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「人帥益生菌,人醜大腸菌」 這樣講對嗎?

陳俊堯
・2016/06/13 ・3056字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 451 ・四年級

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看到 「人帥益生菌,人醜大腸菌」這句話在 FB 上洗板,細菌人眉頭一皺,因為這句話乍聽之下覺得有趣又有點科味,但覺得有點怪怪的。到底是哪裡怪怪的呢?

細菌絶不會加入外貌協會

這個人帥人醜居然也可以牽拖到細菌,不知道細菌是最不重視外在,還是最不在外形上講究的族群嗎?想看到細菌的臉長什麼樣,一般的顯微鏡還辦不到,得動用到電子顯微鏡放大個數上萬倍才可以。但放大以後的細菌長得帥嗎?跟你講個秘密,大部份的細菌在掃描式電子顯微鏡下,要不長得像嘟嘟好香腸(短桿菌),要不就像一粒粒的魚丸(球菌),每隻都長那個樣,老實說看了挺無趣的(或看了挺餓的)。益生菌或是大腸菌,長得都差不多,細菌是絶不會加入外貌協會的!

所以這句話是要說人帥人人愛,人醜就心眼壞了囉?要能這樣講,你心裡大概默認益生菌是好東西,大腸菌則是可怕討厭的壞東西。不過,真的是這樣的嗎?

Photo by AJC ajcann.wordpress.com (CC BY-NC-SA 2.0). Bifidobacterium. https://goo.gl/k1P1wE
掃描式電子顯微鏡下的比菲德氏菌。 圖/by AJC ajcann.wordpress.com @flickr (CC BY-NC-SA 2.0). Bifidobacterium.

散播益生菌散播愛

益生菌最早是二十世紀初期荷蘭科學家埃黎耶.梅契尼可夫(Élie Metchnikoff)所提的概念,指的是吃了能有益人類健康的微生物。所以就像很多廠牌型號的通訊機器,不管有多少功能,統統稱作手機一樣,益生菌指的是任何一種符合這項標準的微生物。

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我們的身體裡有益生菌嗎?拿兩類最常見的益生菌乳酸桿菌(Lactobacillus和比菲德氏菌(Bifidobacterium)來說好了,這兩類細菌在身體裡都有,前者在小腸環境多,後者在大腸環境多,但數量會變動,如果能由體外補充或許不錯。

那,我們會到處散佈益生菌嗎?這件事就不容易發生了。乳酸菌雖然在小腸數量多,可是在通過腸道後數量變少,在環境裡也不容易存活,只佔糞便總菌量的一小部份。而比菲德氏菌是厭氧細菌,在有氧氣的環境下無法生存。要從人身上得到這些菌實在是很困難,你大概得每天接受那人的接種好久好久,才有可能成功接到一次。除了一種特殊狀況:女性陰道裡有不少乳酸桿菌,我們在出生時從那裡帶走了第一批保護自己的細菌。不過這種機會一輩子也就只有那麼一次了。

益生菌,你愛不愛?

印象中的益生菌都是要花錢買的。常常有人問我,益生菌吃了真的有效嗎?我也常常回答,這要看你的體質,別問我我不知道耶(然後得到白眼一雙)。

證明某益生菌有效的研究有好多好多,你可能也聽過某伯伯家的小孩吃了益生菌後異位性皮膚炎變好了,但如果真要保證在你身上一定有效,則有點困難。常被用來當做益生菌的乳酸桿菌(Lactobacillus)的菌種,就對我們的黏膜免疫系統(mucosal immune system)做了不少微調的動作。我們吃益生菌,某個程度上等於是拿菌當藥來微調我們自己的免疫系統。但是每個人的免疫系統對什麼東西容易發生反應並不太一樣,能微調阿伯家小孩的菌不見得調得動你的系統,或許,微調的方向不見得是對你有用的。就像每天早上廣播裡出現的升學教材廣告一樣,同樣的教材給你,你唸了就保證能達成你的升學夢嗎?有的人可能就無法喜歡教材裡的編排方式呢!

