周其凤
中国科学院院士、北京大学教授、国际纯粹与应用化学联合会主席,代表IUPAC 在禁止化学武器组织大会上发言
化学元素周期表为大众所熟知。作为科学知识特别是化学知识的高度概括与归纳,化学元素周期表不仅作为科学研究过程的符号表达发挥着作用,也是科学知识传播的必要工具。2019年,是德米特里·门捷列夫(Dmitri Mendeleev)于1869年编制的化学元素周期表诞生150周年,已被联合国确定为国际化学元素周期表年(IYPT)。2019年同时也是国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)成立100周年。IUPAC将团结全球化学家和化学工作者通过各种具有象征意义的纪念活动来庆祝这一盛大节日,重温化学的成就,感谢化学的恩赐,展望化学的未来,促进化学的发展。
IUPAC及其使命
虽已成立百年并为化学的发展以及在管理化学元素周期表方面发挥着不可替代的重要作用,但IUPAC却不如化学元素周期表那么有名。IUPAC于1919年7月28日在法国成立。彼时正值第一次世界大战结束不久,化学进入了一个难得的快速发展时期。化学的科学研究与应用、知识的普及、知识产权的保护、化工技术与产品的推广和贸易,都迫切要求建立一个能被全球普遍接受和采纳的“化学语言”系统。IUPAC应运而生,不辱使命。经过一百年的发展,IUPAC不仅成功地担当起了“化学语言”的建设、维护和发展的任务,成为化学名词与术语的权威组织,也在化学定义,化学热力学、动力学等标准化测量方法的制定,原子量等化学物质量的审定,化学教育,乃至全球禁止化学武器的努力中发挥着不可或缺的重要作用。
就化学元素周期表而言,IUPAC的工作主要包括如下8个方面:制定新元素发现的标准;确定新元素的临时名称和符号;对元素周期表中的数据进行严格的评估并根据新的科学信息做出必要的调整;协调新元素的命名与元素符号的确定;为新元素命名制定规则;界定1-18族元素及其名称;第3族元素的确定;对标准原子量进行定期审定。需要强调的是,这些工作的开展需要并且得到了国际纯粹与应用物理联合会(IUPAP)的大力支持。下节“关于化学新元素的发现”很好地反映了IUPAC与IUPAP密切合作的必要性与成效。
IUPAC于2018年重新修订了其战略计划。关于该组织的愿景、使命、目标、组织架构以及所开展的工作和奖励等更多情况,欢迎通过https://iupac.org查阅。
关于化学新元素的发现
2016年11月28日,第113号、115号、117号、118号4个最新元素的发现以及它们的名称与符号被正式确认,化学元素周期表前7个周期已经填满。
传统上,科学界在毫无争议地确定新元素的发现之后,会赋予发现者命名新元素的权利。自1947年起,发现者提出的名称由IUPAC无机化学命名委员会审查其适用性,再提交IUPAC理事会批准。
20世纪中叶以后,新元素的发现或者说制造变得越来越困难,不仅需要日益强大、日益精密的设备,而且获得新元素原子的概率和数量也往往极为稀少。加上这些原子的半衰期(寿命)极短,其存在与性质的确认更加不易解决。比如超镄元素的发现和命名就有过激烈的争论与分歧,这场争论在科学史上甚至被称为“超镄之战”,足见其程度之激烈。为此,IUPAC和IUPAP于1991年共同成立了超镄元素工作组(TWG)和一个联合工作小组(JWP)。TWG旨在制定发现新元素必须满足的标准和规则,而JWP的使命则是确定发现新元素声明的优先次序。之后,110~118号新元素通过合成诞生。
IUPAC/IUPAP联合制定的发现新元素的判断标准是与发现时所采用的技术与方法相适应的。随着研究的深入,旧的方法和技术正在被新的方法和技术所取代,判断标准也应该适时进行修订。为此,IUPAC与IUPAP于2017年成立联合工作组(JWG),以制定发现新元素的判断标准。目前这个新制定的标准草案已经公布,正在征求各方意见。我们对超118号新元素的发现和化学元素周期表第8周期的开始充满着期待与好奇。
