元素周期表:探究物质世界奥秘的一把金钥匙

中国科学院院长、党委书记白

联合国大会宣布2019年为国际化学元素周期表年,旨在纪念俄罗斯化学家门捷列夫在150年前出版周期表的科学发展史上取得的巨大成就。

组成世界上所有事物的最基本的物质是什么?这些最基本的物质是如何成为万物的世界的?这就是人类一直好奇并致力于破解的物质世界之谜。150年前,门捷列夫发现了元素周期定律,并发表了元素周期表,这成为解开物质世界之谜的金钥匙。

元素周期表构成了基本元素,这些元素将所有的事物组成一个相互关联的完整系统,简单、清晰、深刻地揭示了复杂物质世界的内在规律。它的出现使化学研究实现了从现象到本质的根本飞跃,是化学作为一门科学的重要理论基石。从这个意义上说,元素周期表对化学的意义完全可以与同时代的麦克斯韦方程对物理学和达尔文进化论对生物学的意义相媲美。

元素研究是现代化学中最重要的内容,元素周期表无疑为预测和发现新的元素指明了一条光明的道路。受当时研究基础和条件的限制,门捷列夫元素周期表并不完美,最初只包含63种元素,如氢、碳和金,留下一些空白。此后,科学家们沿着这条路走下去,相继发现了镓、钪、锗和其他新元素。20世纪初,一些天然放射性元素如镭、钋和锕的发现成为化学发展最激动人心的时期。

目前,寻找新元素已经进入人工合成放射性元素和超重元素的新阶段。元素族的成员继续扩展,现在有118个元素。元素周期表也不断地被修改和完善,填满了整整七个周期,几乎是门捷列夫周期的两倍。中国科学家在这项工作中也发挥了重要作用。中国科学院现代物理研究所合成了30多种新核素,并精确测量了50多个短命核的质量。

元素周期规律作为化学研究中最重要、最基础的理论,科学地指导了化学合成,极大地促进了化学工业、材料、健康、能源、农业等相关产业的发展。目前,有超过1亿种化合物,预计在未来50年内将有超过6.5亿种新化合物。这些化合物已经成为我们日常生活中不可缺少的重要物质基础,如服装、食品、住房、交通等。,如塑料、药品、化妆品等。,极大地提高了我们的生活和工作质量,深刻地影响了我们的生活和工作方式。

元素的研究有力地支持了生物学、天文学、物理学和其他学科的发展。微量元素是分析和监测生命系统代谢和健康状况的重要指标。元素光谱为探测宇宙物体提供了最关键的技术手段,元素丰度为大爆炸理论提供了最有力的证据。

作为最重要的基础学科之一,化学在门捷列夫发表元素周期表后很长一段时间内没有在世界上见到中国化学家。经过几代化学家的不懈努力,中国的化学研究和发展从无到有,从小到大取得了巨大的进步。目前,我国基础化学研究和以化学为基础的化学工业发展迅速,在晶体材料、纳米材料、超导材料、催化材料等方面取得了一批具有重要影响的原创性成果。高水平论文总数和高被引论文总数位居世界前列,成为国际学术界的一支重要力量。

在过去350年的化学发展史上,门捷列夫元素周期表开创了化学研究的新时代。门捷列夫所体现的科学精神为科学家和科学研究树立了标杆。

今天,我们纪念元素周期表发表150周年,让更多的人永远认识到科学是一项永恒的事业,重大科学创新是几代人不断研究和不懈努力的结果,需要国家和社会的大力支持。也就是说,我们应该高度重视基础研究和原创性创新,充分鼓励科学家始终保持好奇心,能够针对重大科学问题,并坚持不懈地追求它们。大力弘扬科学精神,传播科学知识,倡导科学文化,在全社会形成尊重科学、热爱科学、应用科学的良好氛围。

在未来,对元素的探索将不会停止,更多的秘密仍有待发现。元素周期表有边界吗,它将如何膨胀,是否有超重元素的稳定岛,甚至宇宙中是否存在反物质?元素是如何形成化合物的,化合物是如何从分子组装成簇、纳米粒子和宏观物质的?这些问题需要世界化学界共同努力来回答和解决。

未来,经济和社会发展的各种主要需求和挑战要求化学提供更好的解决方案。为了保证和提高人类生存和发展的质量,为了实现环境友好、绿色和低碳的可持续发展,为了解决气候、能源、环境和健康等重大全球性问题,为了促进经济和社会的繁荣与发展,化学仍然任重道远,有着更广阔的发展空间。中国化学家一定会为化学的未来发展做出更大的贡献。

中国科学新闻(2019-12-30,第一版集锦)

标题:元素周期表:探究物质世界奥秘的一把金钥匙

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