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益生菌對你可能有效可能無效,但是花錢買了才能試,這點大概大家都一樣。

Photo by NIAID (CC BY 2.0). E. coli bacteria. https://goo.gl/hf9lcl
掃描式電子顯微鏡下的大腸桿菌。 圖/ by NIAID @flickr (CC BY 2.0). E. coli bacteria.

叫大腸桿菌卻不愛大腸

大腸菌指的應該是大腸桿菌吧!大腸桿菌顯然住在臭臭髒髒的大腸裡,連政府都會檢驗食物飲料裡大腸桿菌的數量,數量超標了就有食安顧慮要開罰的。這種細菌,總不可能會是個有人喜歡的傢伙了吧?

你錯了。大腸桿菌不愛大腸,當初它是從健康嬰兒的糞便裡被找到的,糞便來自大腸,所以得到這名字。但其實大腸桿菌比較喜歡住在小腸裡面,因為小腸裡養份多,而且還有一些氧氣。到了大腸氧氣耗盡,這個沒有氧氣的世界裡住滿了各式各樣的厭氧菌。大腸中有很多人類消化不了的植物纖維,準備貼上大便標籤後被丟掉,因此很多大腸住民具有切斷植物纖維來當食物的本領,才能在這裡討生活。大腸桿菌啃不了植物纖維,在這裡混不下去,只能撿人家掉的屑屑為食,其實數量在這裡是多不起來的。

每個人都有大腸桿菌

在大家眼裡,大腸桿菌跟益生菌最大的不同,應該是你得花錢買益生菌,但是每個人的肚子裡都配備了自己的大腸桿菌。大腸桿菌早就適應在我們的小腸裡的生活,也在小腸裡成為優勢菌群。

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我們讓這些不作怪的大腸桿菌住在身體裡其實是有好處的,因為當病原菌從你吃的食物裡通過胃進到小腸,如果想要在小腸定居致病,第一步是要先打敗大腸桿菌這些地頭蛇,才能佔到立足之地。如果你剛好吃了抗生素把這些常駐的居民清除掉,受感染的機會可以要變高很多。另外大腸桿菌也能製造人類需要攝取的維生素 K,在腸子裡養這種細菌應該是有點好處的,只是我還沒找到直接證據證明人真的從大腸桿菌那裡得到這養份。

看起來大腸桿菌好像應該是我們的朋友。那為什麼電視上會說,某家飲料的大腸桿菌數超標不合格,那它不就應該是個好可怕的有害細菌嗎?這又要好好說明一下了。

這種測試背後的想法來自於大腸桿菌是人的腸子裡才會出現的細菌,而且在環境中活不了太久就會死掉。所以當飲水或食物中出現它,那表示沒多久前還活在某人、某動物腸子裡的東西,和這些飲水或食物有接觸。雖然大腸桿菌可能對我們無害,但是它都可以出現,萬一它的源頭是個散佈病菌的病人,在病人腸子裡的病原菌就有機會進到你的食物或飲水裡,很不妥。2010 海地的霍亂大流行就是這樣來的。

大腸桿菌殺人事件

聽起來好像大腸桿菌是好房客,又會禦敵又能生產有用的養份。不過,大腸桿菌也能在環境裡居住,而且會在撿到致病基因後重新回到舒適的腸道老窩。這時就不好玩了,這些大腸桿菌不再安份當個房客,會進一步攻入人體組織。其中在腸道裡危害嚴重的有:產毒性大腸桿菌(enterotoxigenic E. coli)、致病性大腸桿菌(enteropathogenic E. coli)、侵入性大腸桿菌(enteroinvasive E.  coli)、出血性大腸桿菌(enterohemorrhagic E. coli)等等。不只腸道,泌尿道致病性大腸桿菌(Uropathogenic E. coli)還會從尿道進攻,在又酸又毒的尿液裡逆流而上,甚至攻進腎臟。這些病原,每年奪走好多人的性命,光是死在產毒性大腸桿菌手上的人就有數十萬。殺人兇手無誤。

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雖然這些特殊菌株有感染人的能力,但是絶大部份的大腸桿菌是無害的,要把少數極端份子的帳算在大腸桿菌上,看起來也不是那麼公道的啦。

Photo by AgriLife Today (CC BY-NC-ND 2.0). E. coli bacteria on lettuce. https://goo.gl/jTrA8Q
大腸桿菌會躲在被污染的生菜葉片的氣孔裡。 Photo by AgriLife Today @flickr (CC BY-NC-ND 2.0). E. coli bacteria on lettuce.

