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从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年

作为地球上的稀散元素,硒不但对动植物尤其是人类产生重要影响外,还在现代工业领域大显身手。硒是优良的光电和半导体材料,大量应用在光电管、激光器、镇流器的制造和无线电传真、电视技术上,与人类的生活息息相关。

八十年代以来,由于科技的进步,硒鼓原材由硒改为有机光导材料,这样既减少了成本,又让污染变小,所以很受市场欢迎。虽然硒鼓里没有硒或含极少量的硒,但市民都习以为常,还是叫感光鼓为“硒鼓”,沿用至今。

直到1837年1月23日,贝采里乌斯68岁生日那天,他收到一份特殊的贺礼,是学生维勒寄来的一封信。信内容很短:“今天,您的一个孙子,也是硒的孩子——乙硒醇已经来到世界。”

虽然施瓦茨的结论成为硒元素研究的重大突破,在硒研究史上有着里程碑的意义,但由于战争频发等原因,他撰写的关于硒与人体健康的论文直到1957年才发表。

施瓦茨最先发现引起德国病人肝脏坏死的主要原因是人体缺乏蛋白质,后来弄清病毒性肝炎和肝硬化患者的血清里硒的浓度(即血硒)比正常人低很多。

从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年克山病研究室的工作人员给食盐加硒(图片来源:新闻网)

1957年5月17日,美国生物化学家克劳斯·施瓦茨发表了一篇十余年前撰写的论文,论文主题为:硒是营养性肝坏死的重要保护因子。

这种病因十多年前在黑龙江克山县被首次发现而得名。作为病因不明的心肌病,克山病的症状主要表现为心肌的坏死、修复等改变,一直没找到治病的方法。

从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年英国剑桥大学(图片来源:新浪网)

4、 论文《我国硒研究成果荣获“施瓦茨奖”》, 《地方病通讯》1984年03期。

3、 论文《为硒科学做出贡献的人们》,《科学养生》2016年12期。

1817年夏,在瑞典南部的一栋小洋楼里,瑞典化学家永斯·雅各布·贝采利乌斯听到助手报告的一则消息后,立即中断手中的铅室实验,走到窗前,喃喃自语。

瑞德没有放弃,他又把实验阵地移到远离市区的沼泽地边。虽然不会影响别人,但很快就遇到了新的麻烦:实验中硒化物的气味招来了“臭味相投”的蚊虫 ,瑞德被咬得全身是包!

近年来硒广受世人关注,含硒的食品、保健品纷纷上市,比如富硒茶、富硒蛋、富硒米等,让人目不暇接。各种媒体的宣传报道也声称,硒是人体必需的营养元素,补硒不容忽视。

道尔顿提出原子论后,贝采利乌斯花十几年时间,在其简陋的实验室里,先后对两千多种物质进行精确分析,为原子论的确立提供了丰富的实验数据。

如果用“臭名昭著”来形容硫化氢的气味,那硒化物的气味不但是“臭名昭著”的若干倍,且这种气味极易附在衣服、毛发和皮肤上,让人感到恶心。

贝采里乌斯不但是当时知名的科学家,还是一流的教育家,欧洲各国的化学工作者都以到他的实验室学习和工作为荣。学生自然不少,维勒、李比希、杜马等化学家都是他的学生。

1、 论文《神秘的“克山病”》,见“聚文荟”网站。

若干年后西学东渐,中国科学家引入化学周期表,将“Se”译作“硒”沿用至今。

那么硒到底是什么元素?硒又有哪些用途?要弄清楚这些,我们须从它的发现之旅说起。追本溯源,从首次实验到各类硒产品在不同领域的广泛应用,科学家们前赴后继,花了整整200年!

有害之处在于,过量摄于硒会导致人体中毒,临床症状为头疼、丧失嗅觉、神经过敏等。

正如贝采里乌斯所料,硒化物的研究遇到空前的困难,一度处于停滞的状态。原来,硒化物含强酸性,比硫化氢大2000倍,这种酸性具体在实验中,就是对鼻粘膜的特殊刺激作用。

原来,硒直接参加人体里酶的代谢,缺硒可引起许多营养缺乏病的发生,致使肿瘤和心血管病发病率提高。与心血管病有关的微量元素除了钒、铬外,最主要的就是硒。

信中维勒把硒比作恩师贝采里乌斯的儿子,把乙硒醇比作硒的儿子。乙硒醇是硒化物的代表,硒的第二个同系物。有趣的是,乙硒醇正是维勒的学生,也就是贝采里乌斯的徒孙C·西蒙制备出来的。

因为碲单质是白色粉末,其化合物也没有臭味。硫粉是淡黄色的,其代表化合物硫化氢低浓度时有臭鸡蛋气味,不是腐烂蔬菜的味道。

西方科学家全力研究硒元素的同时,我国东三省发生了一件事,就是许多村民患上了克山病。

他按捺住内心的激动,把研究结果与已出版的图书内容进行多次对照。

残渣淘出的“月亮女神”

