化学世界的老大哥们:十大元素到底是个啥?
你小时候有没有跟我一样,死记硬背过“氢氦锂铍硼、碳氮氧氟氖”这句口诀?反正我当年背得那叫一个死去活来,现在写这篇文章的时候,脑子里第一反应还是这几句顺口溜。
今儿个咱们就聊聊化学圈子里这十位“元老”——元素周期表的前十个元素。别看它们序号小,本事可一点不含糊。
一元素:氢(H)——宇宙第一杠把子
要论资历,氢元素那是真的排面拉满。
它可是宇宙里最早诞生的元素,大爆炸之后没多长时间就冒出来了。太阳靠它发光发热,你喝的氢气水也靠它(虽然我觉得那玩意儿就是智商税)。
氢气是已知最轻的气体,一不小心就会飘走。在电影《流浪地球2》里,刘培强为啥要点燃火星?还不是为了利用氢气的推力。
我跟你说,氢这玩意儿特别有意思。它核外就一个电子,孤单得可怜,所以化学性质极其活泼,逮着谁都想反应一下。你 可以理解为化学界的“社牛患者”。
二元素:氦(He)——高冷的富二代
跟氢正好相反,氦这货简直冷酷到没朋友。
它核外两个电子,正好把电子层填满了,化学性质那叫一个稳定,根本不愿意跟其他元素玩,所以在常温下基本都是气态,而且贼轻。
氦气虽然轻,但比氢安全多了——不会爆炸。所以现在的飞艇基本都用氦气填充。
上次我去科技馆,看到工作人员用氦气变声,那种尖嗓子真是笑了我半天。这可能是氦元素离普通人最近的一次。
三元素:锂(Li)——手机电池的亲爹
说到锂,大部分人第一反应应该是:哦,手机电池。
没错,现在咱们用的智能手机、电动汽车,用的基本都是锂电池。这玩意儿能量密度高,寿命也长,简直是移动时代的基石。
但你可能不知道,锂在医学上也是一把好手。它可以用来治疗躁郁症,效果还挺显著。不过用的时候可得悠着点,锂离子这东西,剂量控制不好是会出大事的。
1817年,瑞典化学家阿尔费特森在岩石中发现了这种银白色金属,给它起了个希腊语的名字"lithos",意思是“石头”。
我有个朋友是做电池研发的,他天天念叨:“锂矿涨价,咱们的日子就难过。”看来这小小元素,真是牵动无数人的心。
四元素:铍(Be)——藏在航天里的低调大佬
铍这元素,知道的人真不多,但它干的活儿可都是高科技。
航天器、卫星、导弹,这些玩意儿里基本都有铍。因为它轻、强度高、耐腐蚀,简直是理想的高端材料。
铍的密度只有铝的三分之二,但强度却是铝的四倍还多。
不过铍有个致命问题——有毒。长期接触铍粉尘会导致慢性铍肺,这不是闹着玩的。所以相关从业人员都穿得跟太空人似的。
说白了,这东西就是“能耐大、脾气也大”的典型代表。
五元素:硼(B)——玻璃和清洁剂的双面骄子
硼在自然界存在感不算强,但咱们日常生活中没少接触它。
玻璃制品里加了硼,耐热性会好很多——你家用的康宁锅就是典型代表。洗衣粉里常用的硼砂,也是靠硼元素来增强清洁效果。
硼在自然界主要以硼砂的形式存在。我国是硼资源大国,青海、西藏都有大量矿藏。
有意思的是,硼还是植物生长的必须微量元素之一。缺硼的作物会出现“花而不实”的情况——就是光开花不结果,农民伯伯最头疼这个。
六元素:碳(C)——生命之源,所有有机物的亲爹
终于说到碳了,这玩意儿在化学界的地位,基本上相当于武侠小说里的少林寺——正宗、底蕴深厚、谁都得服气。