結論

人帥人醜都一樣,在正常的狀況下,你散播下的都不太可能是益生菌,但留下大腸桿菌的機會是有的。人或動物留下的大腸桿菌造成重大危害的機會不大,但是大腸桿菌是個指標,告訴你大便來了。而不管你是誰,在你腸子裡的益生菌和大腸桿菌還是會繼續保護你的。

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陳俊堯
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慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。

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上網也要有「技術」!從言論、隱私到國安,你我都該懂的界線
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/18 ・2366字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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本文由 國家通訊傳播委員會 委託,泛科學企劃執行。 

以為鍵盤俠天下無敵?小心一個不留神就觸法!人們常忽略「網路並非法外之地」這個重要事實。不只現實生活中的法律同樣適用於網路空間,隨著科技發展,更多應網路特性而生的法律規範也相繼出現。從基本的言論自由到隱私權保護,從智慧財產權到國家安全,法律體系正全面性地回應數位時代的種種挑戰。

在臺灣,網路上的言論自由權利源自《憲法》第 11 條的明確規定:「人民有言論、講學、著作及出版之自由。」釋字第 509 號則指出,「國家應給予最大限度之維護,俾其實現自我、溝通意見、追求真理及監督各種政治或社會活動之功能得以發揮。」網路快速傳播的特性放大了言論的影響力,而大法官的解釋將言論自由的邊際刻畫得更明確,這在數位時代裡顯得格外重要。

網路與社群媒體的快速傳播,放大了言論的影響力。圖/unsplash

網路上的性、暴力與未成年保護

顯然言論自由並非是毫無限制,2023 年 11 月的一起案件就展現其中一種界線的樣貌。當時,一名 36 歲男子將他和網友在網咖的性愛影片上傳至推特,還寫下「《網咖包廂實戰計 1》我跟某公司 OL 戰鬥」等文字。這段影片一經發布,當事女子立即採取法律行動。最終,法院依其以網際網路「供人觀覽猥褻影像」的罪名,判處該名男子拘役 30 日,得易科罰金。這個判決清楚說明了,即便在虛擬空間,散布猥褻影像仍須承擔實質的法律責任。

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特別是在保護未成年人方面,法律的規範更加嚴格。《刑法》第 235 條明文禁止散布、播送或販賣猥褻物品,無論形式是圖文、聲音還是影像。而《兒童及少年性剝削防制條例》第 36 條更進一步禁止任何形式的兒童色情製品被製造、散布和持有。2019年彰化縣曾層發生過這樣一起案件:一名陳姓中年男子將9歲女童帶往居所,不僅強迫她觀看色情影片,還對她進行猥褻行為,甚至將過程上傳至 Google 雲端。儘管他後來試圖以資助女童就學表達悔意,法院仍以加重強制猥褻等罪,判處他 4 年 4 個月有期徒刑。

不實言論的散布同樣可能觸犯法律。2021 年 9 月爆發的「台大狼師案」就是一個警示。一名女大生在網路上指控教師誘騙她發生關係並傳染性病,幾個月後又指控對方對她進行強制性行為。當她提出告訴時,檢方卻查無性侵事實,加上她反覆的說詞,不僅性侵告訴失敗,還因誹謗罪反被加重判刑。

當駭客、間諜都轉戰網路戰場

2013 年,一名退役空軍上校赴陸經商時被情治單位吸收,返台後透過人脈網絡發展組織、刺探軍事機密,並以空殼公司掩護非法報酬,這個情報網持續運作了 8 年之久。

在涉及國家安全的議題上,法律的態度更是嚴厲。根據《國家安全法》第 2 條的規定,任何人都不得為境外敵對勢力及其控制的組織、機構進行資助、主持、操縱、指揮或發展組織,更不能洩漏、交付或傳遞公務機密,違反者將面臨嚴厲的刑事處罰。《刑法》規定,意圖破壞國體、竊據國土,或以非法方法變更國憲、顛覆政府者,處7年以上有期徒刑,首謀更要判處無期徒刑。

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抄襲與轉貼的邊界在哪裡?

