這種貴族級(jí)別的寶石里到底是哪種新元素的結(jié)晶？發(fā)現(xiàn)它有何曲折？
祖母綠，但凡對(duì)珠寶稍感興趣的人都知道這個(gè)名字。作為國(guó)際公認(rèn)的名貴寶石之一，祖母綠象征著幸福、幸運(yùn)和平安。西方人認(rèn)為它是綠寶石之王，對(duì)其崇拜程度與東方人癡迷翡翠有得一拼。
祖母綠走入人類視線有兩千多年歷史。古埃及貴族用這種綠得讓人心醉的寶石當(dāng)作奢侈品來裝點(diǎn)首飾或貴冠。若干年后，古希臘人則對(duì)祖母綠的構(gòu)成產(chǎn)生興趣，試圖弄清它的來源。盡管沒有找到答案，但并不影響人們對(duì)它的喜愛。又若干年后，科學(xué)家們研究祖母綠時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種未知元素。相對(duì)鐵、鋁、氧等元素而言，此元素雖然“上鏡率”不高，但被不少國(guó)家定位為戰(zhàn)略元素，其重要性不言而喻。
這種貴族級(jí)別的寶石里到底是哪種新元素的結(jié)晶？又是怎么發(fā)現(xiàn)它的？它到底有何用途？……要解決這些答案，得從一位科學(xué)界的英雄說起。
漂亮的祖母綠寶石戒指。（網(wǎng)絡(luò)圖）
英雄科學(xué)家的遺憾
老普林尼（注1）是古羅馬帝國(guó)有名的自然哲學(xué)家。他從小對(duì)萬(wàn)事萬(wàn)物都感興趣，凡事喜歡問個(gè)為什么。有一年，朋友贈(zèng)送他一顆很小的祖母綠寶石。某天，專心研究祖母綠的他突發(fā)靈感：這漂亮的寶貝與不怎么出彩的綠柱石礦石相似，它們會(huì)不會(huì)是同種東西構(gòu)成的？
老普林尼被這個(gè)近似天方夜譚的念頭嚇了一跳，因?yàn)閺墓虐＜叭税l(fā)現(xiàn)祖母綠開始，人們便以貌取物，認(rèn)為祖母綠與綠柱石有天壤之別，兩者根本不會(huì)在是“一家子”。
老普林尼像。（網(wǎng)絡(luò)圖）
鑒于當(dāng)時(shí)的科學(xué)條件，老普林尼沒有也不可能弄清祖母綠與綠柱石的構(gòu)成。認(rèn)為自己一定能有所突破的他，把想法寫進(jìn)生平杰作《博物志》一書中，準(zhǔn)備等哪天閑下來再仔細(xì)研究。
可是，此后老普林尼一直沒閑下來。因?yàn)樗牧硪簧矸菔橇_馬帝國(guó)海軍司令，事務(wù)一大堆。轉(zhuǎn)眼到了公元79年，維蘇威火山噴發(fā)，巖漿淹沒了龐貝城。帶兵在龐貝城不遠(yuǎn)處駐扎的老普林尼一邊組織士兵拯救市民，一邊深入城中進(jìn)行科學(xué)考察。不幸的是，他因吸進(jìn)火山遺留的毒性氣體而殉職，時(shí)年55歲。
當(dāng)然，他想弄清祖母綠與綠柱石關(guān)系的愿望也成為永遠(yuǎn)的遺憾。
是非曲直的公案
轉(zhuǎn)眼到了18世紀(jì)初，在一大批科學(xué)家的不懈努力下，近代科學(xué)終于萌芽。那部流傳了1600多年的自然學(xué)名著《博物志》，再次被科學(xué)家想起。他們之中，對(duì)書里所記祖母綠與綠柱石關(guān)系等章節(jié)最感興趣的是德國(guó)化學(xué)家科拉普羅特（注2）。
科拉普羅特像。（網(wǎng)絡(luò)圖）
有一天，科拉普羅特從同樣喜歡礦物研究的德國(guó)親王加利青處得到一個(gè)祖母綠寶石和一塊秘魯產(chǎn)的綠柱石。通過實(shí)驗(yàn)，他認(rèn)為兩者都含有大量的硅酸鋁和少量的氧化鐵。事實(shí)果真如此嗎？心里沒譜的他知道有個(gè)人可以證明，那就是擅長(zhǎng)做化學(xué)成分分析的法國(guó)化學(xué)家沃克蘭（注3）。
