漫谈元素命名

背景介绍

世界上万事万物都有自己的名字和称谓，化学元素也不例外。在化学的世界里，目前共有118种元素被发现，其中94种为自然元素，其余为人造元素。2015年，国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)宣布第113、115、117、118号元素存在，元素周期表加入了4个新元素。2017年，我国正式向社会发布113号（Nh）、115号（Mc）、117号（Ts）、118号（Og）元素中文名称，分别为“鉨”、“镆”[1]。至此，元素周期内的116种元素有了英文和中文命名，仅有两种元素（110 号元素Ds和111号元素Rg）没有中文命名。

元素的命名始于十九世纪初，在那个时候，越来越多元素被科学家们发现。然而，随着各国科学家的交流日益增加，科学家们意识到有必要使用统一的标准对化学元素进行命名。瑞典化学家永斯·雅各布·贝采利乌斯（图1）在一八二六年，他以拉丁文定下各种原子的符号，并且排出原子量表，这是最早的周期表。从此，元素命名结束了混乱的现状，开始了新的篇章。

图1 瑞典化学家永斯·雅各布·贝采利乌斯 (1779-1848)，图源自网络。

正文内容

化学元素的拉丁文名称，在命名时都有一定的规则与含义，大致可以分为四类：1）为了纪念发现地、发现者祖国、或是科学家；2）借用星宿名称或者神话人物名称；3）表示元素的某一个特性；4）根据元素发现中的关键自然物质。分门别类归纳这些化学元素的名称，也是颇有趣味之事。以下根据拉丁文命名规则对化学元素周期表里的118种元素进行了分门别类进行介绍。

——纪念  纪念类命名规则所占据的元素数量最多，有45种，见表一，尤其是在元素周期表第95号Am（镅）以后的所有元素均为此类命名规则。其中，以纪念国家的有法国、德国、俄罗斯、波兰、日本等国家。其中，最耳熟能详的就是居里夫妇发现的84号元素Po（钋），这是为了他纪念居里夫人的祖国波兰。纪念的科学家有杉马尔斯基（Sm）、加多林（Gd）、居里夫妇（Cm）、爱因斯坦（Es）、费米（Fm）、门捷列夫（Md）、诺贝尔（No）、劳伦斯（Lr）、卢瑟福（Rf）、西伯格（Sg）、波尔（Bh）、伦琴（Rg）、哥白尼（Cn）、奥加涅西安（Og），如图2，可谓是人类群星闪耀时。

表一 纪念类命名规则元素[2-3]

图2 a) 阿尔伯特·爱因斯坦 （1879—1955）（99号元素 Es）；b) 恩里科·费米 （1901—1954）（100号元素 Fm）；c) 德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫 （1834—1907）（101号元素 Md）；d) 阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔 （1833—1896）（102号元素 No）；e) 欧内斯特·卢瑟福 （1871—1937）（104号元素 Rf）；d) 尼尔斯·玻尔（1885年—1962）（107号元素 Bh），图源自网络。

——借用  纪念类命名规则所的元素有13种，见表二，是占据数量最少的分类。其分类主要是借用星球名称和神话人物的名称，这也衍生出了一些浪漫主义气息。例如，第73号元素钷（Pm）来自于希腊神话普罗米修斯，是一种人造元素，就象征着普罗米修斯将火种传给了人类，其中文名钷谐音火炬的炬，真可谓是颇具浪漫主义。另外，73号（Ta）钽和41号（Nb）铌具有父女羁绊，其化学性质相似，分别为希腊神话中的Tantalus和其女儿Niobe命名。其中，34号元素Se（Selene 月亮女生）与52号元素Te （Tellus大地女神）也是存在羁绊的两个元素命名，其在元素周期表相邻两行，正如同地球与月球的邻居关系。如图三，太阳系九大行星（目前为八大行星，冥王星被排出行星行列）有3个存在于元素命名中。

表二 纪念类命名规则元素[2]

图3 太阳系行星图，其中天王星Uranus （92号元素U）、海王星Neptune（93号元素Np）、冥王星Pluto（94号元素Pu）在元素命名中被纪念，图源自网络。

——特性  特性类命名规则所占据的元素数量也非常多，也有41种。这些特性常在元素的发现过程中被认知，一部分是元素的化合物颜色，如图4，17号Cl（氯气为黄绿色）、53号元素I（单质碘为紫色）等；其中一部分源自于元素的谱线颜色，如37号元素Rb（暗红色）、49号元素In（靛紫色）、55号元素Cs（天蓝色）和81号元素Tl（翠绿色）等。另一方面，可以发现一个有趣的现象，稀有气体元素中除了He与人造元素Og外，其余的Ne、Ar、Xe、Ra元素均为特性类别；VII族中除了人造元素Ts外，其余的F、Cl、Br、I、At均为特性类别；同一组的命名方式几乎相同，这是其他命名类别中式没有的现象。

表三 特性类命名规则元素[2]

——物质  物质类命名规则的元素共计有19种，相对较少。并且，这部分的命名元素几乎集中在元素周期表靠前的部分，前二十位元素中占据了13种。在元素发现过程中，一些元素常常是从一些矿物中分离得到的，因此也就会以该矿物的名称来命名，如4号元素Be （绿柱石）、25号元素Mn（软锰矿）、40号元素Zr（锆土）、48号元素Cd（锌矿石）等。

表四 来源类命名规则元素[2]

图5 a) 绿柱石中发现Be；b) 软锰矿中发现Mn；c) 锆土中发现Zr；d) 锌矿中发现Cd；，图源自网络。

——中文命名规则  中文元素命名来源于化学启蒙大师—徐寿（图6），其翻译作品《化学鉴原》一书中，涉及63个化学元素，其中31个沿用至今[4]。主要采用三种命名方法[5]：1）沿用古称，即古代中国人发现的元素，例如硼、硫、金、银、铁、铜、锡、汞、铅等；2）借用古字，即古字新用，字的本意与化学元素无关，例如钠、铝、硅、磷等，其中许多元素命名都来自于明朝宗室家谱，如汞、锂、钾等；3）新造字，如锰、镁等。这种方式沿用至今，是最常用的，后面发现的元素几乎都是新造字，例如锝、镥、镅等。新造字主要遵循两点规则：1）应该尽量采用左右结构、左形右声的形声字，后于1932年正式制定为“元素命名规则”；2）这些中文命名，偏旁部首能显示其一定的性质，如钅字部元素均为金属元素，以非金属元素单质在常温下的固、液、气状态分别以石字部、氵/水部和气字部来区分[6]。据当前统计，元素周期表中，气字部元素有13个，石字部元素有10个，仅有2个为氵/水部元素（溴和汞），其余均为钅字部元素。

图6 徐寿（1818—1884），图源自网络。

结束语

图7为笔者根据元素的拉丁文名命名规则（纪念、借用、特性和物质）对元素周期表进行颜色区分，可以看到其分类结果呈现犬牙交错的情形。元素的命名所呈现的浪漫与严谨，是科学与艺术碰撞的火花，每个元素名称的背后都有着科学的验证与哲学的思考，是一次完美的跨学科交融案例。正如在2020年春节期间走红的化学元素对联：Ag Zn Na F Ga Hf Mg 银锌钠氟镓铪镁（迎新纳福家和美）, Re Sg Tc Au As Sc Ti 铼?[h1] 锝金砷钪钛（来喜得金身康泰）。如此化学，怎能不爱!

图7 根据元素的拉丁文名命名规则分类的元素周期表。