十一、鐳的母親
鐳不是一種元素麼？它怎麼會有母親的？
今年國際上最大的熱點，一個是伊朗核問題，一個是朝核問題。這兩個問題，都跟放射化學與核化學有著直接的關係。核化學和放射化學是化學當中很特別的兩個分支。說它們特別，是因為在這兩個分支所研究的現象中，原子這個化學的“基本單位”的原子核會發生變化。在這點上，它們和化學的其它分支有著根本的差別。但同時，由於它們研究的內容和手段都跟化學變化相關，它們又的的確確是化學的一部分。
核化學主要研究核性質、核結構、核轉變的規律以及核轉變的化學效應、奇特原子化學，同時還包括有關研究成果在各個領域的應用。放射化學主要研究放射性核素的製備、分離、純化、鑒定和它們在極低濃度時的化學狀態、核轉變產物的性質和行為，以及放射性核素在各學科領域中的應用等。兩者和核物理這“三兄弟”，在內容上既有區別卻又緊密地聯係和交織在一起。
這三兄弟的發展應該追溯到1896年放射性現象的發現。這一年，首先是倫琴發現 了放射性的一種表現形式：X射線。同年貝克勒爾研究 X光管的玻璃發生熒光的原因的時候，使用用硫酸鈾酰鉀晶體作熒光粉時，發現用黑紙包裹的感光板受不發光也不放電的鈾鹽作用而感光。經過研究貝克勒爾認為這是受鈾的作用引起的，並且把這種作用稱之為鈾光，從而發現了放射性現象。不過，它們的誕生，卻是在這“懷胎”之後兩年的事情了。1898年，法國化學家居裏夫婦為了尋找放射性的來源，研製了測量放射性的專門儀器，測量各種物質的放射性。在這個過程他們中發現有些鈾礦物及釷礦物的放射性反而比純鈾或純釷強，認為這隻能意味著在這些礦物中含有某種放射性很強的物質。他們應用化學分析分離原理結合放射性測量的新工作方法，相繼發現釙和鐳。釙和鐳的發現毫無疑義地證明了原子是可以變化的，核物理科學從此開始發展；對它們的性質、規律的研究意味著核化學已經正式開始，而這一過程中居裏夫婦使用的分離、檢測方法則是放射化學誕生的標誌。居裏夫婦一下子成為了三門科學的創始人，這在科學史上是僅此一例的事件。居裏夫婦也因此榮獲了1903年的諾貝爾物理獎。後來，居裏不幸死於車禍，居裏夫人繼續進行這方麵的研究，又獲得了諾貝爾化學獎。一人先後兩次分別獲得諾貝爾物理獎和化學獎，這也是罕見的例子。
著名的曼哈頓工程當中，為了提煉出足夠濃的鈾235，美國科學家采用化學方法將鈾轉變為常溫下是氣體狀態的六氟化鈾，利用鈾235與鈾238的原子質量差別，通過多次擴散把二者分離開來，耗資巨億。當年居裏夫婦分離釙和鐳的時候可沒有這麼多資金。幸好奧地利政府願意無償向他們提供鈾礦提煉出鈾之後的礦渣。他們也沒有昂貴的儀器設備，而是用一口大缸作為反應器，手工進行攪拌，從中提取那微量的放射性物質。足足花了3年，他們終於從幾十噸的鈾礦殘渣當中提取到了0.1克的鐳。這種研究條件之艱苦，付出的勞動之大，在科學史上同樣是罕見的。居裏夫人因此有“鐳的母親”之稱。
值得一提的是，隨著放射化學和核化學的發展，人類才終於補上了門捷列夫周期表上麵一個空缺了上百年的空位，在這裏放上了43號元素锝。原來锝的幾種同位素都是衰變很快的放射性元素，因此在地球上沒有大量穩定存在。锝的發現解開了長期困擾無機化學家的謎團，使得元素周期表終於完整。
今天的核化學和放射化學，除了原子彈這個最具有轟動效應，也最有害於人類的應用方麵外，在探傷、示蹤、考古、古生物、能源、環境、醫學等等許多方麵都有廣泛的用途。居裏夫人的貢獻也永載史冊。
