元素周期表18族元素的名稱演變

才磊

摘要：簡(jiǎn)述了元素周期表18族元素的發(fā)現(xiàn)歷史，以及隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)18族元素認(rèn)識(shí)的不斷深入，從而其名稱發(fā)生的演變，并以此為例，提出科技名詞的規(guī)范和推廣中應(yīng)注意的一些問題。

關(guān)鍵詞：元素周期表，18族，惰性氣體，稀有氣體

中圖分類號(hào)：N04；O612文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-8578（2015）03-0035-04

Abstract： This paper briefly presents the discovery of group 18 elements in “Periodic Table of Elements”. With the development of science and technology and deeper understanding on these elements， names of group 18 elements have been changed from time to time. Based on this example， we think that some problems should be noticed in the standardization and promotion of the scientific terms .

Keywords： periodic table of elements， group 18， inert gas， rare gas

18世紀(jì)法國(guó)著名化學(xué)家拉瓦錫（A.L. Lavoisier）說過：“統(tǒng)一命名是簡(jiǎn)化科學(xué)研究的唯一方法?！盵1]只有使用專業(yè)詞語才能正確地表達(dá)科學(xué)思想，只有實(shí)現(xiàn)術(shù)語規(guī)范化才能更好地推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

元素周期表中第18列元素氦、氖、氬、氪、氙、氡位于元素周期表的最右邊，它是周期表中最晚建立的一個(gè)族，卻又是曾用名最多的一個(gè)族。筆者擬對(duì)元素周期表18族元素的名稱演變進(jìn)行梳理，并探討科技術(shù)語的規(guī)范與推廣過程中應(yīng)注意的一些問題。

一18族元素的發(fā)現(xiàn)及其定名

18族元素名稱眾多，英文名稱有rare gas、noble gas、inert gas、group 0、group 18、groupⅧA、group 8a、helium family，相應(yīng)地中文名稱有稀有氣體、貴重氣體、貴族氣體、貴氣體、高貴氣體、惰性氣體、鈍氣、0族、18族、ⅧA 族、8a族、氦族等。

氬是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的18族元素。1894年，英國(guó)物理學(xué)家瑞利（L. J. W. Rayleigh）和英國(guó)化學(xué)家拉姆齊（W. Ramsay）通過化學(xué)分析和光譜分析，從大氣中發(fā)現(xiàn)了它。1895年1月31日，他們?cè)趥惗鼗始覍W(xué)會(huì)的會(huì)議上公開發(fā)布了該元素[2]。瑞利把這個(gè)氣體命名為argon，因?yàn)樵跍y(cè)定元素性質(zhì)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)此氣體是完全惰性的。在希臘文中，“a”表示“不”，“ergon”表示“工作”，argon就是“不工作”“懶惰”的意思，這也就是18族元素非系統(tǒng)命名“惰性氣體”的由來。1907年，清朝學(xué)部審定公布的《化學(xué)語匯》將此元素的中文定名為氬[3]，并沿用至今。

氬元素的發(fā)現(xiàn)，引起了物理學(xué)家和化學(xué)家的廣泛爭(zhēng)論，因?yàn)槿绻撛厥菃钨|(zhì)分子，則它在當(dāng)時(shí)已經(jīng)被認(rèn)可的元素周期表中無處可放。

1968年8月，法國(guó)天文學(xué)家詹森（P.J.C.Janssen）在印度觀測(cè)日全食時(shí)，發(fā)現(xiàn)一條新的黃色譜線，它不存在于地球已發(fā)現(xiàn)的元素中。同年，英國(guó)天文學(xué)家洛克耶（J.N.Lockyer）也在太陽光譜中觀測(cè)到同樣的譜線，他認(rèn)為此元素只存在于太陽中，并不存在于地球中，并把這種新元素命名為helium， 源自于希臘文helios（太陽）。這是第一個(gè)在地球以外宇宙中發(fā)現(xiàn)的元素。1895年，拉姆齊和他的助手、后來成為英國(guó)化學(xué)家的特拉弗斯（M. W. Travers）將釔鈾礦用酸處理，分離出一種新的氣體，經(jīng)光譜學(xué)家克魯克斯（W. Crookes）鑒定，就是元素氦。這樣，氦在地球上被發(fā)現(xiàn)了。1907年，清朝學(xué)部審定公布的《化學(xué)語匯》將此元素的中文定名為氦[3]，并沿用至今。

氦、氬兩個(gè)新元素的發(fā)現(xiàn)，對(duì)元素周期表產(chǎn)生了極大的威脅，如果門捷列夫的周期表不能很好地接納它們，不管此前元素周期表有多么成功的預(yù)言，都將面臨崩潰。

