有哪些普通人很少听说，但在生活中很重要的化学元素？ 第1页

钼(Mo, molybdenum)

作为第五周期、VIB族的过渡元素，42号元素钼的单质是一种银灰色的金属。Mo是合金钢的一种重要添加剂，可用于提升合金在温度骤变下的机械性能。事实上，Mo的绝大多数产量均用于合金钢的制造中。

在初高中的化学课程中，学生最多需要掌握到第四周期的元素，而生物教材中只是在必需微量元素中提及了Mo；即使是大学基础教材里，Mo也基本只是在无机化学的描述性化学部分，和分析化学中用于测定磷含量的磷钼杂多酸/磷钼蓝中出现。

如果不进一步深入研究，或者从事合金领域的工作，可能此后就永远地与Mo擦肩而过了。

但事实上，Mo的化合物和地球上的每一个人，甚至是每一个动植物个体永不分离，并深刻地影响了整个生物圈。

在具有固氮能力的植物中，Mo和Fe一同构成了的Mo-3Fe-Mo原子簇，和Fe4S4簇共同形成了植物固氮酶的核心组成部分。而这一核心可以在常温常压下打开氮气分子的氮氮三键。

其总反应如下：

N2 + 8 H+ + 8 e− + 16 MgATP → 2 NH3 + H2 + 16 MgADP + 16 Pi

N2 + 14 H+ + 12 e− + 40 MgATP → 2 NH4+ + 3 H2 + 40 MgADP + 40 Pi

而这一键能高达942 kJ/mol的超稳定共价键，在人类的手中，只能用高温高压下的Haber-Bosch合成氨法才打开。而且受到转化率和效率限制，N2和H2需要经过多次循环使用才能充分转化。

（顺便，由于H2的分子过小，在高压下易于穿透金属，因而常常使用含有钒/V的特种合金钢制作反应釜，而钒也是一个不常见的元素，同样也具有生理活性，同时在部分细菌中存在 钒固氮酶 ……）

而这可能是高中生最常见的几个化学反应方程式之一，基于此的热力学平衡计算仍然让我印象深刻：

N2 + 3 H2 → 2 NH3

顺便，人类对于固氮的追求孜孜不倦，从合成氨的工业技术到微观下的反应历程，已经产生了3个诺贝尔奖：1918/Haber——合成氨工业、1932/Bosch——反应的改进(Haber-Bosch过程)、2007/Ertl——合成氨催化剂的表面吸附历程。

目前，在合成氨领域的前沿工作中，人类仍然在模仿天然固氮酶的核心结构，以试图从另一个方向突破异相催化的效率上限。最新的工作中，基于Mo的核心能够将N2转化为NH3，但这一过程仍然不可逆。

即使如此，人类合成氨的反应条件和效率也远未达到酶催化的效果……

甚至，生物圈中植物的总固氮量也远远超越了人工合成氨的总量，而这构成了生物圈氮循环的重要组成部分。而同样含有Mo的硝酸还原酶(硝酸→亚硝酸)完成了另一部分的氮循环工作。

我们完全可以认为，如果没有基于Mo的固氮酶，全球的氮循环的效率将大大降低。相对而言，粮食危机只是小事，生物圈的消费者——大多数动物将面临着前所未有的大灭绝，站在食物链上层的人类是否还能正常生存，都变成了一个问题。

此外，作为重过渡系元素中唯一的必需微量元素，每个人的体内均含有毫克量级的Mo，在体内的生理活动中发挥着重要作用。

含有Mo的其他生物酶类，例如黄嘌呤氧化酶、DMSO还原酶和亚硫酸盐氧化酶等等，也广泛分布在动植物体内，起到分解代谢废物的功能。患有钼缺乏症的病人可表现为尿中尿酸、黄嘌呤、次黄嘌呤排泄增加，最终生长发育迟缓甚至死亡。

相对而言，Mo在工业中的应用都变得无足轻重。

可以说，没有了Mo，每一个人的日常饮食与代谢的基础将不复存在，甚至生物圈都可能因此消失，更不必说人类的日常生活了。

最后，有一个小故事：

钼的矿产主要以辉钼矿(molybdenite, MoS2)为主，而六方MoS2的结构为层状晶体，片层间无原子，可以相对滑动，且为灰黑色，与石墨的结构和外形十分类似。因而，在那个年代辉钼矿往往被当成石墨。

事实上，根据其结构特征和性质，MoS2和石墨一样，都可以用作固体润滑剂。

虽然至迟在1330年左右，Mo就出现在合金钢的刀具之中，但直至1778年，Scheele（氧元素的发现者之一）发现硝酸对石墨无反应，而和辉钼矿反应形成了白色固体(钼酸)，从而发现了二者的不同，并试图制备了Mo的单质。后来在1783年，由当地矿场主首次得到了Mo的单质。

时间来到了21世纪，Andre Geim和Konstantin Novoselov通过胶带把石墨一分为二，多次重复后终于得到了石墨的单层——石墨烯。石墨烯的诸多优异性质以及巨大的潜在应用使得他们获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

此时，MoS2又一次出现了。与石墨类似，而又有所不同，MoS2具有双层结构，且本身为半导体，但同样可以剥离出准二维的“单层”。

二维MoS2作为一种带隙可观的半导体，相对于无带隙的石墨烯而言，在微电子领域具有更大的优势，且与其他二维材料(SnS2、WSe2等)的组合，可以进一步挖掘其应用潜力，未来很可能取代一部分石墨烯，在芯片、MOSFET等微电子技术以及光催化等领域发挥着重要作用。

总而言之，无论在生物圈的自然演化，还是人类发展的过程之中，甚至在未来科技的前沿，钼从幕后到台前，其地位举足轻重。

显然很多人都能背出元素周期表的前面这一段：

氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖，钠镁铝硅磷……

所以前面两三个周期的元素显然是普通人知晓的，那除了这些之外，贵金属金银铜铂铑钯很多人也听说过，铁锡铜铅肯定也很常见这些都是普通人知道的。

再然后是放射性元素镭、铀肯定是知道的，还有些人可能会知道钚，这个也是造原子弹的。用于太空金属的钛肯定也有所耳闻。

学过化学的也都会知道硫酸，所以硫也是普通人知道的。还有盐酸，也就是氯也被普通人所知晓。

得益于保健品和各种营养素的宣传，所以钾、钙、锌也被大部分人知晓。初中学的高锰酸钾，毒死人的砷，大脖子病给食盐里面加的碘。

把这些都排除掉，还有啥元素是在生活中很重要的呢？

我认为是铬……

你们天天用的不锈钢，就是这货的合金……（说镍的就算了好吧，读错镍字的可比读错铬字的少多了）

而且这货的英文名甚至比中文名更出名……

因为这货英文名就是：

Chromium

显然，很！重！要！对吧……