科普 |《走进奇妙的元素周期表》：从元素周期表中发现宇宙和生命的神奇

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《走进奇妙的元素周期表》的作者为日本科普作家吉田隆嘉。 作者吉田隆嘉结合元素在生活和生产中的实际应用，在不用算式的情况下，呈现了建立在化学元素上的世界观。

第一，元素周期表存在怎样的规律？

1869年，俄国科学家门捷列夫发现元素的性质存在着周期性变化。他根据变化规律，将已知的元素归纳进一张表——元素周期表就此诞生。一开始，这张表并不是填满的，门捷列夫在元素周期表中为尚未发现的元素空出位置。随着新元素一个接一个被人们发现，元素周期表逐渐被填满 ，而且这些新元素的性质与门捷列夫的预言不谋而合，从而证实了元素周期表的科学性。 

共有十八列，每一列称为一个“族”，每一横行称为一个”周期”。

所有的元素都是由原子组成的，原子包含原子核和绕着原子核运动的电子，最外层电子的数量决定了元素的基本性质。元素周期表上的同一列元素，最外层电子数量往往相同，所以同一列的元素通常具有相似的特性。

第二，元素和人体有什么关联？ 

天然元素大多来源于宇宙，它们几乎都无法在地球上形成。因为元素的诞生有一项至关重要的条件——温度一定要超过1000万度。在浩瀚的宇宙中，超高温状态主要出现在三种情况中，第一、宇宙“大爆炸”之后，第二、太阳等恒星内部的“核聚变”，第三是恒星寿终正寝的时候，也就是“超新星爆炸”。天然元素正是在这三种情境下产生的。

46亿年前，围绕太阳运行的岩石和尘埃聚集到一起，形成地球，在此之后的悠长岁月里，地球上的元素几乎没有发生任何变化，发生改变的不是元素本身，而是元素的“搭配组合”。因此，组成人体的元素和宇宙中的元素有着密切的联系。

人体元素的99.5%以上是氢、氧、碳、氮四种元素。 剩余的是磷、钙、硫、钠、钾、氯、镁等少量元素。从元素周期表上来看，组成人体的元素基本都集中在周期表的上方。人体内还包含铁、锌、锰、铜、锶和碘等微量元素，不过在第6周期之后的元素基本不可能在人体内找到。

人类在38亿年的漫长进化时光里，不断尝试了各种化学反应。采用与环境相适应的化学反应，个体才能存活下来，否则将会被自然淘汰。所以，人体内的元素以宇宙中大量存在的元素为主。

肌肉伸缩和神经传导的工作原理几乎相同，而且都离不开钠和钾这两种关键元素。钠和钾都是以正一价阳离子的状态存在于人体中，钠离子主要在细胞外侧的淋巴液和血液中，钾离子主要在细胞内侧，细胞膜上有供两种离子出入的专用通道。当你平静的时候，细胞内的电位为负，细胞外的电位为正。

当肌肉细胞受到刺激时，钠离子就会向细胞内侧转移，使得细胞内外电位发生改变，刺激肌肉细胞内的收缩蛋白。神经细胞内外侧电位的变化会刺激到神经元，产生脉冲来传导信息。而后，钾离子会跑到细胞外面，让细胞内外电位恢复平衡。这样一来，肌肉细胞与神经细胞就能为下一波刺激做好充分的准备。

第三，稀有元素有哪些作用？

那些地表储量较少或是难以简单提取的金属，统称为“稀有金属”，比如钛、钒、铬、锰、镍，等等。“稀土元素”指的是元素周期表第3族中第4周期至第6周期的稀有金属。

用稀土元素制造的磁铁叫稀土强磁，它最吸引人的地方就是能长久保持强大的磁力，很多前沿的科技产品都离不开强磁铁，比如，LED灯、电视机荧光屏、燃料电池、汽车尾气净化装置，等等。

稀有气体分布在元素周期表最靠右的一列，它们的最外层轨道完全被电子填满，元素不仅不会和其他原子发生化学反应，相互之间也不会反应，稀有气体又称为惰性气体。比如，被广泛用来填充飞艇和气球的氦气；餐馆招牌和五颜六色的霓虹灯里的氖气；白炽灯中阻止灯丝被空气氧化的氩气。

解读 | 陈小光

科普作者，毕业于武汉大学计算机专业。

播音 | 邱博

策划编辑 | 陈艳

音频编辑 | 陈子夫