7.门捷列夫元素周期表

现在我们来讨论化学元素在地球和大自然中的分布，从古至今这个问题对于人类都至关重要。

该问题在世界各地都存在着，它常常发端于日常生活：在人类社会刚出现时人们急需制造原料加工劳动和狩猎工具，于是就用坚硬的燧石和软玉制造出粗糙的工具，在劳动中人们逐渐发现软玉工具要比燧石工具结实些。很明显，人类对矿藏产生兴趣的时间大概在纪元之前的好几千年，先是河沙里金子的光泽引起了原始人类的兴趣，他们也开始关注一些比较重的石块或者是漂亮的石块。

人们就是这样先认识，逐渐学着采掘与提炼铜、锡、金直至铁的，认识大自然和人类的实践经验逐步增加了。远古时期的埃及人都已经知道铜和钴的矿物，产自哪里的能用来生产蓝色颜料，慢慢地又认识了其内含铁的赭石，用于制作雕像的黏土和为他们制作圣甲虫的土耳其玉[3]。

日积月累，人们逐渐了解到一些大自然的规律，像锡、铜和锌这些金属就产自相同的地方；于是人们受此影响就加工出了它们的合金也就是青铜。金子和宝石在同一个地区出现，黏土和长石聚拢在一起，它们都是制作瓷器的原料。

地球上的一些举足轻重的规律，就是这样在实践中慢慢被发现的。提炼出金子和哲人石的炼金术士在中世纪就躲在幽暗和静谧的实验室内不断进行尝试，他们为掌握大自然的事实做出了不少的贡献。

炼金术士已经了解到有些金属经常聚集在一会儿很难分离，像铅矿晶体它通常闪闪发亮，它同闪锌磷一直厮守在相同的矿脉之中，银子总是紧紧跟着金子，人们常常在同一个地方发现铜和砷。

在欧洲的矿冶业发展了之后，地球化学方面的规律就不断被发现并出现于人们的视野。地球化学的基本原理这门新兴的科学诞生于萨克森、瑞典和喀尔巴阡山脉的矿坑，它阐述何种物质发现于大自然的同一处，在什么情况下，一些元素由于什么样的规律的制约而聚拢在同一个地方或者是分布在世界的各处。

要明白，上面这些问题都可是矿冶业亟须解决的，亟须知道铁和金这些工业上的重要原料主要聚集在什么地方等。

现今的人们就比那个时代的人幸福，因为现在的人大都了解，元素的行止都是有规律可循的，借助那些规律人们就能勘探矿藏。

像这样的规律，也经常出现在我们的日常生活中，比如氮气、氧气同一些稀有气体常在空气中混在一起，它们可都是天然的元素。我们还了解到，盐湖或岩盐矿床之中的氯、溴碘同金属钾、钠、镁、钙等化合成的盐族居于一处。

熔化之后的岩浆凝结生成花岗岩，是闪着光的结晶岩，包含着一些固定的化学元素，那些固定元素又自然而然的同含硼、铍、锂、氟的宝石共处于一处，稀有金属如钨、铌、钽栖身于花岗岩内。

与花岗岩不同，重而来自地下深水的玄武岩就含有矿物铬、镍、铜、铁、铂。矿脉是岩浆在熔化后从其出处不断涌向地面并随着高度的上升而升高，向周围扩散形成的，而矿藏的开采者却发现在矿脉里含有锌与铅、金、银、砷和汞。

随着科学技术的不断发展，地球化学的规律也就越容易为人们所认识并能很快得到验证，而它们在过去很长的时期里都不为我们所熟知。

我们再回望门捷列夫表。它对勘探金属与矿石的人而言，跟它向化学家发挥的作用一样，都起指南针的作用，铁、钴、镍和另外的六种铂类金属这九种金属占据着门捷列夫表的中心地带。而我们应该很清楚，这些金属都出自很深的地下发现的，如果不是千百万年来山岭被冲成了平原，像乌拉尔一样，只有这样、在侵蚀作用后地下的铁和铂的岩层才能显现。

大家明白了吧，它们不但是苏联山脉的基石，还在门捷列夫周期表中占据着重要位置。

我们再来讨论一下人们所说的重金属，它们分布在镍和铂之右的诸多方格中，它们分别是铜、锌，银、金，铅、铋，汞、砷。我们前面已经介绍过了，它们都是在相同的地方出现的，它们常常在矿脉里被采矿者发掘出来。

接下来我们不妨由表的中心地带往左看，其实左边分布的也全是金属。能产生宝石的金属就在这里，金属铍同锂的化合物就包含在一些宝石里；有的稀有的或者是异常稀有的元素，就聚拢在伟晶花岗岩之中，它是花岗岩冷凝的那部分。

下面我们不妨留意这张表的最左边和最右边。大家应该知道这张表能横向卷成轴，因此它两头的各种元素都互相衔接。我们熟知的一些元素就在这部分，像盐湖、海洋、岩盐这些盐产地都出产于这些元素之中，它们分别是氯、溴、碘、钠、钾、钙，这些元素能制取不同的盐。

我们再来观察表的右上方，像氮、氧、氢、氦及别的惰性气体都分布在这里，它们不都是组成空气的主要元素吗？锂、铍和硼都被安排到了表的左上角，它们会让人们联想到花岗岩的冷凝部分，就是生成的粉红色或者绿色的电气石，祖母绿是那种翠绿色的，锂辉石紫色的那部分。大家现在清楚了吧？该表揭示了元素按族在一起的原因，足以说明其在勘探金属时具有指南针的重要作用。