1894年5月24日，拉姆齊在給瑞利的信中建議在元素周期表中列入一新的元素族，暫時(shí)讓氦和氬做這一族元素的代表[4]。為驗(yàn)證他的設(shè)想，拉姆齊進(jìn)行了無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)。

1898年5月，拉姆齊和特拉弗斯在液態(tài)空氣的幾乎所有成分都蒸發(fā)后留下的殘液中發(fā)現(xiàn)除氬外，還有一新氣體元素，拉姆齊把它叫作krypton，源于希臘文krptos，意思是“隱藏”。1907年，清朝學(xué)部審定公布的《化學(xué)語匯》將此元素的中文定名為氪[3]，并沿用至今。

1898年6月，拉姆齊和特拉弗斯分流液態(tài)空氣，用光譜法發(fā)現(xiàn)了空氣中含有的又一新的氣體，拉姆齊建議其英文名為neon，源自希臘語neos，即“新”的意思。1933年，國(guó)立編譯館公布的《化學(xué)名詞原則》將此元素的中文定名為氖[5]，并沿用至今。

1898年7月，借助于新式空氣液化設(shè)備，拉姆齊和特拉弗斯獲得了大量的氪和氖，經(jīng)過反復(fù)液化、揮發(fā)，從其中又分離出一種新的氣體，拉姆齊建議其英文名為xenon，源自希臘語xenos，即“奇異”之意。1933年，國(guó)立編譯館公布的《化學(xué)名詞原則》將此元素的中文定名為氙[5]，并沿用至今。

1900年，盧瑟福（R.Rutherford）、索第（F.Soddy）、拉姆齊共同合作，發(fā)現(xiàn)放射性新元素。1923年，國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）公布其正式英文名稱為radon，因其是從鐳射氣衍射而來。1937年，教育部對(duì)《化學(xué)命名原則》進(jìn)行修訂，確立此元素的中文定名為氡[6]，并沿用至今。endprint

1902年，門捷列夫同意把氦、氖、氬、氪、氙、氡單獨(dú)作為新的一族，放在周期表的最右邊，這樣每一周期也將增加一個(gè)該族的元素[7]。

1904年，拉姆齊成為因發(fā)現(xiàn)元素而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的第一人。

氦、氖、氬、氪、氙、氡的發(fā)現(xiàn)，是近代化學(xué)發(fā)展史的大事，元素周期表成功地接受了它們，元素周期表經(jīng)歷住了嚴(yán)峻考驗(yàn)而劫后余生，這對(duì)元素周期表不但沒有絲毫損害，反而使之更加可靠。它們充實(shí)和豐富了元素周期表，給我們描繪了一幅元素世界相互聯(lián)系、相互交織、無比生動(dòng)活潑的自然圖景。

二18族元素的國(guó)際系統(tǒng)命名和非系統(tǒng)命名的演變

元素周期表的形式以長(zhǎng)式周期表最為通用，關(guān)于其族的國(guó)際系統(tǒng)命名法，歐洲和美國(guó)曾有所不同，因此氦、氖、氬、氪、氙、氡所在的族有0族、ⅧA 族、8a族等多種稱謂。1988年，IUPAC在組織專家進(jìn)行多次討論的基礎(chǔ)上，通過了18族標(biāo)法的建議，此建議在《純粹與應(yīng)用化學(xué)》雜志上發(fā)表[8]，并引入《無機(jī)化學(xué)命名法》紅皮書1990年版附錄[9]，由此該族按照國(guó)際系統(tǒng)命名法應(yīng)稱為18族。

氦、氖、氬、氪、氙、氡元素是一類比較特殊的物質(zhì)，在常溫常壓下，它們是無色無味的單原子氣體。由于一般的化學(xué)反應(yīng)通常只有價(jià)電子參與化學(xué)鍵，而這些元素的價(jià)電子層已滿，具有八隅體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，很難形成化學(xué)鍵，也極難得到或失去電子，造成它們性質(zhì)不活潑，非常穩(wěn)定，極少進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，因而視其化合價(jià)為0。所以在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，它們被排斥在元素周期表主、副族以外，稱為0族。

1894年氦被發(fā)現(xiàn)，至1900年氡被發(fā)現(xiàn)，乃至之后半個(gè)世紀(jì)里，科學(xué)家們都沒有發(fā)現(xiàn)或合成出它們的任何一種物質(zhì)。由此，18族元素的非系統(tǒng)命名一直被稱為noble gas，其源自德語的Edelgas（即貴重、稀有之意），是由雨果·埃德曼（H. W. T. Erdmann）于1898年所定名?！皀oble”與黃金等的“貴金屬”類似，表示它們不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[10]。中文定名惰性氣體較為普遍，也有高貴氣體、貴重氣體、貴族氣體、貴氣體、鈍氣等叫法。