IUPAC于2018发布了最新的化学元素周期表。中国化学会也在中国科学院、国家语委、全国科技名词委联合发布113号、115号、117号、118号元素中文名称后制作了新版元素周期表,为公众开放下载使用。其中第113号元素的发现是日本科学家和中国科学家友好合作的丰硕成果。
庆祝与纪念活动
2017年12月20日,联合国确定2019年为国际化学元素周期表年。2019也是IUPAC 100周年诞辰(IUPAC 100),联合国教科文组织(UNESCO)已决定将IUPAC的生日——7月28日列为2019年的纪念日。正如联合国所强调的:“宣布2019为国际化学元素周期表年,是为了提高全球对化学重要性的认识。化学可以促进可持续发展,能够为全球面临的能源、教育、农业和健康等挑战提供解决方案。”联合国提出的可持续发展目标也就是化学工作的目标。作为团结全球化学家和化学工作者的权威组织,IUPAC在新的100年中必将更加努力,更有作为,为人类福祉做出更大贡献。
联合国关于IYPT的决定,是IUPAC、IUPAP、欧洲化学学会、国际科学理事会、国际天文学联合会、国际科技史与科技哲学联合会等国际组织联合向UNESCO建议,经UNESCO审议通过后向联合国大会提出的。该建议和决定得到了各会员国组织的广泛支持和全球化学工作者的热烈响应。庆祝和纪念活动已在全球范围内顺利展开。
迄今已经举办的IYPT和IUPAC 100纪念活动包括:2019年1月29日在法国巴黎UNESCO总部隆重举行的IYPT开幕式;2月5日在莫斯科举行的纪念IYPT开幕式;2月11日在西班牙穆尔西亚举行的妇女与元素周期表国际专题讨论会;2月12日举行的全球女化学家早餐会;等等。年内还将举行的其他重要纪念活动包括:3月31日开始的以“IUPAC在创造化学语言方面的作用”为主题的美国化学会年会;5月12日在坦桑尼亚召开的绿色化学暑期学校;7月5日在法国巴黎召开的IUPAC 100盛大庆典和第47届世界化学大会;7月26日在俄罗斯圣彼得堡举行的门捷列夫150周年纪念会和第四届国际元素周期表大会;8月25日在德国召开的第6届国际超钅阿元素化学与物理研讨会;9月9日在俄罗斯圣彼得堡召开的第21次门捷列夫普通化学与应用化学大会;等等。IYPT的闭幕大会则将于12月5日在日本东京召开。中国化学家和化学工作者除了已经或将应邀参加上述各种国际范围的纪念活动外,也将在国内举行丰富的纪念活动,有关情况请查阅中国化学会官网(http://www.chemsoc.org.cn)。
除此之外,IUPAC还独立或者联合其他国际组织,如国际青年化学家联系网(IYCN),针对青年化学家或化学爱好者与学生开展活动,同样得到世界范围的热烈响应。2018年7月至2019年7月举行的“青年化学家周期表”评选活动将产生118位青年化学家担当118个化学元素的代表。在已选出的代表中不乏中国代表,比如,华东师范大学姜雪峰教授是“S”元素的代言人,苏州大学刘庄教授是“Hg”元素的代言人,北京大学雷晓光教授是“N”元素的代言人,苏州大学王硕教授是“U”元素的代言人等。其他活动还有专门为中学生设计的元素周期表挑战赛、欧洲青年化学家“重新发现化学”网络视频竞赛等。欢迎关注与参与。
我国有个成语叫作“出神入化”,形容人在文学、艺术或技艺某方面的修行达到了高超绝妙之境界。在下曾改“出神入化”为“入化出神”,并书赠给了在北京大学化学系读书的年轻人,且附有如下文字:“化学乃变化之学,可化腐朽为神奇、点石成金,亦可点金成石、废利用害,全在人为。故入此门以求神通者,必也尚德之徒也。”意在鼓励人们热爱化学,因化学可以造福于人类。然化学之造福人类,依仗有德之士的实施;若被无德之人所掌握,难免成为害人之物。今天我们纪念IUPAC 100和IYPT,除了感恩化学对我们带来的好处,也不要忘了历史上有过使用化学武器的罪恶以及时下仍经常发生的不当使用化学品给地球生态环境和人类健康带来的危害。以史为鉴,让化学更好地服务于人类社会的福祉和可持续发展不仅是IUPAC新百年的光荣使命,也是全球化学工作者的共同使命和追求。