2011年5月30日月曜日

元素周期表面临大修改:原子量原来非定数

这个世界变化太快了,今天有人辞职,明天有人离婚,刚刚建好的大楼可能两年又被拆了,这个世界还有什么不变呢?可能有人会说"元素周期表"。但是,元素周期表根基也在动摇,以前认为"原子量"是雷打不动的,现在看来,这只是一个传说。

元素周期表是人类最伟大、最美丽的创造之一,以简洁的形式包含了无穷的奥妙,并不是每个人都能读懂它。拿出一份元素周期表,看看任何一种元素所在的格子,都会发现里面有一上一下两个数字,上面的数字小,下面的数字大;上面的数字是整数,下面的数字是小数。上面的那个数叫"原子序数",指的是该元素原子中含有的质子数,决定该元素的化学性质。而下面的数字就是这里要说的"原子量"。原子量体现着原子的相对质量。但是,同一种元素的不同原子的相对质量并不相同,比如大多数的氢原子,只有一个质子,而没有中子,原子量是1,但是有少数的氢原子有一个或两个中子,原子量分别是2和3,它们分别被称为"氘"和"氚",统称"重氢"。

于是国际理论和应用化学组织规定,原子量是一种元素所有同位素原子的平均质量。比如说,原子量为1的氢的数量比较多,而原子量为2、3的氘和氚的数量比较少,平均下来氢元素的原子量是1.00794。

完美无缺是吧,但是,这其实只是一种"幻觉"。为国际理论和应用化学组织工作的美国稳定同位素实验室的泰勒・柯普伦(Tyler Coplen)表示,原子量是个"流连不去的误解"。同学们,看出问题所在了吗?原子
量的依据是各种同位素在宇宙中的相对含量,化学上叫"丰度",但是人类怎么可能知道宇宙中各种同位素的丰度呢?现在中学课本上的原子量,只是科学家根据有限的采样计算来的。柯普伦表示,教师对他们的学生说"原子量在自然界中是基本常数",但它们不是。

比如说,地球上的水蒸气从赤道向两极运动,那些含有更多的氘和氚的水蒸气会稍重一些,更早地落到大海里。所以,热带海域中的氘和氚总是比极地海域要多一些。再比如说,氧-18或称"重氧"更愿意待在冷的地方,所以水被冻成冰之后,它里面会融解更多的氧-18,也就是说冰块中重氧的含量更多。而橘子树会在其体液中富集更多的氘,这让我们喝的橘子汁里面含有比环境中多4%的氘。

科学家们对我们的世界了解得越多,越发现同位素丰度这东西真是捉摸不定。"不断的新的同位素测量让原子量不断变化",柯普伦说,"这让我们疯狂,2010年IUPAC剥夺了10个'惹麻烦'的元素的原子量,它们分别是氢、锂、硼、碳、硫和氮。

虽然同位素在化学上若了不少麻烦,但科学研究上还真离不了它。通过对不同区域同位素丰度的了解,科学家可以知道很多物质来源于何方。

比如说,通过测量象牙里的某些同位素的量,就可以知道这头象吃的是草还是树叶。

再比如说,运动员可能会非法服用睾丸酮以促进肌肉生长,那么检验人员是如何知道尿样中的睾丸酮是运动员自己分泌的,还是从外界摄入的呢?答案是,药用睾丸酮是从植物中提取出来的,它含有的碳同位素配比和人体分泌的睾丸酮不同,由此可以知道运动员是否服用禁药。

同位素还是犯罪现场调查的有力工具。在上世纪90年代,奥地利曾经发生过一次严重的铁管炸弹爆炸事件,数人在爆炸中丧生。因为炸弹都是使用平常易得的原料制作,很难追踪其来源,所以此案的侦破一度陷入僵局。后来法庭科学家终于发现,一个炸弹的石膏底座里含有比平均数多得多的重氢,这样就把调查人员引向了一个疑犯的起居室,这里的重氢富集度也相当高,调查人员终于掌握了足够的证据指控疑犯。

而柯普伦最喜欢的故事是,一个美国司机从佛罗里达州买橘汁,运到堪萨斯州,在这里兑水,冒充"鲜橘汁"出售。通过同位素检查,发现橘汁里的水是堪萨斯州的自来水,于是这个造假的司机遭到了起诉。

既然元素的原子量没有定值,而且同位素丰度测量有着巨大的实用价值,所以国际理论和应用化学组织就设想出了一种"颠覆性"的标注原子量的方法,一改用一个数字标注的方法,改为上下限标注法。比如说氢的原子量是[1.00784;1.00811],表示在地球上发现的含氢的物质中,氢原子最小的平均质量是1.00784,最大的平均质量是1.00811,锂、硼、碳、硫和氮这几种元素也获得了新的原子量,而氦、镍、铜、锌、硒、锶、氩和铅正在"接受调查"。