1962年，加拿大化學(xué)家巴特萊特（N. Bartlett）將氙和六氟化鉑在室溫下直接反應(yīng)，生成了第一個(gè)真正的含有化學(xué)鍵的18族元素的化合物FXe+[Pt2Fu]-。 [11]隨后不久在同年內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)了氙的一系列氟化物和氟氧化物。至目前為止，不僅又發(fā)現(xiàn)了氪與氡的化合物，而且還發(fā)現(xiàn)氙竟然具有+2、+4、+6、+8多種氧化態(tài)。這樣，0族的帽子不摘自掉。

18族元素的化合物的誕生，打破了人們認(rèn)為它們“惰性”的看法，從此結(jié)束了持續(xù)70年之久的“惰性氣體”不能形成熱力學(xué)穩(wěn)定的化合物的結(jié)論?！岸瓒欢琛保@是客觀自然事物的必然辯證發(fā)展，惰性氣體的稱謂顯然已不再符合這些元素的內(nèi)涵。

氦、氖、氬、氪、氙、氡元素在地殼的平均含量分別為：8×10-8g·kg-1， 0.005mg·kg-1， 3.5mg·kg-1，0.1μg·kg-1， 約30ng·kg-1， 4×10-16g·kg-1。[12]由此可以看出它們?cè)诘厍蛏系暮亢苌?，因?8族元素的非系統(tǒng)命名法由noble gas改為rare gas。1991年，全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布的《化學(xué)名詞》將rare gas確定為稀有氣體[13]。

但到目前為止，18族元素的中文名稱還是沒有完全統(tǒng)一。高教出版社出版的初、高中的《化學(xué)》教材中的元素周期表，第18族元素仍被稱為0族，不知這是由于教材改動(dòng)涉及中、高考的學(xué)生人數(shù)數(shù)量巨大，困難重重，還是為了突出講述18族元素的化合價(jià)為0，抑或其他原因，不得而知，但0族的叫法，正如以上所述，已不能正確地反映18族元素的性質(zhì)，不應(yīng)再被使用。

不僅如此，在專業(yè)的科技文獻(xiàn)查詢網(wǎng)站如中國(guó)知網(wǎng)，惰性氣體比稀有氣體的使用比例要大得多，查詢結(jié)果見表1。這表明，不僅在教育界，在學(xué)術(shù)界內(nèi)也仍然在廣泛使用惰性氣體這一術(shù)語。

三從18族元素的名稱演變看術(shù)語的規(guī)范與推廣

科技術(shù)語發(fā)展的過程當(dāng)中，始終受兩方面因素的影響：一方面是人們已經(jīng)習(xí)慣的術(shù)語；另一方面隨著人類知識(shí)的不斷積累，術(shù)語在不斷創(chuàng)新。第一種傾向表現(xiàn)在，一些存活幾十年或更長(zhǎng)時(shí)間的術(shù)語，盡管它們反映出的認(rèn)知水平已經(jīng)大大落后于現(xiàn)代科學(xué)的觀念，但仍然被廣泛地使用，人們并不想或還不知道或不習(xí)慣于用新的術(shù)語去代替它們。在全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布的其他學(xué)科，尤其是應(yīng)用學(xué)科的復(fù)合術(shù)語中也在使用惰性氣體這一術(shù)語：如“惰性氣體防滅火”“鎢極惰性氣體保護(hù)弧焊機(jī)”“惰性氣體發(fā)生裝置”等，究其原因，一是惰性氣體確實(shí)反映了18族元素的特性，即便是現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了它們的“惰而不惰”，畢竟相對(duì)其他元素它們的自身結(jié)構(gòu)也是具有相對(duì)惰性的特性，因此其他學(xué)科的專家還是習(xí)慣沿用惰性氣體這一術(shù)語。

18族元素的名稱，從發(fā)現(xiàn)到之后長(zhǎng)達(dá)一百多年人們對(duì)它們不斷地探索的過程中，不斷地在改變。從中可看出：術(shù)語是人類科學(xué)知識(shí)的語言投射。“惰性氣體”這一術(shù)語一開始就不是一個(gè)原始術(shù)語，而是以一個(gè)準(zhǔn)術(shù)語出現(xiàn)，它是隨著科學(xué)發(fā)展而產(chǎn)生的概念的名稱，還在化學(xué)專業(yè)詞語中站住了腳， 并進(jìn)入化學(xué)術(shù)語體系之中，而且被普遍接受，因而具有一定的穩(wěn)定性。但是其穩(wěn)定性也在實(shí)際運(yùn)用中阻礙了新的、更準(zhǔn)確的術(shù)語“稀有氣體”的使用。

