最珍贵的和最廉价的化学元素分别是什么？ 第1页

有一个元素对人类科技文明的价值可以说无出其右，但确实又廉价到可以就地拾起。集珍贵与廉价于一体~

人类的科技之路是从石器开始的，现今发现的石器大多都是由燧石打制而成。原因在于——

• 燧石十分坚硬，破开后自然就会产生锋利的断口。
• 随处可见，在河床边的碎石中随手操起一块石头很可能就是燧石。

又因为制作石器要不断打击各种石头，而燧石还有个十分重要的性质——和黄铁矿撞击就能产生火花，其名称中的“燧”及别称“打火石”也是来源于此。好巧不巧，黄铁矿恰恰是地表中含量最多的硫化物。

中国关于人类生火的传说，《韩非子·五蠹》记载：“民食果蓏蜯蛤，而伤害腹胃，民多疾病。有圣人作，钻燧取火，以化腥臊，而民悦之，使王天下，号曰燧人氏。”

为此，还有学者考证过这个说法的可能性，于是1992年《人民日报》写下了这么一段话：“传说远古的商丘一带布满山林，有不少燧石裸露在外。部落成员用石块追打野兽时，石块和燧石相撞发出火光，燃着了枯木。”

另外，以色列Gesher Benot Ya-aqov找到的79万年前最早的人工生火遗迹之中，便有大量灼烧过的燧石。

换句话说，人类制造使用工具和生火用火都是燧石带来的科技革命。

而燧石的主要成分是二氧化硅（SiO2）。

后来人类学会制陶。

制陶需要黏土，而黏土是一类层状硅酸盐，层片由硅氧四面体和铝氧八面体组成。比如大名鼎鼎的高岭土，化学式：Al2Si2O5(OH)4，没有那个Si，还就真黏不起来。

玩陶瓷的经常会说，这个釉那个釉，说破天，其实就是二氧化硅（SiO2）。

为什么要提到制陶？因为在烧制陶器过程中，由于黏土内各种元素熔点不一，个别物质在烧结过程中不断流出，这就是金属。

中文有个词“陶冶”，意味着没有制陶就没有冶金。

换句话说，没有硅酸盐黏土的性质，古人不会去玩泥巴，不玩泥巴青铜时代就不会存在，这后来的一切都是人类玩泥巴带来的。甚至于我们最早的文字，也是刻在泥板上的。

再后来，玻璃从古埃及和古罗马开始进入人类社会。其中透明玻璃的作用简直无可比拟。

首先是绘画。

为什么要提绘画，因为绘画是一种有效传递信息的手段，但问题在于，如果要靠绘画传递准确的信息，就需要绘制准确的形象，那就需要极其精确的透视。

下面两幅人体骨骼图，哪一幅能够让医学生学得更明白？

现代人是这么描绘透视的：

景物的近大远小，是视觉观察物象在大小感方面的基本特征，也是基本的透视现象。透视二字，即穿过透明体观察之意。空间的大气层是最大的透明体，人们观看景物,都是穿过大气层这一透明体来观察的。为了能把立体的景物，更好地表现在平面上，成为真实性很强的图象，就在眼前架一块透明的玻璃板，使视线穿过玻璃板，并在上面造成物影重叠的图象来，再把此图象移位并画在不透明的画纸上，就成为一幅透视画。（摘自：陆仰豪《绘画透视学的原理及其应用》）

这种说法现代人看来可能有点牵强，是因为我们早就将透视量化清楚了。但请注意，最早把透明玻璃和透视学结合到一起的人是达芬奇。

达芬奇在《论绘画》中多次提到如何用透明玻璃画出精确的透视。

当时一些画家在透明玻璃上画出网格线，直接在玻璃上作画，然后拓到画布上。

也就是说，如果没有透明玻璃，人类在平面上精确表达事物的能力可能不会发展得如此迅速，有可能还会阻碍文艺复兴哦~

接下来是科学革命，那透明玻璃就厉害了。

如果没有透明玻璃，就没有眼镜、望远镜、显微镜这三个拓展人类视野的重量级工具。

菱镜、烧杯、滴管、量杯、玻璃压片、烧瓶、温度计、气压计等等等等，可以即刻观察到实验效果的工具也不会存在。

光学是什么？化学是什么？天文学是什么？

弗兰西斯·培根在《工具论》中常常谈到各种实验，其中不少文章第一句话是：“取一片玻璃。”牛津大学有一本著作叫做《伟大的科学实验：改变我们世界观的二十个实验》，其中16个必须用到玻璃。