十二、流動的晶體
如今的計算機顯示器市場，液晶顯示器正大行其道，搶占著顯像管顯示器的市場。便攜的計算器、MP3、CD、iPod、手機……的顯示器也都是液晶製品。城市裏的孩子，沒見過液晶的大概沒有幾個了。
不過，說到液晶的性質和故事，大多數人就並不了解了。
液晶的發現可以追溯到1854年。這一年，奧地利生物學家魯道夫在研究神經細胞的時候發現了溶致液晶的存在。但是熱致液晶的發現則是在1888年，奧地利植物學家萊尼茨爾在做加熱安息香酸膽石醇酯的實驗時的事情。他發現這種物質在145℃熔解後呈現混濁的糊狀，溫度達到179℃時突然成為透明的液體；同樣地，冷卻這種液體的時候，它會在179℃變為糊狀液體，到145℃以下才成為結晶。在他和德國物理學家奧圖·李曼的努力下，人類才開始了解液晶的性質。
原來，液晶，正如其名稱顯示的，是“液態的晶體”。它不是一種物質，而是一些物質的一種存在形態，是介於三維有序晶態與無序晶態之間的一種熱力學上穩定的中間態。它既具有液體的易流動性，又具有晶體的雙折射等各向異性的特征。處於液晶態的物質，其分子排列存在位置上的無序性，但在取向上仍有一維或二維的長程有序性，因此液晶又可稱為“位置無序晶體”或“取向有序液體”．液晶材料都是有機化合物，有小分子也有高分子，其數量已近萬種，通常將其分為二大類 ，熱致液晶和溶致液晶。現在所廣泛利用的液晶是熱致液晶，這種液晶在晶體加熱熔化形成各向同性的液體之前形成液晶相。
液晶最顯著的特征是其結構及性質的各向異性，並且其結構會隨外場（電、磁、熱、力等）的變化而變化，從而導致其各向異性性質的變化．它是一種幾乎完全透明的物質，同時呈現固體與液體的某些特征。有的像磁場中的金屬一樣，當受到外界電場影響時，其分子會產生精確的有序排列；如對分子的排列加以適當的控製，液晶分子將會允許光線穿透；光線穿透液晶的路徑可由構成它的分子排列來決定。現在廣泛應用的液晶顯示器正是人們利用這個原理製造出來的。有的液晶會因為溫度、壓力的改變而變色。人們利用這些液晶作出了液晶溫度傳感器、壓力傳感器等產品。
不過，盡管液晶有這些奇妙的特性，由於自然界的液晶態都不夠穩定，發現之後的100多年間，液晶並沒有得到什麼應用。1973年，英國化學家格雷發明了能長期穩定使用的聯苯係液晶材料，這一發明立刻改變了液晶的地位，各種液晶產品紛紛出籠，新的液晶材料也被不斷合成出來。
熱致液晶是由合成化學提供的，自然和化學脫不了幹係。另外一種液晶溶致液晶和化學的關係甚至還要更加密切。
溶致液晶和溶液的濃度、溶劑溶質的性質有關，最常見的肥皂水和合成洗滌用品就是溶致液晶。這種液晶的形成，是物理化學研究的一個課題。同時溶致液晶還廣泛存在於生物體內，對生命現象有著重大影響，尤其和高分子乃至超分子的關係密切，生物化學在這方麵的研究也正為人們矚目。現代納米化學還使用液晶作為模板，用來合成具有納米結構的材料。液晶油墨、液晶印刷術等等也都是溶致液晶的應用。
液晶在沉寂了100多年之後，現在正為人類發揮越來越大的作用。
化學對於人類生活的作用當然不止這些。善於觀察的人會發現，我們身邊還隱藏著無數打著化學的事物，許許多多的現象可以用化學解釋。隻要勤於觀察，善用大腦，你會收獲很多。