在智慧財產權的保護上,臺灣也經歷了數位時代的轉變。台灣第一個網路著作權相關判決,就發生在傳統出版與數位平台的碰撞之中。南方社區文化網路負責人陳豐偉等三人在中山大學 BBS 上發表的文章,未經同意就被《光碟月刊》收錄在隨刊光碟中發行。三人向台北地檢署提告後,《光碟月刊》發行人兼總經理黃俊義被判處七個月有期徒刑,緩刑三年。這個判決為數位時代的著作權保護樹立了重要典範。

臺灣首例網路著作權案判決,為數位時代智慧財產權保護樹立典範。圖/envato

近年來,影音平台的著作權爭議更趨複雜。2022 年,知名 YouTube 頻道「觸電網」就因為片商車庫娛樂檢舉七十多支未經授權的影片,導致經營 12 年的頻道被迫下架。車庫娛樂透過律師聲明,這是針對「未經合法授權影音內容」的標準處理,並表明將追究民事與刑事責任。

受害了怎麼辦?申訴管道報你知

當我們在網路上的權利受到侵害時,可以根據侵害類型尋求不同的救濟管道。最基本的言論自由權利受到侵犯時,可以先向社群平台提出檢舉。若遇到更嚴重的情況,如散布猥褻影像、非法性私密影片等,除了平台檢舉外,還可以向警方提告,或是尋求衛福部「性影像處理中心」的協助。

在面對網路霸凌、不實言論時,可以向台灣事實查核中心、MyGoPen 等組織求助,協助澄清真相。若發現有害兒少身心健康的不當內容,則可以向 iWIN 網路內容防護機構提出申訴。這個由國家通訊傳播委員會支持的組織,會在受理後進行查核、轉介業者改善或依法處理。

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智慧財產權的侵害在網路時代極為常見,就像「觸電網」遭片商檢舉下架的案例。這類情況可以透過平台既有的著作權保護機制處理,情節嚴重者也可以提起民事訴訟要求賠償。若發現可疑的廣告或不公平交易行為,則可以向公平交易委員會檢舉;若是特定領域的違規內容,則應該向各該主管機關反映,例如藥品廣告歸衛福部管轄、證券期貨廣告則由金管會負責。

網路時代的法律規範正不斷演進,從個人隱私到國家安全,從言論自由到智慧財產權,每個面向都在尋求數位環境下的最佳平衡點。作為網路使用者,我們必須理解並遵守這些法律界線,同時也要懂得運用各種救濟管道保護自身權益。唯有每個人都清楚了解並遵守這些規範,才能共同營造一個更安全、更有序的網路環境。

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當心網路陷阱!從媒體識讀、防詐騙到個資保護的安全守則
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/17 ・3006字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文由 國家通訊傳播委員會 委託,泛科學企劃執行。 

網路已成為現代人生活中不可或缺的一部分,可伴隨著便利而來的,還有層出不窮的風險與威脅。從充斥網路的惡假害訊息,到日益精進的詐騙手法,再到個人隱私的安全隱憂,這些都是我們每天必須面對的潛在危機。2023 年網路購物詐欺案件達 4,600 起,較前一年多出 41%。這樣的數據背後,正反映出我們對網路安全意識的迫切需求⋯⋯

「第一手快訊」背後的騙局真相

在深入探討網路世界的風險之前,我們必須先理解「錯誤訊息」和「假訊息」的本質差異。錯誤訊息通常源於時效性考量下的查證不足或作業疏漏,屬於非刻意造假的不實資訊。相較之下,假訊息則帶有「惡、假、害」的特性,是出於惡意、虛偽假造且意圖造成危害的資訊。