也就是说，没有玻璃，整个科学都凉了。

更进一步说，如果没有那根可以包裹水银柱的透明玻璃管，气压计就不会存在，那么建立在这么一个简易装置之上的大气科学怎么出现？脱胎于此的工业革命又怎么爆发？

甚至于有一种说法认为中国正是因为没有发展透明玻璃，才导致科学发展缓慢的。这里我们不讨论这个问题。

那玻璃是什么，不意外，二氧化硅（SiO2）和硅酸盐的混合物。

再后来，由于工业化进程的推进，人们对时间的精确性有了很高的要求。现在我们用铯133原子基态的两个超精细能阶之间跃迁时所辐射的电磁波来定义秒，这个方法的灵感来自于石英晶体的压电效应，现在我们还在使用各种石英表和石英钟。

那石英又是什么？真是巧，还是二氧化硅（SiO2）。

再后来，计算机时代来临。而计算机运行又靠什么？

靠半导体晶体管集成电路，也就是芯片，去年由于中美芯片大战让这个东西普及了一下，相信不少人都知道了芯片是晶圆做成的。

那晶圆，又是什么？很不情愿的告诉各位，大多数晶圆，是单晶硅。所以那个地方叫做硅谷，咋不叫铁谷铜谷碳谷呢？

有了计算机就有了互联网，联通全球则需要埋在海底的无数光纤。光纤通讯之父高琨还凭此获得过诺贝尔物理奖，对人类贡献之大难以描述。

那光纤又是什么——全称“光导纤维”，是一种由玻璃或塑料制成的纤维。（评论一朋友提醒，塑料的不能远程通信，真正起作用的是二氧化硅光纤。）

怎么又是二氧化硅（SiO2）？HOW OLD ARE YOU？

没有晶体管和光纤，以及电脑和手机上的玻璃屏幕，呵呵，你也在网上冲浪吗？

放眼太空，去年朱诺飞抵木星，传回了无数美轮美奂的木星照片。

而朱诺依靠装备数万块硅和砷化镓的太阳能电池，以创造太阳能飞行距离的纪录顺利抵达木星。

也就是说，人类如果想要充分利用太阳能，离不开硅。

最后，一些粒子对撞机里面用来探测粒子轨迹的介质添加物，非常非常神奇的，还是二氧化硅（SiO2）。

还有什么，敢不敢一次说完？

说起来真的还有一些，比如玄武岩和页岩这种布满孔洞的硅酸盐矿物，石油和页岩气就是一点点藏在里面的，也就是说，连保存能源都和硅元素脱不了干系。。。再比如硅藻这种微生物，地球上20%的氧气都是它们制造的，研究这个小东西转化光能的机制很可能是太阳能技术出现突破的关键点，更神奇的是硅藻有尿素循环系统，有可能这玩意儿还和动植物起源分化息息相关呢。。。一些植物，比如水稻会生成一种结石，这种结石叫做植硅体，作用是让植物“站起来”更有效的享受阳光。。。一些硅胶制品，你们懂的～

还有神奇的气凝胶，也是硅元素最新皮肤之一。

从300万年前到现在，硅元素在科技和文明上的作用简直“罄竹难书”。没有硅元素，我们人类还文个什么明？是不是巨珍贵？简直太厉害了。

这么厉害，用完了可咋整？

其实这才是硅元素最可恶的地方，因为确实用不完。

地球上硅元素真的太多了，多到你随便抓一把砂，铲一坨土，捡几个石头，里面就有硅。

地球中含量超过10%的元素只有铁（Fe）、氧（O）、硅（Si）、镁（Mg）。在我们目所能及的岩石中，超过90%都是硅酸盐矿物，学者们一度还把地球这样的岩石行星称之为硅酸盐地球。

在我们看不到的地幔中，通过各种形式突入地表的岩浆，我们发现里面全是硅酸盐矿物。火山喷发带来玄武岩，就是夏威夷；岩浆侵蚀地表带来花岗岩，就是黄山。

大陆漂移说之父魏格纳甚至这样比喻过地球：就是一堆铝硅酸盐漂浮在镁硅酸盐上而已。

换句话说，硅元素多到挖空地球才用得完。而且就算地球上的硅元素被挖空，只要是岩石行星，几乎可以肯定也是硅酸盐为主，就近就有一个月球可以挖呢。

为了更切题，再讲一些廉价和珍贵的和硅元素相关的东西吧。

廉价的——石英、长石、辉石、角闪石、沸石、蛇纹石、橄榄石、石榴石等等等等。。。

珍贵的——翡翠：“你们一起上，我赶时间~”