“硒像一颗原子弹,量很小很小……作用和威慑力却很大很大,一旦被人们认识、利用,将对人类健康产生深刻的影响。”被誉为二十世纪最具权威的微量元素专家奥德菲尔德博士如此评价硒。

硒对人体来说既有益又有害。有益之处在于,人体不能离开硒,长期缺硒会导致抵抗力下降、神经紊乱,影响视力,诱发肝炎、不孕症、克山病、癌症、心血管疾病等。硒被誉为“肝脏的守护神”,能杀死90%的肝炎病毒。

乙硒醇的问世,只是硒元素研究路上的一段小插曲。后来的事实证明,作为人体必需的15种微量元素之一,硒一直像月亮女神一样保护着人们的健康。

从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年人体缺硒的后果(图片来源:农业网)

【参考资料】

医生们通过对东北部分患病区域的居民进行补硒治疗,克山病得到有效控制。此案例向世界初步表明,人体需要适量的硒元素。

他的付出没有白费。1930年,瑞德与同行一起制备出硒的第一个同系物——甲硒醇。

“太糟糕了,我难道只有祈求上帝帮助?”

破坏达尔文纪念大会的实验

从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年硒粒(图片来源:百度)

物以“硒”为贵。这句曾经较流行的补硒宣传语自有一定道理。这里的“物”,不是指物体,而是指动植物尤其是人类。

眼看就可以分红,添购一批实验器材,不料该厂发生了火灾,化为灰烬。

经过反复试验、分析,他确定红色粉末是一种与碲元素性质相近、介于碲与硫之间的非金属元素。

2、 论文《从贝采里乌斯发现硒说起》,作者金灵芬,《化学教学》1998年第2期。

从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年希腊神话中的满月女神(图片来源:搜狐网)

贝采里乌斯发现硒元素并为之命名后,便计划深入研究硒的有机化合物。

作为与著名科学家道尔顿、阿佛加德罗同时代的科学大咖,贝采利乌斯在多个领域尤其是化学领域取得了非凡的成就。

从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年贝采里乌斯画像(图片来源:科学网)

2017年,瑞典政府在本国召开第五届国际硒研究会议及“贝采里乌斯发现硒200周年”系列纪念活动,主办单位为国际硒研究学会和中国科技大学。

从“月亮女神”到人体必需元素,人类研究硒元素用了整整200年。虽然人类对硒的研究工作艰难而缓慢,但它在生理、生化等方面的独特功能已引起生物、药学、医疗、保健等领域的科学工作者的高度重视,相信为了人类更好的未来,定会有更多的科学工作者会投身到硒及其化合物的研究中。

硒对动植物的影响

这种方法曾在西方盛行100多年。贝采利乌斯研究铅室已经有些时日了,但没什么进展。

经过反复对比、分析,施瓦茨确定德国人患肝病的主要原因是缺硒,进一步研究得出结论,硒与人体健康息息相关。

硒在工业领域最广泛的用途,莫过于推动激光打印机的发展。上世纪七十年代,科学家通过蒸镀把硒附在鼓基上,制成感光鼓,俗称硒鼓。硒鼓装进打印机,就制成原始的激光打印机。物以“硒”为贵,稀有的原材硒导致激光打印机售价奇高,很难走向市场。

原来,剑桥大学正在广场召开达尔文诞辰一周年纪念大会,不想一股臭气顺风而至,大会被迫停止。校长等人循着臭气找到楼顶,见瑞德正专心致志地做着关于硒化物的研究实验。

1936年,美国科达他州的羊、牛等牲畜患上罕见的土磷病。它们的牙齿、四蹄等发软,发育不良。原因是当地的土壤中含有大量的硒,硒被植物吸收后再进入牲畜身体,从而引起硒中毒。科学家们得出结论:过量的硒对动物有害。

原来,二战期间,许多德国市民和士兵患上肝病,德国政府请以研究营养健康闻名的施瓦茨来解决问题。

硒醇是硒的有机化合物之一,包括甲硒醇、乙硒醇、正丙硒醇等。瑞德等人制备出甲硒醇后,又相继发现甲硒醇对治疗癌症有一定作用。

再接再厉,贝采利乌斯又发现了硒的几种同素异形体:从硒的氧化物中还原而得橙色的无定形硒,从氧化物中自然分解得到黑色的晶体硒。

补硒最好从食物中来,海鱼、鸡蛋、猪肉等高蛋白质食物中硒含量一般较高,另外某些蔬菜中的硒含量也较高。海鱼是自然硒含量最高的食物,750克海鱼含硒量可达50微克。由此可得,小孩如果偏食的话,很容易导致缺硒。

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上世纪五十年代后期,科学家们逐渐弄清了硒的生物原理,发现了它的医学价值。