2018 年的關西機場事件就是一個鮮明的例子。當時,燕子颱風重創日本關西機場,數千旅客受困其中。中國媒體隨即大肆宣傳他們的大使館如何派車前往營救中國旅客,這則未經證實的消息從微博開始蔓延,很快就擴散到各個內容農場。更令人遺憾的是,這則假訊息最終導致當時的外交部駐大阪辦事處處長蘇啟誠,因不堪輿論壓力而選擇結束生命。

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同年,另一則「5G 會抑制人體免疫系統」的不實訊息在網路上廣為流傳。這則訊息聲稱 5G 技術會影響人體免疫力、導致更容易感染疾病。儘管科學家多次出面澄清這完全是毫無根據的說法,但仍有許多人選擇相信並持續轉發。類似的例子還有 2018 年 2 月底 3 月初,因量販業者不當行銷與造謠漲價,加上媒體跟進報導,而導致民眾瘋狂搶購衛生紙的「安屎之亂」。這些案例都說明了假訊息對社會秩序的巨大衝擊。

提升媒體識讀能力,對抗錯假訊息

面對如此猖獗的假訊息,我們首要之務就是提升媒體識讀能力。每當接觸到訊息時,都應先評估發布該消息的媒體背景,包括其成立時間、背後所有者以及過往的報導記錄。知名度高、歷史悠久的主流媒體通常較為可靠,但仍然不能完全放下戒心。如果某則消息只出現在不知名的網站或社群媒體帳號上,而主流媒體卻未有相關報導,就更要多加留意了。

提升媒體識讀能力,檢視媒體背景,警惕來源不明的訊息。圖/envato

在實際的資訊查證過程中,我們還需要特別關注作者的身分背景。一篇可信的報導通常會具名,而且作者往往是該領域的資深記者或專家。我們可以搜索作者的其他作品,了解他們的專業背景和過往信譽。相對地,匿名或難以查證作者背景的文章,就需要更謹慎對待。同時,也要追溯消息的原始來源,確認報導是否明確指出消息從何而來,是一手資料還是二手轉述。留意發布日期也很重要,以免落入被重新包裝的舊聞陷阱。

這優惠好得太誇張?談網路詐騙與個資安全

除了假訊息的威脅,網路詐騙同樣令人憂心。從最基本的網路釣魚到複雜的身分盜用,詐騙手法不斷推陳出新。就拿網路釣魚來說,犯罪者通常會偽裝成合法機構的人員,透過電子郵件、電話或簡訊聯繫目標,企圖誘使當事人提供個人身分、銀行和信用卡詳細資料以及密碼等敏感資訊。這些資訊一旦落入歹徒手中,很可能被用來進行身分盜用和造成經濟損失。

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網路詐騙手法不斷進化,釣魚詐騙便常以偽裝合法機構誘取敏感資訊。圖/envato

資安業者趨勢科技的調查就發現,中國駭客組織「Earth Lusca」在 2023 年 12 月至隔年 1 月期間,利用談論兩岸地緣政治議題的文件,發起了一連串的網路釣魚攻擊。這些看似專業的政治分析文件,實際上是在臺灣總統大選投票日的兩天前才建立的誘餌,目的就是為了竊取資訊,企圖影響國家的政治情勢。

網路詐騙還有一些更常見的特徵。首先是那些好到令人難以置信的優惠,像是「中獎得到 iPhone 或其他奢侈品」的訊息。其次是製造緊迫感,這是詐騙集團最常用的策略之一,他們會要求受害者必須在極短時間內作出回應。此外,不尋常的寄件者與可疑的附件也都是警訊,一不小心可能就會點到含有勒索軟體或其他惡意程式的連結。

在個人隱私保護方面,社群媒體的普及更是帶來了新的挑戰。2020 年,一個發生在澳洲的案例就很具有警示意義。當時的澳洲前總理艾伯特在 Instagram 上分享了自己的登機證照片,結果一位網路安全服務公司主管僅憑這張圖片,就成功取得了艾伯特的電話與護照號碼等個人資料。雖然這位駭客最終選擇善意提醒而非惡意使用這些資訊,但這個事件仍然引發了對於在社群媒體上分享個人資訊安全性的廣泛討論。