化學(xué)成分分析是判定巖石構(gòu)成的主要方法之一。地質(zhì)學(xué)規(guī)定，對(duì)巖石進(jìn)行地質(zhì)判斷時(shí)，需要用專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行主微量元素化學(xué)成分分析并撰寫報(bào)告進(jìn)行專業(yè)評(píng)定。
話說沃克蘭從科拉普羅特手中接過綠柱石后，很快投入到化學(xué)成分分析當(dāng)中。實(shí)驗(yàn)時(shí)他發(fā)現(xiàn)，在綠柱石的酸溶液中加入苛性鉀溶液，會(huì)沉淀出一種土質(zhì)的氫氧化物。通過進(jìn)一步研究，他發(fā)現(xiàn)氫氧化物中一定沒有鋁元素，更不要說沒有科拉普羅特認(rèn)為的硅酸鋁?！斑@土塊里應(yīng)該含有一種新元素！”科拉普羅特把這種帶著一絲甜味的新元素命名為“glucinum”，中文意即甜甜的元素，簡(jiǎn)稱甜土。
1898年2月15日，沃克蘭在法國(guó)科學(xué)院宣讀自己發(fā)現(xiàn)新元素甜土的論文。
沃克蘭像。（網(wǎng)絡(luò)圖）
事后得知消息的科拉普羅特非常生氣：好你個(gè)沃克蘭，讓你幫做化學(xué)成分分析，你卻悄悄發(fā)現(xiàn)一種新元素并自行公布，太不仗義了！還好我沒給你祖母綠，否則指不定還有多少發(fā)現(xiàn)呢。
氣歸氣，科拉普羅特卻沒有停止對(duì)甜土的研究。通過實(shí)驗(yàn)，他確定祖母綠與綠柱石中都含有甜土。接著，他發(fā)現(xiàn)一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題，那就是甜土這名字太low了，非常掉價(jià)。原來，當(dāng)時(shí)的科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)了釔土，并得知釔的化合物也是甜的。
“以后可能還會(huì)發(fā)現(xiàn)帶甜味的未知元素化合物，難道都用甜土來稱呼？”科拉普羅特想，“既然這東西是在綠柱石里發(fā)現(xiàn)的，何不叫它Beryllina（綠柱石之土質(zhì)）呢？”
想到這里，科拉普羅特決定寫一篇關(guān)于甜土命名的論文并進(jìn)行對(duì)外發(fā)布。論文中，他把“Beryllina”用化學(xué)符號(hào)“Be”來代替。若干年后，中國(guó)科學(xué)家把“Be”翻譯成“鈹”！
30年后，德國(guó)科學(xué)家維勒用還原法得到含有少許雜質(zhì)的鈹，并把此元素的英文名改為“Beryllium”。此說法得到科學(xué)界的認(rèn)可。自此，這個(gè)關(guān)于鈹元素發(fā)現(xiàn)及命名的公案終于劃上句號(hào)。
大顯身手的戰(zhàn)略金屬
話說維勒費(fèi)盡心思制得帶有少許雜質(zhì)的鈹，并未在工業(yè)中得到較大運(yùn)用。原來，鈹很愛“清潔”，只要它里面含有1%的雜質(zhì)，性能就會(huì)發(fā)生變化，用途也大打折扣。直到20世紀(jì)60年代，科學(xué)家用現(xiàn)代科學(xué)方法制備純度達(dá)99.99%的鈹后，終于完全弄清了它的特性：強(qiáng)度賽過鋼，傳熱是鋼的3倍，熔點(diǎn)高達(dá)2400多度……