这个名单还会扩大吗?可能会,但变化不会太大。因为有些元素,比如说氟、铝、钠、金和17种其他的元素都只有一种原子质量,没有同位素。而那些放射性元素,则变化太多,根本不可能算出其"准确"的平均质量。比如铀这种元素就有234、235、238三种同位素,它们分别会衰变成钍229,钍230,钍234,而且半衰期还不一样,其比例是时时变化的,所以,也就没可能也没必要确定它们的"丰度"分别是多少了。

小胡锦涛”仕途严重考验 毒奶粉案后又一劫

内蒙古局势出现近年前所未有的紧张,当地党政军第一把手、素有「小胡锦涛」之称的胡春华,仕途再次面临考验。如果能有效稳定政局,他有可能就此奠定中共第六代领导人的地位;一旦局势恶化,恐怕胡锦涛也难再保他上位。

在西乌旗爆发大规模游行示威后,胡春华自然不敢怠慢,亲自到当地学校与师生座谈。这种愿与市民、学生对话的态度是可取的,但能否释除蒙古族人的疑虑、不满,关键还在于当局能否採取实际措施,维护其利益。何况,陪同胡春华到当地的是内蒙政协主席任亚平,蒙古族的区主席巴特尔的作用还待观察。

今年 47岁的胡春华,北京大学中文系毕业后,自愿赴西藏工作。 1989年拉萨发生骚乱时,主政的是胡锦涛,胡春华被调任其联络员。胡锦涛被中共元老钦点为第四代领导核心后,胡春华仕途也一帆风顺,先后出任团中央书记处书记、西藏区委副书记、团中央第一书记, 2008年出任河北省长,成为
政坛明日之星。

胡春华主政河北期间,三鹿毒奶粉案曝光,舆情汹涌,国家质监总局长李长江引咎辞职,但河北被问责的官员止于副省级的石家庄市委书记吴显国,并未追究到省长头上。 30万毒奶粉受害儿童的家长,迄今仍为讨回公道而奔波,而胡春
华则避过仕途第一劫, 2009年升任内蒙古区委书记。

胡春华到内蒙,原本是镀金性质,只要完成其承诺的一些政绩工程,就大有机会在明年跻身中央政治局,奠定日后接班的基础。但或许是「天将降大任于斯人也」,本来民族关系远较西藏、新疆缓和的内蒙古,竟然风云变幻,大有重蹈新疆七五骚乱覆辙的危机,身兼内蒙古军区党委第一书记的胡春华,能力将受到严峻考验。时移世易,内蒙古无论重演胡锦涛当年在拉萨戒严的一幕,还是重演乌鲁木齐汉维衝突的一幕,胡春华上位的可能性都会大大降低。

内蒙装甲车待命 胡锦涛爱将亲晤学生

内蒙古局势紧张,首府呼和浩特市昨全城戒备,防暴警察进驻市内广场要道,各大学半封校管理。当局还切断市内无线网络,对外声称「反恐演习」,并以手机短讯警告市民勿参与集会。胡锦涛爱将、内蒙古自治区委书记胡春华亲自接见学生,但蒙族人仍计划今天在全内蒙发动示威,局势一触即发。

牧民莫日根反对採矿被运煤车压死,引爆的蒙族抗议潮,从西乌旗蔓延至内蒙各地,呼和浩特昨日气氛紧张。当地网民透露,广场要道昨出现大批荷枪实弹武警,市中心新华广场更有装甲车待命,武警监视途人,禁止民众聚集。

当地市民手机不断收到公安局警告短讯,指「少数别有用心者借锡盟案件,煽动非法聚会」,要市民「没有必要尽量减少外出」。网民发现,呼市无线网络受限制,甚至无法上网,电讯商解释是「反恐演习」,市民叫苦。

呼和浩特各大学昨纷传封校,有内蒙大学网友称,考试宣读考场纪律,竟有一条「考试完毕立刻回宿舍」;又指校园内有便衣,宿舍无法上网,学生出校门都要登记。内蒙高等民族专科学校,更有防暴警进驻,学生只能在宿舍或教室看校方提供的红色录像。

总部在美国的南蒙人权信息中心负责人昨对本报指,蒙族人发起今日在全自治区大示威,相信当局紧急戒备与此有关。该中心又指当局用压制新疆维族的方法压制蒙族,只能压得一时,「他们对蒙族人的歧视不消除,对草原掠夺破坏不停止,蒙族的抗议就不会停止」。

该中心透露,锡林格勒和通辽等地形势十分紧张,通往西乌旗(即莫日根被车死之地)的路口有军警截查,防外地学生和记者进入。总部在本港的中国人权民运信息中心称,为应付内地城市的示威,前年调往新疆的多支武警部队,已奉命调回内地。

另据内蒙官媒透露,上周五( 27日),内蒙第一把手胡春华到西乌旗综合高中与师生对话。牧民莫日根事件后,西乌旗发生多轮以学生和牧民为主的示威,并与公安衝突,多人被捕。胡春华在前年底才调任内蒙书记,被视为是中共未来之星。