安全防護一把罩!更新裝置、慎用 Wi-Fi、強化密碼管理

為了確保網路使用的安全,我們必須建立完整的防護網。首先是確保裝置和軟體都及時更新到最新版本,包括作業系統、瀏覽器、外掛程式和各類應用程式等。許多網路攻擊都是利用系統或軟體的既有弱點入侵,而這些更新往往包含了對已知安全漏洞的修補。

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在使用公共 Wi-Fi 時也要特別當心。許多公共 Wi-Fi 缺乏適當的加密和身分驗證機制,讓不法分子有機可乘,能夠輕易地攔截使用者的網路流量,竊取帳號密碼、信用卡資訊等敏感數據。因此,在咖啡廳、機場、車站等公共場所,都應該避免使用不明的免費 Wi-Fi 處理重要事務或進行線上購物。如果必須連上公用 Wi-Fi,也要記得停用裝置的檔案共享功能。

使用公共 Wi-Fi 時,避免處理敏感事務,因可能存在數據被攔截與盜取的風險。圖/envato

密碼管理同樣至關重要。我們應該為不同的帳戶設置獨特且具有高強度的密碼,結合大小寫字母、數字和符號,創造出難以被猜測的組合。密碼長度通常建議在 8~12 個字元之間,且要避免使用個人資訊相關的詞彙,如姓名、生日或電話號碼。定期更換密碼也是必要的,建議每 3~6 個月更換一次。研究顯示,在網路犯罪的受害者中,高達八成的案例都與密碼強度不足有關。

最後,我們還要特別注意社群媒體上的隱私設定。許多人在初次設定後就不再關心,但實際上我們都必須定期檢查並調整這些設定,確保自己清楚瞭解「誰可以查看你的貼文」。同時,也要謹慎管理好友名單,適時移除一些不再聯繫或根本不認識的人。在安裝新的應用程式時,也要仔細審視其要求的權限,只給予必要的存取權限。

提升網路安全基於習慣培養。辨識假訊息的特徵、防範詐騙的警覺心、保護個人隱私的方法⋯⋯每一個環節都不容忽視。唯有這樣,我們才能在享受網路帶來便利的同時,也確保自身的安全!

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從門得列夫到 118 種元素:元素週期表是怎麼出現的?
F 編_96
・2025/01/04 ・2302字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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F 編按:本文編譯自 Live Science

「氫鋰鈉鉀銣銫砝、铍鎂鈣鍶鋇镭…」相信很多人離開高中很多年,都還朗朗上口。

列著 118 種已知化學元素的「元素週期表」(Periodic Table),雖然唸起來像咒文,但有了它之後便能夠快速查詢原子序(proton number)、價電子(valence electrons)數量,以及元素可能的化學性質,成為各領域科學家與工程師設計實驗、預測物質反應必不可少的工具。

有趣的是,元素週期表並非一蹴可及。縱觀歷史,化學家們歷經數世紀的摸索、爭論與資料整理,才在 19 世紀後半葉逐漸確立。

我們現在看到的元素週期表,是在 19 世紀後半才逐漸確定。 圖/unsplash

週期表之父:門得列夫的突破

19 世紀中葉,已知的化學元素約有 63 種,許多化學家嘗試找出元素間的共同點,卻苦無系統性整理。當時能區分「金屬」與「非金屬」,或利用價電子概念將一些元素歸類,但要涵蓋大多數元素仍顯不足。俄國化學家門得列夫在撰寫《化學原理》教科書時,因接觸各元素的資料而產生新思路。他索性把已知元素各種性質寫在紙卡上,再一一比對它們的原子量(類似當今的原子量或原子序概念)與化學性質。

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確切的靈光乍現時刻,如今已無從完全重現,但我們知道門得列夫最後觀察到:「如果按照原子量(或後來的原子序)由小到大排列,某些化學性質就會呈週期性重複。」進一步來看,元素的價電子數量通常也會對應到表格的「欄位」或「族群」。於是,在 1869 年,他將研究結果發表,提出了第一版週期表的雛形,更大膽預言了尚未被發現的元素「eka-aluminium」(後來證實即鎵 gallium)及其他四種元素的性質。