短暂的沮丧和懊恼之后,贝采利乌斯调整状态,还是回到实验桌前,继续分析铅室底部的残渣。铅室法是指在铅制的方形空室里制取硫酸的方法。

所以,贝采利乌斯深知,要解决目前的危机,只有通过实验研究获得新的理论,以得到政府和行业的更多资源和资金。

从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年硒鼓(图片来源:苏宁企业购)

施瓦茨的论文引起世界各国及联合国的重视。1973年,联合国世界卫生组织(WHO)宣布硒是人和动物生命必需的微量元素。1988年,中国营养学会把硒列为15种每日必须摄入的膳食营养素之一,建议成人每天摄入硒50—200微克。

瑞德先在室内进行实验。没过几天,同事们都被硒化物的臭气熏到,抱怨连天。

皇天不负有心人。贝采利乌斯通过细心观察,发现铅室残渣里有一些红色粉状物质。他先除去红色粉末里的硫酸,再用吹管进行加热。这时,盛粉末的坩埚里发出很臭、像腐烂蔬菜一样的味道。

后来的事实证明,硒对人体健康有着极其重要的作用,贝采利乌斯也因此得到世界各国和人民的尊重。

原来,半年前为了给实验室筹措资金,加大硫酸的研究力度,他向邻镇的一个硫酸厂投了一笔款,同时负责厂里产品的质量检验工作。

贝采利乌斯捂住鼻子,反复用镊子翻腾红色粉末。一边试图判断这是什么物质,“难道它们是不纯的碲块亦或者是硫的化合物?”他很快又打消了这个念头。

从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年德国化学家维勒(图片来源:百度)

由于他手里还有许多其它化学研究项目,哪一个都不能落下,所以把研究硒化物的任务交给学生,自己只是给予适当的指导。

没办法只能把自己包得严严实实的,只露出两只眼睛,继续在沼泽地边的实验室奋战。

硒的有机化合物简称硒化物,包括正硒化物和酸式硒化物两种。硒化物由重金属离子沉淀而成,沉淀过程中硒化氢起到催化作用。弄清硒化物的结构和化学性质,是硒元素运用于各领域的关键。

解放后,在周总理的关注下,专家经过多年研究得知,克山病的诱因之一就是缺硒。

不得已,瑞德把实验阵地搬到剑桥大学实验楼的楼顶。这下可好,既安静,又通风。可没过几天,校长带着一堆管理人员来到楼顶,当面指责他。

时至今日,国际上专注于硒元素研究的团队达上百个,分布在三十多个国家和地区。世界各国科学家对硒的科学作用,尤其是对人体的影响基本达成共识。

不惧失败的科学大咖

后来,贝采利乌斯不但从乌拉尔铂矿中首次分离出钍、铑等元素,还首创用拉丁字母作元素符号的方法,及用拉丁字母表达化学式的理论。现在中学生化学课的内容部分来自贝采利乌斯的理论。

为了表示对施瓦茨的尊敬和纪念,国际上设立“施瓦茨”奖,奖励那些在硒研究领域中做出杰出贡献的科学家们。中国科学家曾两次获得此奖:硒与克山病的关系(1984年)、硒与肝癌的关系(1996年)。

特殊的生日贺礼

瑞德是英国剑桥大学泡普教授的助教。1909年的一天,他接到泡普教授的一个任务,即进行硒化物的研究并在短期内有所突破。

Selene在希腊文里是“满月女神”的意思,所以后人称硒为“月亮女神”。

当然,这些成就背后究竟有多少失败,估计只有他本人才清楚。

从“月亮女神”到人体必需 人类追寻它用了200年施瓦茨教授画像(图片来源:腾讯视频)

开明的校长知道瑞德此举是专注研究,便说了几句鼓励的话带人匆匆离去。

在贝采里乌斯及其徒子徒孙的不懈努力下,硒的第二个同系物乙硒醇终于问世了。许多科学工作者也发现了硒的魅力,纷纷加入到研究硒化物的大军。

无独有偶。1950年,欧洲科学家发现低浓度的硒能防止实验动物的肝坏死,减少各种因营养不良引起的病症。一时间,西方媒体出现不少用硒化物及硒醇治疗家畜疾病的报道。

一石激起千层浪,世界各国的科学家都对硒元素及硒醇展开深入研究,以期其在各领域得到广泛运用。

一位名叫瑞德的英国科学家上场。充满韧劲的他,注定成为硒研究史上绕不开的人物。

物以“硒”为贵的新解

贝采利乌斯隐隐觉得,这些红色粉末里大有文章。

如何给未知元素命名呢?贝采利乌斯觉得碲的希腊文(Tellurium)意是“地球”,新元素与碲性质相近,相当于是碲的姊妹元素,不妨用“Selene”来表示它,化学符号设为“Se”。

 


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