出品：科普中國
製作：蘇更林
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
至今被列入元素週期表的元素有118種，每一種元素的發現史都有一部迂迴曲折、蕩氣迴腸的故事。
今天，我們就來聊聊元素週期表背後女性科學家的貢獻。
圖片來源：makezine.com/projects/celebrate-150-years-of-the-periodic-table-by-tying-200000-tiny-knots
△慶祝化學元素週期表150週年
居里夫人——第一位獲得諾獎的女性
瑪麗?居里（1867年－1934年），被大家稱為居里夫人，是波蘭裔法國籍女物理學家、放射化學家。
1898年，她和她的丈夫皮埃爾一起發現了88號元素鐳( Ra )和84號元素釙 ( Po )。
圖片來源：jaiom18.com/marie-curie-radium-element-marie-won-nobel-prize-physics-chemistry-subjects/
△上圖為居里夫人
居里夫人與其丈夫皮埃爾以及貝克勒爾曾因發現放射性而共同獲得了1903年的諾貝爾物理學獎。
1906年，她的丈夫皮埃爾在一次交通事故中喪生。1911年，瑪麗?居里因分離鐳和釙而獲得第二個諾貝爾獎。
她是第一個贏得兩項諾貝爾獎的人，同時也是第一位獲得諾貝爾獎的女性。
圖片來源：buffalolib.org/content/milestones-science/marie-curie
△瑪麗和皮埃爾在實驗室
瑪麗?居里是放射性現象研究的先驅，她發現的兩種新元素(釙和鐳)為元素週期表的發展做出了重要貢獻。
瑪麗?居里還對放射性同位素進行了廣泛的研究，並率先將放射性同位素應用於癌症治療。
圖片來源：https://www.wisegeek.com/what-is-radium.htm
△鐳元素可用於醫學領域
當時她還做出了一個決定，不申請鐳處理方法以及醫療應用的專利。
她給出的理由是，''我們都認為獲取經濟利益違反了我們的純粹研究觀念。''
然而，由於過度暴露於放射性物質，她最終死於再生障礙性貧血。
圖片來源：chemistryexplained.com/elements/L-P/Polonium.html
△釙曾被應用於空間探測器的緊湊熱源
為了紀念他們對於放射性領域的貢獻，96號元素鋦以科學家皮埃爾和瑪麗?居里的名字命名。
邁特納——一個被諾獎遺忘的女性
莉莎?邁特納（1878 年- 1968年）為德國物理學家。
在那個時代，女性參與科學研究是受到抗拒的。邁特納作為一名猶太女性，投身科學研究領域則更需要勇氣。
莉莎?邁特納｜圖片來源：onsizzle.com
她與頂尖科學家馬克斯?普朗克、奧托?哈恩、尼爾斯?波爾等人都有過很好的合作。
然而，在最初的近10年的研究生涯中，她的職位一直是無報酬的''研究員''。
圖片來源：study.com/academy/lesson/lise-meitner-biography-discovery-accomplishments.html
△邁特納和哈恩在實驗室
化學大師門捷列夫曾在1871年的週期表中預言了91號元素鏷（Pa）的存在。
1913年，美國科學家法詹斯等人發現了第一個同位素234Pa。234Pa是天然存在的238U衰變系列的短命成員，半衰期約為1.17分鐘。
1918年，邁特納和哈恩的小組以及英國的一個小組各自獨立發現了另一種同位素231Pa。231Pa是最穩定的同位素，半衰期大約為32760年。
邁特納的研究小組還發現了其他幾種放射性同位素。
鏷在放射衰變過程中產生錒，因此是錒的''祖先''。該元素主要存在於瀝青鈾礦中，在地殼中的濃度為萬億分之幾。
1927年，科學家只分離出了2毫克可見量的鏷，主要用作研究之用。
邁特納與哈恩在一起工作了30多年，他們研究放射性非常得心應手。因為邁特納具有紮實的物理基礎，而哈恩具有很好的化學功底，使得他們的合作具有互補性。
邁特納的最大成就是發現了鈾核的裂變。
1939年1月，邁特納與弗裏施在《自然》雜誌上發表論文，提出了核裂變的概念。
她的這個發現為後來的原子彈以及核能的和平利用提供了理論基礎。
在美國，人們尊稱其為''原子彈之母''。
圖片來源：study.com/academy/lesson/lise-meitner-biography-discovery-accomplishments.html
△核裂變
其實，她與原子彈是沒有直接關係的，甚至她還拒絕參與曼哈頓計劃呢！
曼哈頓計劃(Manhattan Project)是二戰期間由美國陸軍部實施的一項原子彈研製計劃，是為二戰勝利服務的一項軍事工程。
只不過，她對於自己的研究成果被用於軍事有着複雜的感受，總是後悔自己為原子彈的誕生提供了科研成果。
1944年，她的搭檔哈恩因發現核裂變而獲得了諾貝爾化學獎。遺憾的是，邁特納在這個獎項中被完全忽視了。
有人認為，這是諾貝爾委員會有史以來最大的疏忽之一，也是諾貝爾委員會忽視女性科學成就的一個最突出的例證。
1966年以後，在原子物理領域工作了60年的邁特納，真正受到了世界的關注。
她曾在聯合國原子能委員會任職，並獲得了無數的榮譽獎章。在瑞典，她還幫助建設了第一批和平時期的核反應堆。
一直關注邁特納的愛因斯坦，稱其為''德國的瑪麗?居里''。
為了紀念她在元素化學方面的貢獻，109號化學元素( Mt )就是以她的名字命名的。
塔克——以錸為''媒''締結姻緣的女性
伊達?塔克(1896年-1978年)為德國物理學家和化學家，擅長分析化學。