對(duì)于像化學(xué)一類的成熟學(xué)科，隨著科技的進(jìn)步，其術(shù)語也會(huì)有一些改變，包括因內(nèi)涵的改變而術(shù)語名稱發(fā)生變化，或術(shù)語名稱不變但其內(nèi)涵發(fā)生了改變。如何及時(shí)使廣大的科技工作者乃至大眾了解、使用規(guī)范名詞，如何讓人們了解并接受修改后的概念，以進(jìn)一步促進(jìn)科技的發(fā)展，是一個(gè)非常艱巨的任務(wù)。

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)以史無前例的速度發(fā)展與傳播， 科技術(shù)語的形成周期越來越短， 科技術(shù)語的數(shù)量呈爆炸式增加，不少新術(shù)語都是臨時(shí)或者快速產(chǎn)生的， 它們可能會(huì)成為永久的術(shù)語固定下來， 也可能很快消失。如不對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，在信息激增的今天很容易陷入無序泛濫狀態(tài)。因此，建立怎樣的機(jī)制即制定怎樣的術(shù)語政策，從而關(guān)注專業(yè)術(shù)語的發(fā)生、發(fā)展，進(jìn)而正確地使用，也是一重要的課題。endprint

惰性氣體與稀有氣體這兩個(gè)術(shù)語的爭(zhēng)奪之戰(zhàn)，從另外一方面可以看出，在進(jìn)行術(shù)語規(guī)范時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意以下兩個(gè)問題：

1.由于術(shù)語的穩(wěn)定性與標(biāo)準(zhǔn)化的可行性還取決于使用者的人數(shù)和范圍的大小，使用者的范圍越廣，術(shù)語的歷史越久，克服使用慣性的難度就越大。因此在進(jìn)行學(xué)科術(shù)語的修訂過程中，除非因科學(xué)性錯(cuò)誤而使定名必須更改（如上文所述的“惰性氣體”改為“稀有氣體”），對(duì)于沒有科學(xué)性錯(cuò)誤的術(shù)語，建議盡量不要重新定名，以免帶來更多的混亂。

2.任何科技術(shù)語都會(huì)帶有它誕生年代認(rèn)識(shí)水平的痕跡，隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，有些術(shù)語亙古久遠(yuǎn)，有些術(shù)語則與時(shí)俱逝，走向消亡。對(duì)于在新術(shù)語產(chǎn)生期出現(xiàn)的一義多詞，可酌情不予保留記錄，但對(duì)于曾經(jīng)被使用，并具有一段生命周期的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)采取措施，將其保留，否則，在后人研讀前人書卷的時(shí)候，可能因不知其所以然而遇到較大的困難。

參考文獻(xiàn)

[1] 閆沐新，郭玉梅.法國(guó)的現(xiàn)代術(shù)語學(xué)研究[J]. 術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化與信息技術(shù)，2010（4）：4-5.

[2] Rayleigh L， Ramsay W . Argon， a New Constituent of the Atmosphere[R]. Proceedings of the Royal Society of London， 1894-1895， 57 （1）： 265-287.

[3] 學(xué)部審定科. 化學(xué)語匯[M].上海： 上海商務(wù)印書館， 1908：1-28.

[4] 凌永樂.化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)[M]. 3版.北京：商務(wù)印書館，2014： 181.

[5] 國(guó)立編譯館. 化學(xué)命名原則[M].南京： 國(guó)立編譯館， 1933：2-6.

[6] 化學(xué)名詞審查委員會(huì)會(huì)議大事記[J].化學(xué)通訊， 1937，19-24.

[7] Scerri E R.什么是門捷列夫？：元素周期表的故事，意義，哲理[M]. 大連理工大學(xué)國(guó)家基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)基地，譯.大連：大連理工大學(xué)出版社， 2012： 178.

[8] Fluck E ， New Notations in the Periode Table[J]. Pure & Appl.Chem， 1988， 60：431.

[9] Leigh G J. Nomenclature of Inorganic Chemistry： Recommendations 1990[R]. Blackwell Science， 1990.

[10] Edward R. Noble gases[J]. Science， 1901， 13： 268-270.

[11] Bartlett N. Xenon hexafluoroplatinate （V） Xe+[PtF6]–[J]. Proceedings of the Chemical Society （London： Chemical Society），1962 （6）： 218.

[12] 周公度，葉曾憲，吳念祖.化學(xué)元素綜論[M].北京：科學(xué)出版社，2012：7-279.

[13] 化學(xué)名詞審定委員會(huì).化學(xué)名詞[M].北京：科學(xué)出版社，1991：1.endprint