單質(zhì)鈹。（網(wǎng)絡(luò)圖）
很快，純鈹被用作建造原子鍋爐的材料，幾乎所有的原子反應(yīng)堆都要用它作中子反射體。隨著科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)純鈹是透過X射線最強(qiáng)的金屬，是人造衛(wèi)星X射線管小窗口材料的不二之選。其原因，除了純鈹極易透過X射線外，還因?yàn)樗蠕X、鈦都輕很多。原來，人造衛(wèi)星每增加1千克，運(yùn)載的火箭總重量就增加500千克，用純鈹制作X射線管小窗口，可以有效減輕人造衛(wèi)星及運(yùn)載火箭的重量。
正因?yàn)殁斢腥绱硕嗟膬?yōu)點(diǎn)，所以它被廣泛運(yùn)用在核工業(yè)、機(jī)械工業(yè)及航空航天工業(yè)等領(lǐng)域。作為一種新型材料，鈹金屬已被多國(guó)列為戰(zhàn)略金屬，并用作制造原子彈、宇宙飛船等。鈹終于在為人類服務(wù)中大顯身手。
不得不說的是，即使在人類已掌握了宇宙飛船和量子物理的當(dāng)代，需要鈹還得找綠柱石，因?yàn)樗亲匀唤缰锈數(shù)淖钪饕獊碓?。?dāng)然，綠柱石并一定都是綠色的。純凈的綠柱石是無(wú)色的，由于地質(zhì)條件的變化，導(dǎo)致其所含致色離子不同而呈現(xiàn)出綠、黃、藍(lán)、粉等顏色。作為綠柱石家族中最名貴的代表，祖母綠因?yàn)楹?.3～1.0%的鉻元素而呈現(xiàn)出蒼翠的綠色，柔和而鮮亮，讓人沉醉而愛不釋手。同時(shí)，作為世界四大名貴寶石（另三種為鉆石、紅寶石和藍(lán)寶石）之一，祖母綠因產(chǎn)量極少而更顯珍貴。
顏色各異的綠柱石。（網(wǎng)絡(luò)圖）
由鈹?shù)仍貥?gòu)成的祖母綠固然寶貴，而老普林尼、科拉普羅特等科學(xué)家敢于創(chuàng)新，不懈追求的精神更寶貴，更值得后人學(xué)習(xí)！
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【備注】
1、 老普林尼（24年-79年8月24日），原名烏斯·普林尼·塞孔都斯，古羅馬百科全書式的作家，以其所著《自然史》一書著稱。曾任米塞姆港基地的海軍艦隊(duì)的司令，負(fù)責(zé)清剿海盜。他殉職后，由養(yǎng)子小普林尼繼承了全部手稿和筆記，小普林尼整理所有作品進(jìn)行流傳。
2、 馬丁·海爾因茲·科拉普羅特（1743年12月1日-1817年1月1日），德國(guó)化學(xué)家，著有《論礦物的化學(xué)特性》。1789年發(fā)現(xiàn)元素鈾、鋯，1808年發(fā)現(xiàn)元素鈰。
3、 路易·尼克拉·沃克蘭（于1763年5月16日-1829年11月14日），法國(guó)科學(xué)家，生中共發(fā)表研究論文376篇，研究?jī)?nèi)容涉及化學(xué)的計(jì)多領(lǐng)域。對(duì)巖石礦物的分析研究占很大比重，曾發(fā)現(xiàn)玄武巖或冰晶石等礦物中含有鈉，分析過硅鈹釔礦，分離鉑、鈀、銠、銥、鋨，證實(shí)瑞典學(xué)者阿爾費(fèi)得松發(fā)現(xiàn)鋰土的工作等?；瘜W(xué)史家柯普教授評(píng)價(jià)他的工作始終處在科學(xué)發(fā)展的前沿。
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