明的，易被改造且不会开裂和破损。只不过，它很容易留下划痕，正是因为这样，它才没能处处取代玻璃。一旦这个问题得以解决，未来的我们很有可能会给窗户和屏幕也换上塑料。

下面图示中的这种聚碳酸酯广受欢迎。这类塑料的构成单元是碳酰氯和双酚 A（又名BPA）。BPA这种分子在人体内的效应与雌性激素有些相似。它的生物活性十分有限，但是，BPA存在于数不胜数的产品之中，因此，我们整天都跟它打交道。科学暂时还无法解释它对人体究竟有多大的损害。假如你想确保万无一失，那么，如今已经有了不含 BPA的材料清单。这份清单很长，其中的BPA往往被与它十分相似的分子所取代，但是,这些材料是否真的比BPA安全得多，我们还不得而知。

03

锂：我们为什么不能把照相机装进托运行李

电池是一种能够储存化学能的物品，并且能将化学能转化成电能，并释放出来。如果要求所有的器材都离不开电线或者必须插在插座上才能运行，那自然是很不实际的。于是，依靠电池运作的器材变得越来越多。电池里含有金属材质，更换电池很昂贵，且不一定环保。因此，研发出一种坚实且强劲的充电电池成了研究中的一个重要课题。于是乎，近乎所有智能手机、笔记本电脑、电动汽车都用到了最高效的电池——锂离子电池。

锂是一种奇怪的金属。它很轻，轻得能漂浮在水面上。可是，它的反应活性却很强，强到一碰到水就会立即爆炸。鉴于这种显而易见的原因，我们不会（像使用铁或铝一样）使用它来制成器械设备。而它的属性也决定了它不会出现在人类的体内。锂在电池的制作中这么受欢迎，其中一个原因在于它可以让电池做得很小。它的缺点在于它的强反应性，在特定的情况下，这种反应性有可能导致电池爆炸。因此，航空公司要求我们把电子设备装在手提行李里。客舱里蹿出的火苗可以轻而易举地得到控制，但是，货舱起火却会带来毁灭性的后果。

04

玻璃：一种特殊情况

一则广为人知的故事告诉我们，玻璃不是固体，而是一种超级浓稠的液体：人们发现，大教堂里玻璃窗的下沿更厚，其原因在于它们经过成百上千年的洗礼后逐渐下垂。这则故事讲得很好，却很可能是虚构的。更可能是千百年来，吹玻璃的工人们一直都没能制作出完全均匀的玻璃。出于稳定性的考虑，安装工人把较厚的边沿装在了下面。

在科学领域，玻璃常常被视作一种特殊的状态，这种状态可以在各种类型的塑料中见到。从这个角度说，这其中的玻璃的确是液体，分子的排序都是随机的；但它又太浓稠了，致使它无法进行相对运动。我们将这种形态称为非晶体。与它相反的就是所有分子整齐划一排列的晶体。这种解释很实用。有了这样的定义，所有关于玻璃是固体还是液体的讨论就变得十分多余。传统意义上的玻璃是由二氧化硅构成的（与玻璃的原料沙子一样），如今的玻璃却可能包含各种各样异乎寻常的材料组合。正如大多数智能手机的主人曾经历过的不幸事件所带给我们的启示一样，玻璃除透明和防划痕的特性之外，还具备易碎的特点。因此，一直以来，工业界都坚持不懈地努力，想要研发出一个全新的玻璃种类，能更好地抵御坠落。

玻璃是一种性能良好的绝缘体。对我们来说，这也是一件好事。要不是这样的话，一到冬天，我们的家里就会冰冷刺骨。玻璃也可以通过与辅助材料的结合，变成很好的导体。大多数触摸屏就使用了这种特殊材质的玻璃。当你触摸玻璃时，你的手指与玻璃背后的电极之间形成了电流接触。这就是为什么智能手机必须用手指直接接触才行。人体是性能良好的导体，可手套和笔却不是。

（本文摘编自《令人着迷的化学：生活中的分子》第 10 章“智能手机”，标题为编者所加）

书名：令人着迷的化学 生活中的分子

‍♂️ 作者：本·费林加 阿努克·吕贝

翻译： 蒋佳惠

内容简介

在这本《令人着迷的化学》中，诺贝尔化学奖得主本·费林加将带领读者踏上一次穿越分子世界的奇妙旅程。书中以日常现象为切入点，用生动有趣的语言揭开化学的神秘面纱：维生素C如何对抗坏血病？为什么菠萝会“咬”舌头？液晶屏幕的诞生竟源自一次意外发现？石墨烯为何被称为“未来材料”？肌肉收缩的“引擎”是什么？书中不仅涵盖咖啡因、乙烯、黑色素等耳熟能详的分子，还探讨了化学在历史关键时刻的角色——从古代埃及的香水配方，到战争中使用毒气的科学反思，再到现代药物的革命性突破。每一章都融合了科学原理、历史轶事与生活应用，让复杂的化学知识变得鲜活易懂。