元素发现史：天天喊补钙，你知道“钙”让他费尽了多少心血

钙是人体不可缺少的元素，被称为“生命中的钢筋混凝土”，它能提高人体的抵抗力。钙约占人类牙齿和骨骼的99%。

补钙对健康是必要的。(网络图)

事实上，钙元素是伟大的科学家大卫煞费苦心发现的。关于钙的发现有哪些有趣的故事？钙的用途是什么？......为了找到这些问题的答案，我们必须从200多年前的一个春天开始。

这个问题困扰了20年。

1808年3月，伦敦的春天充满了活力。给人们新的希望和新的理想。在英国皇家研究所的实验室里，时任英国皇家研究所秘书的汉弗莱·戴维也希望从他面前的那堆“土壤”中找到新的希望。

这堆“土壤”不是普通的土壤，而是前化学家安东尼·拉瓦锡提到的碱土。他现在需要做的是从碱土中提取新的元素。去年年底，他通过电解从草木灰中发现了钾，从苏打中发现了钠。钾和钠的出现大大增加了他的名气。此外，他经常在皇家学院讲授化学，因此受到*和皇家学院的高度重视，并很快成为英国的顶尖人物。现在，这位著名的年轻人决定坚持不懈地努力克服这个困扰欧洲科学界20年的难题。

元素发现是化学研究史上的一件大事。在元素发现的过程中，科学家们不是困惑、担心、争论，就是密切合作，有很多好故事。1789年，“化学之父”拉瓦锡在反复研究后完成了一篇关于化学元素的论文。元素分为四类:气体、金属、非金属和碱土。经过科学家十多年的努力，前三类已经或多或少地被发现，但是碱土类已经很久没有被发现了。大卫发现钾和钠元素后，他认为拉瓦锡制备的苛性钾(钾化合物)和苛性钠(钠化合物)表中记录了几种碱土化合物。它们是石灰、膨润土、重晶石和某个碳酸盐矿。

拉瓦锡制作的元素清单取自皇家科学院回忆录。(网络图)

它们被称为碱土，因为许多土块含有它们。它们就像土壤一样，不怕火，也不容易溶于水。其次，它们与酸反应生成盐。

“先分解石灰，这更常见。我希望它能给我带来新的希望和新的元素。”大卫告诉自己。

碱金属被成功制备

大卫的第一个想法是通过煅烧分解石灰，这也是当时提取新元素最常用的方法。但是他失败了。火的温度很低，石灰也不变。火的温度被调节到2000摄氏度，从石灰中分解出来的物质很快被烧掉，无法保存。

这似乎仍然是一种强电解法，吸收钾和钠元素。然而，当他用500对电极的巨大电池组进行电解石灰试验时，他一无所获！

大卫做了一个功能强大的电池组。(网络图)

在接下来的一个月左右，大卫用钾还原法和石灰与氧化物混合电解法做了实验，但没有得到满意的答案。这让他感到有点激动，甚至想放弃。因为一年一度的北凯尔会议即将召开，这是他展示口才、赢得声望的最好机会。随着年龄的增长，大卫对名利的渴望开始增长。他开始对皇家学院破旧的宿舍和低收入教授的工资不满。他也希望过上像那些通常与他交往的显贵一样的富裕生活。只是他知道自己可以付出很多。

一方面，石灰电解实验没有进展；另一方面，大卫有空的时候会忙于准备论文和演讲，参加社交聚会。在这种情况下，他终于病倒了。住院前，他让助手告诉一些同事或朋友关于石灰研究的情况。

那一年的五月，大卫一从疾病中恢复过来就收到了瑞典科学家贝泽里乌斯的一封信。信中说，瑞典皇家医生庞丁在医学实验中电解了石灰和汞的混合物，以分离未知金属。这消息可能对你的康复有帮助。

大卫当时使用的电解装置。(网络图)

“非常有用！”大卫兴奋地向实验室跑去。经过多次试验，他终于找到了分离石灰的正确方法。他首先将湿石灰与氧化汞(汞的氧化物)以3:1的比例混合，然后加热到大约300摄氏度以获得熔融物。电解该熔体以获得由未知元素和汞组成的化合物；将化合物加热，蒸发汞，得到白色金属单质。他确信这是一个新元素。

“这个新东西怎么命名？”给新的元素命名是大卫最引以为豪的事情，因为这些名字会出现在许多后代的口中或笔中。他认为拉丁语中石灰的意思是钙，那么为什么不把它改成钙，加上名词后缀(–- I un)成为一个新名词钙(意思是从石灰中获得的金属)。不久，他在论文中写下了这个词，并将这种元素的化学符号设定为“ca”。几年后，当西学东渐时，清朝末年的科学家们将西方国家的化学元素周期表翻译成了“钙”，至今仍在使用。

钙颗粒和块状钙。(网络图)

本发明在各个领域都有广泛的应用

大卫发现了钙并给它命名后，他主动发现了三种碱土元素:镁(来自苦土)、钡(来自重晶石)和锶(来自碳酸盐矿)。同年，硅和硼也被发现。加上以前发现的钾和钠元素，有八种。作为一个发现最多元素的科学家，他对化学的发展做出了重要贡献。

大卫死后，科学家们努力寻找钙的多种用途。当然，石灰最大的用途是在工业和建筑领域。他在实验中使用的石灰，也叫生石灰，实际上是氧化钙(CaO)，它来自一种叫做石灰石(CaCO3)的矿物。山中开采的石灰石经过高温煅烧产生生石灰，这就是所谓的“一千把锤子和一万把凿子凿入山中，烧一把火算不了什么”(钱的《石灰歌》)。大量生石灰与水反应生成粉状熟石灰氢氧化钙。熟石灰和水的混合物刷在墙上后，会与空气中的二氧化碳发生化学反应，生成坚硬的白色碳酸钙。这是一种化学原理，用石灰粉刷的房间墙壁特别白。

生石灰。(网络图)

随着社会的发展，科学家们进一步研究和了解到钙元素在生物学、医学等领域也有重要的应用。钙是人体最常见的元素之一，占总重量的1.5%-2.0%，被称为“生命元素”。人体内钙的缺乏或过量会影响生长发育和健康，特别是对婴儿(0-3岁)，人体需要适量的钙。它们可以通过牛奶或乳制品、动物骨油、蔬菜等补充钙。因此，我们每一个人都应该感谢大卫先生，这位化学巨头在那些日子里想尽一切办法让钙可见！