我们要用具体的例子来验证我们上面介绍的那些规律，为此我们就不得不说乌拉尔山脉的重要矿藏。

在人们眼中乌拉尔如同放大后的门捷列夫表一样，跨越各个岩层。山脉的轴心好似表的重点部位，占据很大比例的是铂类金属的绿色岩层。产盐区是索利卡姆斯克和恩巴这两个有名的产盐带，与它们相对应的是表两边的元素。

这个例子足以说明门捷列夫表具有深刻的、抽象的理念和现实意义。大家应该很清楚，表中元素的分布不是随意的，而是依据元素性质上的近似程度刻意安排的。因此，元素性质的相似度越高，在表里就挨得越近。

其实在大自然中也是如此，地图上标示着的各种矿产的标记，也不是任意加上的，一直聚集在一起的有锇、铱、铂，在同一个地方发现砷和锑，绝不是巧合。

在化学性质上比较接近的原子，有一定的规律可循，而且元素在地球里面的运动形式均受该规律的影响。这一切都说明化学元素周期表对人类的重要性，人类借助它开采地下的富源，勘探工业和农业上所必需的金属，没有有用的金属何谈工农业呢？

我带领着大家回到遥远的古代乌拉尔，熔化后的较重的岩浆从地下往上涌；深灰色的、黑色的和绿色的岩石混合在岩浆里，岩石内存在着众多的镁和铁。铬、钛、钴、镍的矿石也混合在岩浆里，钌、铑、钯、锇、铱、铂这些铂族金属也夹在其中。

乌拉尔第一段历史就是这样的。随着时间的推移橄榄岩与蛇纹岩逐渐成了乌拉尔山脉的骨干，如同连绵的带子朝北延伸至北极之上的群岛，向南深入哈萨克斯坦草原之下，这正是化学元素周期表的中心地带。

熔化后的岩浆向四面八方散去时，那些轻而易于逸散的物质脱离了岩浆；而岩层在通过各种变化之后就形成了现在的乌拉尔山脉；在这个转变过程中，乌拉尔曾经出现过火山爆发，在火山爆发过程即将结束之时，闪着亮光的花岗岩从火山深处结晶流出。花岗岩呈现出灰色，这一点乌拉尔地区的人们无人不晓，尤其是乌拉尔东部的人。石英贯穿着花岗岩成就的矿脉，这种石英很纯粹来自分凝的岩浆，伟晶花岗岩向外扩伸，旁支越伸越长，触角都伸到两边的岩石中去了。在这个变化过程中那些易于逸散的硼、氟、锂、铍、稀土族元素聚拢到了一起，产生了乌拉尔宝石与此同时也生成了含稀有金属的矿石。

这对应的是化学元素周期表的居左的那个部位。

可是在那个阶段和接下来的一个时期，还有灼热的熔液从地下冒出来，在它里面混合着熔点低的、液态的、不难溶解的锌、铅、铜、锑、砷的化合物，这种化合物夹带着金和银一起出来了。

生成的矿床连接到了一起并分布在乌拉尔的东边且呈链状，它们在一些地方聚拢到一块儿，而出现在另一些地方的却是旁支的矿脉和矿脉丛，它相当于化学元素周期表中分布在右边的那些元素。

到了后来火山过程结束了；那些被挤出来的地层横压力生成了乌拉尔山脉，由于地质变化山峰便由东向西发生着位移，火山岩和矿脉熔液无法找到出口，横压力也就无法发挥作用了。

慢慢地就进入长期的地质破坏阶段。在上亿年的时间里乌拉尔山脉一直被破坏着，岩层不停受到冲刷。那些不易溶解的物质无法流动，而容易溶解的都溶到了水中，并随着水流到了大海和湖泊。帕尔姆海就是由水流在乌拉尔西面汇成的，罗织了由乌拉尔冲走的所有物质。海水逐渐变干，于是港湾、湖泊、三角湾代替了海面，这些地方的底层聚集起了大量的盐。

钠、钾、镁、氯、溴、硼、铷的盐族就这样聚拢在了一起，与此相对应的就是化学元素周期表左边和右边的那些方格。

原来的乌拉尔山顶，后来就成了没有同水发生化学反应的遗留物的存储地，时长达百万年的中生代气候炎热，岩石受到破坏变身为地壳，在这里聚拢着铁、镍、铬、钴，于是便形成了储量丰富的褐铁岩层，这些褐铁为乌拉尔南部炼镍工业提供了取之不尽用之不竭的原料。

花岗岩遭破坏后在那些地区生成了石英冲击矿床，里面聚拢着金、钨、宝石，它们隐匿在沙土里，保持了原样。乌拉尔就这样沉寂了下去，被飞起的尘土掩盖了，唯有东边流来的水一直冲洗着它，毁掉它身上的小丘，锰和铁在岸两边再一次分开了。

乌拉尔山脉的一头与北极的冰天雪地接壤，另一头倒是延伸至哈萨克斯坦草原，化学元素周期表似乎就藏身于这一带。只能等新型的人才成长起来，出现更新的、更为先进的技术后，方可揭开乌拉尔山脉的谜团，才能发现化学元素周期表上的各个元素，并开采出它地下的所有资源为工业提供原料。