从炼金术到元素周期表：元素简史

有些元素在自然界中会呈现其本来的形态，所以在史前时期就很显眼。早在7000多年前，就有五种金属进入了人类的视野：铜、铅、金、银、铁。而在公元前1500年前后，水银那特别的原生形态就已为人熟知了。再就是碳，以木炭和烟灰的形式轻易可见。

元素、化合物与混合物

根据现代化学中的定义，“元素”是指所有原子都是单一类型的物质，进一步分解就会丧失其元素属性。化学元素共有118种，包括氧、金、碘、汞和碳等，彼此之间可能存在很大的差异。

“化合物”是一种分子层面的物质，由两种或两种以上的原子通过化学键结合而成。原子难以通过物理手段轻易地拆分，但常常可以通过化学反应的方式，使其分裂或与其他原子结合，形成一种或多种化合物的分子。化合物有其自身的特性，但这可能与其组成元素无关。例如常见的食盐（氯化钠），由钠和氯两种元素组成，但又跟这两种元素并不相像。

顾名思义，“混合物”是两种或两种以上物质的混合。它们并未化学性地结合在一起，往往可以通过物理方法分离。当然，也可以用化学方法将其分离，分开之后各自的特性保持不变。混合物不像化合物那样形成了自己的新特性，例如沙子和糖，只要在两者的混合物中加水，使糖溶解，再过滤出沙子，就能轻易将这两种物质分离。我们再把水蒸发掉，就可以回收糖了。两种初始成分只是混合而已，所以各自的性质并未改变。

根据目前的考古成果，在大约11000年前，铜就已在中东地区得到了应用。这是我们的祖先得以加工的第一种金属。至于铜的开采，则始于公元前8世纪后期的安纳托利亚（今土耳其）。目前可见最古老的人工金属物品，就是来自安纳托利亚的铜珠。(www.xing528.com)

铜之所以重要，不仅在于其本身形态，更在于到了青铜时代金属工具取代石器后，它正是最初的核心材料。具体到青铜，其实它并非一种元素，而是铜与另一种元素的合金，通常是和锡或非金属（半金属）砷的合金。在世界各地，青铜时代开始得或早或晚：美索不达米亚始于约公元前3500年，西欧为约公元前3000年至公元前2500年，而东亚则始于公元前2000年前后。这个新时代还有另外几个特征：发展出文字系统，出现了拥有律法和政府建制的文明中心，修建宏伟的建筑，从事季节性的农业生产，医学上有了新发现，组织起宗教团体，天文学、数学等领域的知识萌芽开始出现。这些成就标志着文明曙光的降临。

铜在有些地方可直接从地下挖出，铜矿的开采历史长达数千年之久

青铜通常是铜与砷或锡的合金。由于砷是天然铜矿石中的常见污染物，因此青铜首先是被“发现”而非制造的。已知最早对铜的冶炼开始于美索不达米亚，在伊朗的泰佩叶海亚发现了炼铜技术的最古老产物。对铜的冶炼标志着人类历史上的一个重要时刻，见证了公元前4000年的人类如何识别、挖掘并加热矿石，以获得自己想要的东西。

泰佩叶海亚地区的铜矿含有砷，而人们似乎在故意寻找这种含砷矿石，因为由此生产出来的金属比纯铜更好用。按重量计算，只需要0.5%~2％的砷，便可以使铜的抗拉强度和硬度提高10%~30％。靠近地表的铜矿砷含量较低，等到这些方便的资源用完了，矿工就得挖得更深。这样一来人们就发现了，用这些深层矿石冶炼的金属质量更好。很快，人们就开始有意识地添加高砷矿石，由此制造出来的就是青铜而非铜了。制造青铜可谓是人类历史上最重要的进步之一。