从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年(上)

作者:魏德勇来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-09-05

他在实验室的残渣中发现了一种新元素,用希腊文中的“满月女神”来命名。

近年来硒广受世人关注含硒的食品、保健品纷纷上市,比如富硒茶、富硒蛋、富硒米等,让人目不暇接。各种媒体的宣传报道也声称,硒是人体必需的营养元素,补硒不容忽视。

那么硒到底是什么元素?硒有哪些用途?要弄清楚这些我们须从它的发现之旅说起。追本溯源,从首次实验到各类硒产品在不同领域广泛应用,科学家们前赴后继,花了整整200年!

不惧失败的科学大咖

“太糟糕了,我难道只有祈求上帝帮助?”

1817年夏,在瑞典南部的一栋小洋楼里,瑞典化学家永斯·雅各布·贝采利乌斯听到助手报告的一则消息后,立即中断手中的铅室实验,走到窗前,喃喃自语。原来,半年前为了给实验室筹措资金,加大硫酸的研究力度,他向邻镇的一个硫酸厂投了一笔款,同时负责厂里产品的质量检验工作。眼看就可以分红,添购一批实验器材,不料该厂发生了火灾化为灰烬。

贝采里乌斯画像(图片来源:科学网)

贝采里乌斯画像(图片来源:科学网)

短暂的沮丧和懊恼之后,贝采利乌斯调整状态,还是回到实验桌前,继续分析铅室底部的残渣。铅室法是指在铅制的方形空室里制取硫酸的方法。这种方法曾在西方盛行100多年。贝采利乌斯研究铅室已经有些时日了,但没什么进展。

作为与著名科学家道尔顿、阿佛加德罗同时代的科学大咖,贝采利乌斯在多个领域尤其是化学领域取得了非凡的成就。道尔顿提出原子论后,贝采利乌斯花十几年时间,在其简陋的实验室里,先后对两千多种物质进行精确分析,为原子论的确立提供了丰富的实验数据。后来,贝采利乌斯不但从乌拉尔铂矿中首次分离出钍、铑等元素,还首创用拉丁字母作元素符号的方法,及用拉丁字母表达化学式的理论。现在中学生化学课的内容部分来自贝采利乌斯的理论。当然,这些成就背后究竟有多少失败,估计只有他本人才清楚。

所以,贝采利乌斯深知,要解决目前的危机,只有通过实验研究获得新的理论,以得到政府和行业的更多资源和资金。

残渣淘出的“月亮女神”

皇天不负有心人。贝采利乌斯通过细心观察,发现铅室残渣里有一些红色粉状物质。他先除去红色粉末里的硫酸,再用吹管进行加热。这时,盛粉末的坩埚里发出很臭、像腐烂蔬菜一样的味道。

贝采利乌斯捂住鼻子,反复用镊子翻腾红色粉末。一边试图判断这是什么物质,“难道它们是不纯的碲块亦或者是硫的化合物”他很快又打消了这个念头。因为碲单质是白色粉末,其化合物也没有臭味。硫粉是淡黄色的,其代表化合物硫化氢低浓度时有臭鸡蛋气味,不是腐烂蔬菜的味道。

贝采利乌斯隐隐觉得,这些红色粉末里大有文章。

硒粒(图片来源:百度)

硒粒(图片来源:百度)

经过反复试验、分析,他确定红色粉末是一种与碲元素性质相近、介于碲与硫之间的非金属元素。他按捺住内心的激动,把研究结果与已出版的图书内容进行多次对照。

如何给未知元素命名呢?贝采利乌斯觉得碲的希腊文(Tellurium)意是“地球”,新元素与碲性质相近,相当于是碲的姊妹元素,不妨用“Selene”来表示它,化学符号为“Se”。若干年后西学东渐,中国科学家引入化学周期表,“Se”译作“硒”沿用至今。Selene在希腊文里是“满月女神”的意思,所以后人称硒为“月亮女神”。

满月女神(图片来源:搜狐网)

希腊神话中的满月女神(图片来源:搜狐网)

再接再厉,贝采利乌斯又发现了硒的几种同素异形体:从硒的氧化物中还原而得橙色的无定形硒,从氧化物中自然分解得到黑色的晶体硒。

后来的事实证明,硒对人体健康有着极其重要的作用,贝采利乌斯也因此得到世界各国和人民的尊重。2017年,瑞典政府在本国召开第五届国际硒研究会议及“贝采里乌斯发现硒200周年”系列纪念活动,主办单位为国际硒研究学会和中国科技大学。

特殊的生日贺礼

贝采里乌斯发现硒元素并为之命名后,便计划深入研究硒的有机化合物。硒的有机化合物简称硒化物,包括正硒化物和酸式硒化物两种。硒化物由重金属离子沉淀而成,沉淀过程中硒化氢起到催化作用。弄清硒化物的结构和化学性质,是硒元素运用于各领域的关键。由于他手里还有许多其它化学研究项目,哪一个都不能落下,所以把研究硒化物的任务交给学生,自己只是给予适当的指导。

贝采里乌斯不但是当时知名的科学家,还是一流的教育家,欧洲各国的化学工作者都以到他的实验室学习和工作为荣。学生自然不少维勒、李比希、杜马等化学家都是他的学生。

正如贝采里乌斯所料,硒化物的研究遇到空前的困难,一度处于停滞的状态。原来,硒化物含强酸性,比硫化氢大2000倍,这种酸性具体在实验中,就是对鼻粘膜的特殊刺激作用。

如果用‘臭名昭著’来形容硫化氢的气味,那硒化物的气味不但是‘臭名昭著’的若干倍,且这种气味极易附在衣服、毛发和皮肤上,让人感到恶心。

德国化学家维勒(图片来源:百度)

德国化学家维勒(图片来源:百度)

直到1837年1月23日,贝采里乌斯68岁生日那天,他收到一份特殊的贺礼,是学生维勒寄来的一封信。信内容很短:“今天,您的一个孙子,也是硒的孩子——乙硒醇已经来到世界。”

信中维勒把硒比作恩师贝采里乌斯的儿子,把乙硒醇比作硒的儿子。乙硒醇是硒化物的代表,硒的第二个同系物。有趣的是,乙硒醇正是维勒的学生,也就是贝采里乌斯的徒孙C·西蒙制备出来的。

乙硒醇的问世,只是硒元素研究路上的一段小插曲。后来的事实证明,作为人体必需的15种微量元素之一,硒一直月亮女神一样保护着人的健康。“硒像一颗原子弹,量很小很小……作用和威慑力却很大很大一旦被人们认识、利用,将对人类健康产生深刻的影响。”被誉为二十世纪最具权威的微量元素专家奥德菲尔德博士如此评价硒

硒元素的作用到底是如何被弄清的?小孩应该怎么补硒?……硒的故事还在继续。欲知后事如何,且听下集分解。

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    【参考资料】

1、论文《神秘的“克山病”》,见“聚文荟”网站。

2、论文《从贝采里乌斯发现硒说起》,作者金灵芬,《化学教学》1998年第2期。

3、论文《为硒科学做出贡献的人们》,《科学养生》2016年12期。

4、论文《我国硒研究成果荣获“施瓦茨奖”》, 《地方病通讯》1984年03期。

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