从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年(上)
近年来,硒受到了世界的广泛关注。富硒食品和保健品,如富硒茶、富硒鸡蛋、富硒大米等,纷纷上市,让人不知所措。各种媒体报道也声称硒是人体必需的营养素,硒的补充不可忽视。
那么硒是什么元素呢?硒的用途是什么?要理解这些,我们必须从它的发现旅程开始。从第一次实验到各种硒产品在不同领域的广泛应用,科学家们已经坚持了200年!
科学巨头不怕失败
“太糟糕了,我只能向上帝求助吗?”
1817年夏天,在瑞典南部的一座小型外国风格建筑里,瑞典化学家勇斯·雅各布·贝泽利乌斯听到助手的新闻报道后,立即打断了他的主要实验室实验,走到窗前喃喃自语。原来,六个月前,为了给实验室筹集资金,加强对硫酸的研究,他投资了一笔钱在邻近城镇的一家硫酸厂,还负责工厂产品的质量检验。我看到我可以支付股息和购买一批实验设备,但却发现工厂里发生了火灾,并已化为灰烬。
彼得雷乌斯的肖像(照片来源:科学网)
在短暂的沮丧和懊恼之后,贝泽利乌斯调整了自己的状态,回到实验桌,继续分析铅室底部的残留物。铅室法是指在由铅制成的方形空室中生产硫酸的方法。这种方法在西方流行了100多年。贝泽利乌斯研究铅室已经有一段时间了,但没有任何进展。
作为与著名科学家道尔顿和阿夫加德罗同时代的伟大科学家,贝泽利乌斯在许多领域都取得了非凡的成就,尤其是在化学领域。自道尔顿提出原子理论后,贝泽利乌斯在他简陋的实验室里花了十几年时间精确地分析了2000多种物质,为原子理论的建立提供了丰富的实验数据。后来,贝泽利乌斯不仅首次从乌拉尔铂矿石中分离出钍、铑等元素,而且开创了用拉丁字母作为元素符号的方法和用拉丁字母表示化学式的理论。目前,中学生化学课的内容部分来源于贝泽利乌斯的理论。当然,只有他知道这些成就背后有多少失败。
因此,贝泽利乌斯非常清楚,要解决当前的危机,只有通过实验研究才能获得新的理论,从而从*和行业获得更多的资源和资金。
从残留物中发现“月亮女神”
皇帝不辜负他的期望。Bezelius通过仔细观察,在铅室的残留物中发现了一些红色粉末状物质。他首先从红色粉末中除去硫酸,然后用吹管加热。这时,装有粉末的坩埚发出一种非常难闻的气味,像腐烂的蔬菜。
贝泽利乌斯捂住鼻子,用镊子反复搅拌红色粉末。当试图确定它是什么物质时,“它们是不纯的碲块还是硫化合物?”他很快打消了这个想法。因为碲是白色粉末,它的化合物也没有气味。硫磺粉呈淡黄色,这意味着复合硫化氢在低浓度下有臭鸡蛋的味道,而不是腐烂的蔬菜。
贝泽利乌斯模糊地感觉到红色粉末里有许多文字。
硒颗粒(图片来源:百度)
经过反复测试和分析,他确定红色粉末是一种非金属元素,性质类似于碲,介于碲和硫之间。他抑制住自己的兴奋,多次将研究结果与出版的书籍进行比较。
如何命名未知元素?Bezelius认为碲在希腊语中的意思是“地球”。这种新元素在性质上类似于碲,相当于碲的姊妹元素。它可以表示为“塞勒涅”,其化学符号设置为“硒”。几年后,当西学东渐的时候,中国科学家引入了化学元素周期表,把“Se”翻译成了“selenium”,至今仍在使用。塞勒涅在希腊语中的意思是“满月女神”,所以后来人们称硒为“月亮女神”。
希腊神话中的满月女神(照片来源:Sohu.com)
经过进一步的努力,贝泽利乌斯发现了几种硒的同素异形体:橙色无定形硒是从氧化硒中还原得到的,黑色结晶硒是从氧化物中自然分解得到的。
后来的事实证明,硒在人类健康中起着极其重要的作用,因此贝泽利乌斯受到世界上所有国家和人民的尊重。2017年,在国际硒研究学会和中国科技大学的赞助下,瑞典*举办了第五届国际硒研究大会和一系列纪念瑞典贝泽里乌斯发现硒200周年的活动。
特别的生日礼物
在贝泽里乌斯发现并命名了硒之后,他计划深入研究硒的有机化合物。硒的有机化合物简称硒化物,包括普通硒化物和酸性硒化物。硒化物是由重金属离子沉淀形成的。硒化氢在沉淀过程中起催化作用。了解硒的结构和化学性质是硒在各个领域应用的关键。因为他手里有许多其他的化学研究项目,没有一个可以留下来,他给学生们的任务是研究硒化物,并给他们适当的指导。
彼得雷乌斯不仅是当时著名的科学家,也是一流的教育家。全欧洲的化学工作者都为在他的实验室里学习和工作而自豪。自然,有许多学生,化学家如魏勒、尤斯图斯·冯·李比希和杜马都是他的学生。
正如贝特利厄斯所料,硒化物研究遇到了前所未有的困难,一度停滞不前。原来硒化物含有强酸性,比硫化氢强2000倍。这种酸性是实验中对鼻粘膜的特殊刺激作用。
如果用“臭名昭著”来形容硫化氢的气味,硒化的气味不仅是“臭名昭著”的几倍,而且这种气味很容易附着在衣服、头发和皮肤上,使人感到恶心。
德国化学家魏勒(照片来源:百度)
直到1837年1月23日,彼得雷乌斯的68岁生日,他收到了一份特殊的礼物,一封来自学生魏勒的信。信很短:“今天,你的一个孙子,也是硒乙硫醇的孩子,来到了这个世界。”
在信中,魏勒把硒比作恩人贝泽瑞斯的儿子,把乙甾醇比作硒的儿子。乙醇是硒化物的代表,硒化物是硒的第二同系物。有趣的是,乙醇是由维尔的学生,贝泽利乌斯的弟子西蒙准备的。
硒醇的出现只是硒研究中的一个小插曲。后来的事实证明,硒作为人体必需的15种微量元素之一,一直像月亮女神一样保护着人们的健康。“硒就像原子弹。它的数量很少。它的效果和威慑力量非常大。一旦被人们认识和使用,它将对人类健康产生深远的影响。”被誉为20世纪最权威的微量元素专家的奥尔德菲尔德博士对硒也是这么说的。
硒的功能究竟是如何理解的?儿童应该如何补充硒?......硒的故事还在继续。如果你想知道事情的结果,请听下一集。
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[参考]
1.论文《神秘的克山病》可以在“巨文汇”网站上找到。
2.金灵芬,化学教学,第2期,1998。
3.论文《人们对硒科学的贡献》和《科学养生》2016年12期。
4.论文《中国硒研究成就获施瓦茨奖》,《地方病通讯》,1984年第3期。