图1. 国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)修订铅元素标准原子量的正式报道
(链接:https://iupac.org/standard-atomic-weight-of-lead-revised/)
元素的原子量是化学中最为基础的参数之一,其应用涉及到从基础教育到应用领域的方方面面。自19世纪元素周期表创立以来,给元素的原子量“定标准值”一直是科学界的重要任务之一。由朱祥坤研究员领衔、美国地质调查局和美国布鲁克黑文国家实验室专家参与的团队,通过对上世纪五十年代以来数百篇有关铅同位素高精度分析文献的调研,系统统计了超过8000个各类普通地球物质(不包括陨石等样品)的铅同位素数据,最终给出自然界物质铅元素的标准原子量为区间值[206.14, 207.94]。同时,用于教学等目的所需要的单个原子量,推荐使用207.2±1.1,该值代表了大多数普通地球物质中的铅的原子量(图2,3)。
图2. 2019年IUPAC发布的元素周期表
(该版本中,铅元素标准原子量尚未修改)
图3. IUPAC在2021年5月6号基于朱祥坤等的研究修订铅元素的标准原子量
(左图:修改前;右图:修改后)
研究论文从投稿至发表历时两年,通过了7位专家的严格评审;论文在线发表后又经历半年多,才由IUPAC完成审核发布,充分体现基础科学中基础性工作的系统性和严谨性。值得一提的是,所推荐铅元素原子量的最小值和最大值也是基于朱祥坤研究员等于二十多年前对苏格兰西北部Lewisian古老杂岩体的独居石的铅同位素分析结果得出的(Zhu et al., 1997)。
这一成果将更新中学教科书的元素周期表,对铅元素原子量的概念认识产生根本性影响,并对相关应用领域产生持久性影响。
传统上原子量一般由化学家或物理学家主导修订,而地球科学家很少参与。原子量标准数值从“常数”向“区间值”这一认识的转变,同位素地球化学家在其中起到了关键性作用。铅原子量的修订,是地球科学在该领域发挥重要作用的标志性事件之一。
研究成果受IUPAC项目(2011-028-1-200)和国家自然科学基金项目(41430104)资助。