元素家族-連載158

最新 06-19

上期的內容挑戰，來不來？

大家還記得一代宗師貝采尼烏斯嗎？還記得錳元素的發現者加恩嗎？話說他們曾經聯袂開辦了一家硫酸廠，他們用的是鉛室法，來自瑞典中部法倫地區的黃鐵礦（二硫化亞鐵）似乎不純，導致鉛室底部出現了一種紅色粉末，嚴重影響了生產效率。一開始他們以為是氧化汞，後來又以為是砷的化合物。當他們將這種紅色粉末點燃，出現了天藍色火焰，伴隨著很強烈的大蒜氣味，這種古怪的氣味很明顯不是砷的味道，反而跟剛發現的碲元素比較相似。可是，老貝和加恩早已把法倫地區的礦石研究的體無完膚了，從來沒有發現有碲的身影，老貝只好把這種紅色粉末重新分析了一遍，斷定這種新物質絕不是碲，而是一種與碲類似的新元素。由於碲元素的名字來自拉丁文「地球」，他用希臘文Selene（月亮）來命名這種新元素——Selenium，翻譯成中文就是硒。

【老貝和加恩，聯袂出演。】

可能是老貝還有更重要的事情，更有可能是硒化合物的氣味實在太「過癮」了，他將對硒元素的研究交給了各位學生。在元素周期表裡，硒是硫的小弟，硫化合物的味道已經夠「臭名昭著」了，硒還要更勝一籌，老貝本人就經受過硒化氫的「洗禮」，他事後這樣回憶到：「我確信，所有人在經受這種氣體之後，都會終生不忘。」後來老貝的愛徒維勒發明了乙硒醇，他用「地獄」和「惡魔」來形容這貨的氣味。

後來傳說一位英國劍橋大學的科學家為了合成甲基乙基硒，整個實驗室都過來提意見勸說他停止這個項目，他只好將他的實驗搬到天台上，以求通風。結果氣味竟然擴散到整個劍橋，引起全校騷動，甚至影響了當時達爾文誕生一百周年紀念會的召開。

【硒的兩種同素異形體：灰硒和無定型態的紅硒。】

真心不知道這麼臭的玩意是怎麼被稱為「月亮元素」的，好在後來，這種臭元素還是找到了很好的用途。1873年，英國工程師史密斯發現灰色單質硒的介電常數跟環境的背景光有關。德國人西門子根據這條線索，發明了硒光電池，這種電池太神奇了，它產生的電流竟然和背景光強變化率成正比。

【發明硒光電池的西門子。】

1879年，貝爾就是用這種硒光電池，發明了光線電話機。

【貝爾發明的光線電話機。】

這種神奇的現象還被用於曝光計等類似的器件的設計里，硒的半導體性能還被用於更多的電子元器件中。硒整流器從1930年開始取代之前的氧化銅整流器，一直到1970年代以後，才慢慢被更廉價、效率更高的硅整流器取代。

但現在我們身邊還是能看到很多硒的影子，比如激光印表機里的硒鼓，就是用硒做光敏材料。印表機首先給硒板充電，使之帶上靜電，再用不同光強的光線照射並穿過印刷頁，光線強的地方會產生更多的相反電荷，跟原來的靜電中和，形成較淺的圖案；相反，光線弱的地方就形成了較深的圖案。

雖然現在已經有基於硅材料的陶瓷鼓取代硒鼓，但硒元素已經成為商品名而被打上了烙印。

【印表機的墨盒。】

20世紀中葉，一位叫施瓦茨的生物學家在研究防治肝壞死的辦法，他通過大量的試驗發現，有幾種因素可以有效的保護肝臟：含硫氨基酸、維生素E和第三種未知因素。在他鑒定這種未知因素的過程中，他發現實驗室里總是有類似大蒜的難聞氣味。在跟同事聊天的時候，一位同事提及這種氣味很像吃了高硒飼料牛呼出的氣味，有心的施瓦茨馬上往這個方向去研究，果然這第三種未知因素里有含硒物質的身影，他得出結論：缺硒可以導致肝壞死。

【缺硒對肝臟有害，稻米和堅果是良好的補硒食物。】

貌似缺硒遠不止對肝臟有傷害。我國黑龍江省有一個克山縣，這裡的很多居民被心臟功能不全所困擾，這種奇怪的病被稱為「克山病」。經研究發現，克山病是由於當地缺硒。

相反，對比中國一些著名的長壽之地，比如江蘇啟東、湖北恩施、安徽石台、廣西巴馬，卻恰好都是富硒的區域。硒元素竟然這麼神奇，竟然是讓人長壽的活性元素！

【硒和長壽的故事正變成商業炒作，後面我們提到，沒必要針對性的補硒。】

要搞清楚這個道理，我們得回顧一下氧元素的橋段，裡面提到距今35億年前，已經有可以產生光合作用的生命了，但是一直過了10億年，才讓空氣中的氧氣含量有顯著提升。這10億年間究竟發生了什麼呢？

我們知道，對最早的厭氧型生命來說，氧氣就是毒劑。這十億年間，氧氣含量稍有提升，就會死去一大批會光合作用的厭氧型生命，所以氧氣含量一直提升不上去。但是到了大約30億年前，突然有了變化，一種含硒的蛋白質——谷胱甘肽過氧化物酶出現了，這種蛋白質具有很好的抗氧化性，生命終於進化出可以抵禦氧氣的防護盾牌，新一代生命才可能度過「大氧化」時代，現在地球上多姿多彩的生命都得感謝硒元素為我們鑄就的這幅盾牌。

【牛的谷胱甘肽過氧化物酶結構。哺乳動物中，大多數這種酶都是含硒的。】

人不過是一種高級生命，每時每刻，我們都依靠氧氣氧化身體里的有機物得到能量，這就是新陳代謝，但同時產生的很多氧化性物質對人體來說就是垃圾。心臟是人體最辛勞的器官，沒有之一。不管是我們靜坐還是睡眠，我們的發動機——心臟都一如既往的跳動著。也正因此，最為疲勞的心肌里氧化性物質也是最多的，如果沒有足夠的抗氧化性物質去抵禦它們，心肌就會勞損。

正因如此，硒又是非常關鍵的微量元素，一個成年人每天需要補充50微克的硒。當然補硒也要注意方式方法，水果和堅果中的硒元素含量較高，是理想的補硒食品。但在一般的非缺硒地區，沒有必要刻意補硒，只要每天合理膳食就可以攝取足夠的硒元素，我們中國人常吃的稻米就是一種富硒食物。回想起本篇開始提到硒化合物那難聞的味道，我們想也不想就知道，過量的硒對人體是有害的。