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以法國為名的化學元素

以法國為名的化學元素

以法國為名的化學元素

阿根廷的國名源自銀的化學元素名稱(拉丁文),但人家法國可是有兩個化學元素以它為名。

話說門得列夫於 1869 年發表元素週期表後,大膽推測凡是空格處,應該都有某種尚未發現的元素。1871 年,門得列夫明確預言鋁下方那一格的元素性質:原子量 68、密度 5.9 克/立方公分、熔點低、……等等,他還進一步指出可以透過光譜分析(註)來發現這個元素。

果然,四年之後,法國化學家德博坡東 (Paul Émile Lecoq de Boisbaudran) 對一塊閃鋅礦石進行光譜分析時,發現兩條從未見過的紫色譜線,代表其中含有未知元素。發現新元素當然是項重大成就,德博坡東決定將此榮耀歸給國家,於是將它命名為 gallium(鎵)。

鎵晶體 (gallium crystal)。圖片來源:Wikipedia

等等,這個字看起來跟法國一點關係都沒有啊?是這樣的,從現今法國、比利時,一直到北義大利這塊區域,原本住的是屬於凱爾特人 (Celt) 一支的高盧人 (Galli),因此這一帶從羅馬帝國時期就泛稱為「高盧」(Gallia)。

西元前 50 年,羅馬軍團征服此地,但四百年後,日耳曼部族因環境變遷與外來威脅等因素大舉往西歐遷徙,羅馬帝國無力抵抗,乾脆以夷制夷,讓日耳曼部族其中一支的法蘭克人 (Franks) 定居駐守邊境,幫忙抵禦外侮。羅馬帝國式微後,法蘭克人在五世紀末建立法蘭克王國,領土逐漸擴及整個高盧地區。不過到了西元 843 年,法蘭克王國分裂成三個王國,其中的西法蘭克王國後來變成法蘭西王國,也就是法國的前身。

這麼多年下來,法國這塊土地上的人民已混雜著高盧人、羅馬人、法蘭克人等不同種族的血統,不過單一民族國家的意識興起後,法國人常自認為高盧人。尤其 1870 年爆發普法戰爭,隔年法國因慘敗被迫割地賠款給普魯士後(都德著名的短篇小說《最後一課》,就是寫於 1873年,以阿爾薩斯省遭到割讓為背景),為了凝聚愛國意識,法國政府更以高盧做為法國人的民族認同,以與日耳曼民族區分。

化學家德博坡東便是在這樣的背景下,以法國的代名詞——高盧的拉丁文 Gallia,將發現的新元素命名為 gallium,為國家揚眉吐氣。不過由於他名字中的 “Lecoq” 是法文的雄雞之意 (Le coq),而雄雞的拉丁文剛好是”gallus”,於是就有人質疑他其實是在表彰自己;他最後不勝其擾,特地撰文加以否認。順帶一提,由於 gallus 的複數是 galli,恰恰跟高盧人同一個字,因此雄雞也成為法國的民族象徵,稱為「高盧雄雞」(Le Coq gaulois)。

法國化學家德博坡東 (Paul Émile Lecoq de Boisbaudran)。圖片來源:Wikipedia

德博坡東隨後成功提煉出鎵元素,卻發現密度只有 4.7 克/立方公分,與門得列夫預測的不符。門得列夫相當有信心自己不會有錯,於是寫信給德博坡東請他重做實驗,最後得出的數據果然一如門得列夫的預測,堪稱科學的一大勝利。

鎵元素在半導體元件上扮演相當重要的角色,砷化鎵因為具有高頻、低耗電、低雜訊又耐高溫等特性,目前除了用於手機、平板或Wi-Fi 6等通訊產品,也用於太陽能電池。而氮化鎵因功率、效能更高,已是所謂第三代半導體的關鍵材料之一。

除了鎵,還有另一個元素可就真的完全以法國來命名了,那就是鍅 (Francium),由居里夫人(或稱瑪麗·居里)的學生瑪格麗特·佩里 (Marguerite Catherine Perey) 於 1939 年發現。

鍅是最後一個在自然界中發現的元素,之後的新元素都是在實驗室中以人工製造出來的。由於鍅的半衰期很短,很快就衰變成其他元素,因此自然界中的含量非常少,比日本壓縮機還稀少,估計地球的地殼中,任何時候只有約 30 克的鍅(也有人估 340 ~ 550 克)。

法國有兩個化學元素以其為名,不過瑞典有個小村落更特別,有多達七個元素都是以這村落的名字命名,這就等以後再來介紹了。

註:不同元素有不同的電子數,依序分布於各個能階上。當吸收能量時(例如加熱),電子會躍遷到更高的能階,再回落到原來的能階,並以電磁波的形式出能量。電磁波就是一種光,不同能階間的能量差距都不同,所以每種元素加熱後會發出許多不同波長的光,就是它的獨特光譜。

參考資料:

  1. Gallium – Wikipedia
  2. Gaul – Wikipedia
  3. Francium – Wikipedia
  4. 誠心做法國人,祖先都變高盧人 (europechinese.blogspot.com)
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