在其科學生涯中，對週期表有着深入的研究。
伊達?塔克｜圖片來源：ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4213432/
門捷列夫在設計週期表時曾預測了錸元素的性質。
1925年，塔克和諾達克以及伯格一起發現了75號元素錸( Re )。
1926年，塔克與沃爾特?諾達克結婚，名字改為伊達?諾達克。
據悉，他們是從鉑礦石和鈳礦石中發現錸元素的，並且還在釓和輝鉬礦中發現了這種元素。
1928年，他們處理了660千克的輝鉬礦，只提取了1克的錸。
元素錸｜圖片來源：sciencephoto.com/media/553937/view
錸為銀白色金屬，拉丁語意為萊茵河。
它非常堅硬，具有很好的耐磨損和耐腐蝕本領，並且具有很高的熔點。
因此也被廣泛用作質譜計和離子測量儀的燈絲，也可用作電接觸材料和熱電偶材料。含錸催化劑可用於精細化學品的氫化。
1929年，塔克及其丈夫獲得了德國燈絲錸塗層的專利，並且取得了英國使用錸作為氧化過程催化劑的專利。之後，他們還在美國分別獲得了白熾燈絲和真空管絲的三項專利。
1931年，他們因發現錸元素而獲得了德國化學學會享有盛譽的利比格獎章。
1934年，他們還獲得了瑞典化學學會的舍勒獎章。
佩雷——法國科學院首位女院士
瑪格麗特?佩雷( 1909年-1975年)為法國物理學家，19歲時擔任居里夫人的助理，因此受到了居里夫人的悉心指導。
很快，佩雷就學會了放射性元素的分離和純化。
瑪格麗特?佩雷｜圖片來源：維基百科
佩雷的工作就是從鈾礦的其他成分中提取錒，以供居里夫人研究元素的衰變之用。
這樣枯燥的工作，她一干就是十年。
居里夫人逝世後，佩雷繼續進行錒的放射性衰變研究。
1939年，佩雷在研究錒的放射性衰變時，發現了一個有趣的現象。那就是在這些衰變反應中形成的元素混合物中含有一種她不認識的物質，因此她決定找出這種物質來一探究竟。
最終她發現了這個陌生的物質，並證明其是一種新的化學元素。該元素的原子序數為87，佩雷為了紀念她的祖國法蘭西，將該元素命名為Fr（鈁）。
圖片來源：classroomclipart.com/clipart-view/Clipart/Chemical_Elements/francium_chemical_element
△鈁元素
鈁天然存在於鈾礦物中，是地殼中第二稀有元素。
在所得的鈁中，233Fr是相對最穩定的同位素，但半衰期也只有22分鐘，所以在自然界很難找到它。
1950年，佩雷獲得法國科學院王爾德獎。10年後，她獲得法國皇家科學院獎、巴黎科學大獎等多項獎項。
1962年，佩雷入選法國科學院，這是法國科學院選入的第一位女性院士。
佩雷發現了鈁，並希望能用它來診斷癌症。但她卻深受其害，不幸患上了骨癌，於1975年去世。
看來，對於從事輻射工作的科學家來説，採取有效的安全防護措施是十分必要的。
肖內西——當代女性''鍊金術士''
道恩?肖內西為利弗莫爾重元素小組的首席研究員，擔任實驗核和放射化學小組組長。
她領導的團隊致力於發現超重元素，被譽為是當代女性''鍊金術士''。
所謂超重元素，指的是原子核為超重核的元素，通常為104號之後的元素。
它們只能在實驗室中進行合成，並且合成的難度極高。人工合成的極少數超重元素，壽命在秒到微妙量級，其科學意義遠大於實用意義。
比如，它們能夠幫助我們揭示元素的起源，並回答元素存在的極限等問題。
道恩?肖內西在實驗室｜圖片來源：str.llnl.gov/str/April07/Shaughnessy
肖內西原本想當一名醫生，然而化學的魅力深深吸引了她。
1993年，肖內西獲得加州大學伯克利分校化學學士學位；2000年，肖內西獲得博士學位；後來入職勞倫斯?利弗莫爾國家實驗室。
她驚歎核化學真是太神奇了，簡直就像''鍊金術''一樣，可以製造出新的原子來。
116號元素就是她的團隊在該實驗室發現的，並被命名為Livermorium（Lv），以紀念發現地之一的勞倫斯?利弗莫爾國家實驗室。
2012年，國際純粹與應用化學聯合會正式宣佈元素週期表增加該新元素。2013年7月命名其中文名為''鉝''。
2015年，國際純化學和應用化學聯合會批准在元素週期表中添加四個新元素，其中有三個新元素是由肖內西領導的一個研究小組與俄羅斯核反應實驗室合作完成的。
這三個新元素為115號（Mc）、117號（Ts）和118 號（Og）。
2017年5月9日，中國科學院、國家語言文字工作委員會、全國科技名詞委員會聯合發佈四個新元素中文命名。
113號、115號、117號、118號四個元素的中文名稱｜圖片來源：全國科學技術名詞審定委員會官網
曾幾何時，男性主導的化學世界對女性科學家是排斥的。
而此篇所列的幾位女性，都在化學元素領域做出了輝煌成就。
不過她們之中有些受到了不公正的對待，有些甚至付出了生命的代價…
但她們對於自己的選擇卻無怨無悔。
今天，讓我們向這羣偉大的女科學家們致敬！
參考文獻：
[1] 徐德海，李紹山等.《化學元素知識簡明手冊》，化學工業出版社，2011年版。
[2] 凌永樂.《化學元素週期系史話》，化學工業出版社，2011年版。
[3] https://str.llnl.gov/str/April07/Shaughnessy.html
[4] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4213432/
[5] www.austria.org/austrianinformation/2015/6/24/lise-meitner-1878-1968