讀懂週期表:原子序、符號與原子量

今日的週期表之所以能快速讓人獲得豐富資訊,關鍵在於三個核心欄位:

  1. 原子序(Atomic Number)
    代表該元素核內所含質子數。如果一原子核有 6 顆質子,就必定是碳(C),無論其他中子或電子數如何。此序號由上而下、由左而右遞增,貫穿整張表格。
  2. 元素符號(Atomic Symbol)
    多為一至兩字母縮寫,如碳(C)、氫(H)、氧(O)。但也有如鎢(W,因「Wolfram」得名)或金(Au,取自拉丁文「Aurum」)等較不直覺的符號。
  3. 原子量(Atomic Mass)
    表示該元素在自然界中各同位素的加權平均值,故通常是帶小數的數字。對合成元素則標示最常見或最穩定同位素的質量,但由於這些元素壽命極短,數值往往會被不斷修正。

舉例來說,硒(Se)在週期表中顯示原子序 34,屬於第 4 週期、第 6A 族,表示它有四層電子軌域,其中最外層(價電子層)有 6 顆電子。有了這些資訊,科學家可快速判斷硒的化學傾向、可形成何種化合物,乃至於在生物或工業應用中可能扮演的角色。

週期表的內部結構:週期、族與軌域

門得列夫最初按照原子量遞增排列元素,現代則依靠原子序(即質子數)來分類。橫向稱為「週期」(Period),從第 1 週期到第 7 週期;縱向稱為「族」(Group),目前總共有 18 組。週期數量在於顯示該元素電子軌域有幾層;而同一族則代表外層價電子數相同,故有相似化學性質。

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例如,第 18 族常被稱作「貴氣體」或「惰性氣體」,如氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)等皆不易與其他元素起反應。另一個顯著群體是位於第一族的鹼金屬(Alkali Metals),如鋰(Li)、鈉(Na)等,因外層只有 1 顆電子,極容易失去該電子而形成帶 +1 價的陽離子,故與水猛烈反應。

此外,在表格中央有一塊「過渡元素」(Transition Metals)區域,包括鐵(Fe)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)等。它們具有部分填充的 d 軌域,使得該區域的元素呈現多樣性質,例如具有金屬光澤、可塑性或導電性等,被廣泛應用於工業及工程領域。

同一族的外層價電子數相同,因此大多有著相似化學性質。圖/unsplash

再進化:從 63 種到 118 種

當門得列夫在 1869 年發表週期表時,已知元素只有 63 種,表格中甚至留有空白以預留「未來或存在尚未發現的元素」。他果然預測到了鎵(Ga)以及日後證實的日耳曼ium(Ge)等新元素性質,贏得舉世矚目。隨後,有越來越多元素透過科學發展,尤其是光譜分析與放射性研究而被發現,例如鐳(Ra)和氡(Rn)等。

到 20 世紀後期,隨著粒子加速器的誕生,人類可以合成更重的超鈾元素(Atomic Number > 92)。這些人工合成元素往往極度不穩定,壽命僅能以毫秒或微秒計,但仍證實存在、並填補週期表後段空白。如今,週期表已收錄到第 118 號元素「鿆(Og,Oganesson)」,但科學家預測或許還能繼續向上延伸;只要能合成更重、更穩定的原子核,我們就能拓展週期表的新邊境。

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一般認為,隨原子序遞增,原子核內部的質子數目激增,原子愈趨不穩,往往在極短時間內衰變成較輕元素。然而,一些理論物理學家提出「島狀穩定性」(Island of Stability)的概念:也許在某特定質子與中子數量組合下,能出現意外長壽的「穩定」重元素。

是否真能在表格上方再增添「第八週期」甚至更高週期的列,仍有待更多實驗來驗證。但無法否認的是,週期表一直是科學家檢驗自然規律的試驗場,也見證了人類探索未知的無盡熱情。

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