所有有机物都含碳,咱们人本身就是碳基生命。钻石是碳,石墨也是碳,煤炭更是碳——这跨度,真是没谁了。
碳的同素异形体特别多:钻石、石墨、石墨烯、碳纳米管、富勒烯……每个都是各自领域的香饽饽。
前两年石墨烯特别火的时候,我跟一个材料学博士聊天,他说:“碳这玩意儿真是神奇,你想让它软它就软,想让它硬它就硬,全看怎么排列。”
有时候我都在想,是否碳元素里藏着生命的终极秘密。
七元素:氮(N)——空气里含量最高的“隐形人”
咱们每天呼吸的空气里,氮气占了78%——比氧气都多。但这货太 inert(惰性)了,化学性质不积极,不太容易跟其他东西反应,所以存在感一直不高。
氮是植物生长的三要素之一,化肥里的大量氮元素支撑了全球一半以上的粮食产量。
不过液氮可是个好东西。之前在网上看到有人用液氮做“科学实验”,那效果确实是相当震撼。
但我必须提醒一句:液氮极度危险,普通人千万别瞎几把搞。
工业上合成氨(NH3)靠的就是氮气,这玩意儿是化肥工业的基石,可以说没有氮肥,全球得饿死一大半人。
八元素:氧(O)——没有它你活不过三分钟
不用我多说,氧气是所有呼吸氧气生物的命根子。
没有氧,地球上的复杂生命根本不可能出现。咱们的线粒体靠氧化葡萄糖获取能量,没有氧,这套系统就彻底歇菜。
氧在地球地壳中的含量高达46%,仅次于硅,位居第二。
但氧的作用远不止呼吸。工业上炼钢、污水处理、医疗急救,都离不开氧。运动员到了高原地区,为啥成绩下滑?还不是因为氧气稀薄。
我上次去青海湖,跑了没两步就喘成狗,那体验,真叫一个酸爽。
九元素:氟(F)——牙膏里的防龋英雄
氟是卤族元素的老大,化学性质极其活泼,氧化能力MAX。
你最熟悉的氟,应该是含氟牙膏。氟离子能跟牙齿表面的羟基磷灰石反应,形成更耐腐蚀的氟磷灰石,防龋齿效果确实一流。
1980年代,含氟牙膏被证实能有效降低龋齿发病率,从此成为牙膏界的标配。
不过氟气这玩意儿极其危险,战斗力报表,曾经有人作死直接吸入氟气,那后果……不堪设想。
工业上氟还用来制造聚四氟乙烯(特氟龙),不粘锅涂层就是它。这回知道不粘锅为啥好用了吧?
十元素:氖(Ne)——霓虹灯背后的低调玩家
最后一个,氖。
这货跟氦一样,都是惰性气体,化学性质贼稳定。但它有个独门绝技——通电之后会发出橙红色的光。
霓虹灯的英文"neon lamp"就是从氖元素来的,虽然现在很多霓虹灯其实是氩气或其他气体在“冒充”。
你家门口那些五颜六色的广告牌,虽然都叫霓虹灯,但大多数其实是氩气加汞蒸气在发光,真正的氖灯反而没那么多。
但氖在激光领域应用很广,激光打印机的光源就是氦氖激光。我之前买过一台老式激光打印机,里面那个红光,就是氦氖 laser。
写在最后
好了,十个元素总算是聊完了。
说实话,写这篇文章的时候,我一直在想一个问题:为毛元素周期表要按这个顺序排?后来查了资料才知道——原来是按原子序数(质子数)排的,氢有1个质子,排第一;氖有10个质子,排第十。
看似简单的数字,背后其实是物理学的基本规律。
这些元素构成了我们身边的一切,从你手机里的锂电池,到你呼吸的空气,再到天上的星星——它们就在那儿,默默发挥着自己的作用。
行了,时间不早了,看书去吧。
本文涉及的数据和案例均来自公开资料,如有疏漏欢迎指正。

还没有评论,来说两句吧...