“氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖……”朋友們，當(dāng)你看到這行字時(shí)，還能想起當(dāng)年背過(guò)的元素周期表嗎？有沒(méi)有想起那些年被化學(xué)課支配的“恐懼”……
不過(guò)，這張?jiān)刂芷诒砜赡軐⒁l(fā)生變化了！
中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所日前披露，公認(rèn)的化學(xué)命名權(quán)威機(jī)構(gòu)——國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)正式發(fā)布消息，將鉛元素標(biāo)準(zhǔn)原子量從原來(lái)的207.2±0.1修改為[206.14, 207.94]。
而該修訂是基于中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所朱祥坤研究員領(lǐng)銜的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)做出的工作成果(Zhu et al., 2021)。
圖片來(lái)源：網(wǎng)站截圖
看到這里，大概不少網(wǎng)友和記者一樣“不明覺(jué)厲”，別著急，我們仔細(xì)捋一捋。
“鉛”是一種重金屬，在我們的生活中發(fā)揮著重要作用：
比如燃油汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火依靠鉛蓄電池驅(qū)動(dòng)，在醫(yī)院做CT掃描時(shí)依賴(lài)鉛板保護(hù)人體不受輻射傷害……
總而言之，“鉛”其實(shí)是我們想要避開(kāi)但無(wú)法避開(kāi)的元素。
朱祥坤研究員在回應(yīng)記者提問(wèn)時(shí)，通過(guò)兩張圖解釋了前述研究成果。
這次有關(guān)鉛元素標(biāo)準(zhǔn)原子量的修訂，意味著人類(lèi)對(duì)鉛元素原子量的認(rèn)識(shí)往前邁出了質(zhì)的飛躍的一步。
即由“人類(lèi)對(duì)其原子量了解不夠多”的鉛(黃色格子)變?yōu)?ldquo;人類(lèi)對(duì)其原子量最大值和最小值有較為明確了解”的鉛(粉紅色格子)(圖1和圖2)。
藍(lán)色格子的元素：該元素只有一個(gè)穩(wěn)定同位素，其原子量可以通過(guò)現(xiàn)代的質(zhì)譜儀精確測(cè)量，而粉紅色格子的元素，存在多個(gè)穩(wěn)定(或者半衰期足夠長(zhǎng))的同位素，其原子量需要同時(shí)考慮不同同位素的質(zhì)量和不同同位素的相對(duì)豐度。
圖1. 2019年IUPAC發(fā)布的元素周期表(該版本中，鉛元素標(biāo)準(zhǔn)原子量尚未修改)。
如果目前對(duì)地球樣品中該元素同位素豐度的變化范圍有足夠的了解，就可以知道該元素原子量的最大值和最小值(在格子的黑色方括號(hào)中標(biāo)出)，獲得一個(gè)地球平均的原子量(在格子中用白色數(shù)字標(biāo)出)。
黃色格子的元素，則與粉紅色格子的元素一樣，該元素存在多個(gè)穩(wěn)定同位素，但目前對(duì)地球樣品中這個(gè)元素的不同同位素豐度變化范圍了解得還不夠，因此只能估算出一個(gè)大概的平均值及其誤差。
再看白色格子的元素，該元素的所有同位素都不穩(wěn)定，在自然界找不到對(duì)應(yīng)的物質(zhì)可以得到其有意義的同位素豐度，因此，IUPAC不給出其原子量，只給出其原子序數(shù)。
元素的原子量是化學(xué)中最為基礎(chǔ)的參數(shù)之一，其應(yīng)用涉及到從基礎(chǔ)教育到應(yīng)用領(lǐng)域的方方面面。自19世紀(jì)元素周期表創(chuàng)立以來(lái)，給元素的原子量“定標(biāo)準(zhǔn)值”一直是科學(xué)界的重要任務(wù)之一。
圖2. 2021年5月6日，IUPAC基于朱祥坤等的研究修訂鉛元素的標(biāo)準(zhǔn)原子量(左圖：修改前；右圖：修改后)。
朱祥坤研究員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，對(duì)自上世紀(jì)50年代以來(lái)數(shù)百篇有關(guān)鉛同位素高精度分析的文獻(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)研。在科學(xué)分類(lèi)的基礎(chǔ)上，對(duì)8000多個(gè)各類(lèi)普通地球物質(zhì)(不包括隕石等樣品)的鉛同位素高精度分析數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，厘定了鉛元素原子量的最小值和最大值。
值得一提的是，鉛元素原子量的最大值和最小值都來(lái)自于蘇格蘭西北部28億年前的Lewisian古老雜巖體中的獨(dú)居石，這些獨(dú)居石被堅(jiān)硬、穩(wěn)定的石榴子石包裹，杜絕了外界普通鉛的污染。
鉛元素的原子量是一區(qū)間值，不是常數(shù)，為方便教學(xué)等用途，推薦使用207.2作為鉛元素原子量，如果因科研、商業(yè)等原因需要精確的鉛元素原子量值，需要對(duì)具體樣本進(jìn)行測(cè)定。
中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所發(fā)布的消息中亦提到，傳統(tǒng)上原子量一般由化學(xué)家或物理學(xué)家主導(dǎo)修訂，而地球科學(xué)家很少參與。
原子量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值從“常數(shù)”向“區(qū)間值”這一認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變，同位素地球化學(xué)家在其中起到了關(guān)鍵性作用。而且，鉛原子量的修訂，是地球科學(xué)在該領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的標(biāo)志性事件之一，該成果將更新教科書(shū)的化學(xué)元素周期表，并對(duì)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生持久性影響。
（來(lái)源：中新網(wǎng)）
