在回答這個問題之前，我們先回顧一下歷史，我們也曾狂熱的追捧著新元素，甚至在我們對其不甚了解的情況下就大肆推廣，你不會想象出，具有放射性的鐳，被用來添加到服裝、飾品、玩具、日化用品，甚至飲料、藥品；當然現在微商的主營產品化妝品也是當時含鐳產品的重頭戲。 

“水中貴族”含鐳礦泉水（公有領域） 

　　所幸的鐳的價格當時也是極為昂貴，大多數的產品含量非常低或者只是聲稱含有鐳元素，但即便如此還是造成了極其嚴重的后果——大量用戶受到輻射，而最嚴重卻是那些生產含鐳產品的工人。那么，為什么對我們生活起到重要作用的元素都是我們所熟知的呢？因為這里有兩個基本原則： 

生命會以最容易的方式同環境進行物質交換

　　這里要先介紹一個大家可能知道但不是特別熟悉的概念：豐度——各元素在限定的研究范圍中比例。由于人類的活動主要是位于巖石圈的上層、水圈和大氣圈中；所以，從生命進化的角度講，生命獲取元素的來源一定從上述的圈層中攝取，所以生命體活動也會受上面所述圈層的影響，這就導致了不僅人體，一般的生物體的元素豐度都會高度一致，而且生命體的部分元素比例還會還原生命的進化中某些關鍵節點，比如人的體液的元素豐度同古代海洋有較高的一致性，可以作為生命來自海洋的佐證。 

數據來源：USGS公共統計信息，圖像作者翻譯編制 

　　從上圖可以看出，地殼的各種元素的含量相差巨大（注意y軸為指數標記），其中含量最高的氧硅鋁鐵鈣五種元素所占了絕大部分，此外地殼中的主要造巖元素也是我們所熟知的，其原子序數都位于30之前，地殼中豐度最大的前十名元素，可占全部比例的99.85%。對比下圖，可以發現生命有機體構成元素組成重要性和豐度與地殼的豐度有著高度一致性。 

數據來源：Chang, Raymond (2007). Chemistry (Ninth ed.). McGraw-Hill. p. 52，圖像作者翻譯編制 

　　從整體上講，綠色越深的顏色豐度越大，綠色越淺的豐度越小，不僅如此，那些未用顏色標注的元素，大多數不僅含量低，而且對生命體一般還會構成危害。 

數據來源：Chang, Raymond (2007). Chemistry (Ninth ed.). McGraw-Hill. p. 52，圖像作者翻譯編制 

　　形成鮮明對比的是，構成生命的四種基本元素——碳氫氮氧，在地球上部圈層中有著非常高豐度，而且均有多種氣態化合物，對生命有重要意義的重要元素都有不低的豐度，這為生命體能夠順利同環境進行物質交換中提供了基本保證。 

　　這樣的結果與生命的出現和進化有著直接的關系：從量變到質變，第一個可以自我復制的分子的誕生，一定是發生在較大豐度的元素中，才完成由無機體自發形成有機體的突破，再結合生命周而復始的特性，那么這種元素應該得失電子的能力都一般；基于這種考慮碳基生命和硅基生命都有其存在的道理，但自然界中沒有硅的氣態化合物，液態化合物種類也非常少，要知道氣態物質的化學反應的速率和幾率要遠高于固態物質。所以，斯坦利·米勒在設計驗證生命起源假說——“原始湯”的合成氨基酸實驗中，使用了甲烷，氨和氫，以及水蒸氣的混合物循環通過一個裝置，利用電火花激化，一周后成功合成了不少于5種氨基酸（2011重新測定發現23種）。這樣設計實驗，除了需要模擬古代海洋和大氣的條件，氣態和液態物質的反應速率也是一個重要的考慮。所以在地球上誕生碳基生命而非硅基生命并非偶然——因為生命真的是一個歡快化學反應的集合體啊！ 

最早提出“原始湯”假說的亞歷山大·奧帕林（公有領域） 

元素之間雖有不同，但亦有相似性，并沒有那么多的不可替代

　　第二個基本原則就是我們熟知的元素周期律，門捷列夫發現的元素周期律告訴我們這樣的一個規律，同一列的元素由于最外層電子數相同，化學性質相近，因而很大比例可以找到替代元素，而這種規律甚至成為我們在利用元素過程中的難點，比如晶體的不完美很多時候并不是生長問題，而是在最初原子位置被同族元素替代，比如鉀鈉，比如鈣鎂，這些也同樣豐富了我們的世界（還記得被各種長石支配的日子嗎） 

紛繁復雜的長石礦物相圖（圖像來自于共有領域，旁注作者加） 

為了生活的茍且，我們選擇性價比

　　除了這些科學上的原理，工程思維與我們的生活更加息息相關。什么是工程思維，就是將科學理論實現，除了基本科學性，可行性同樣重要。我們常說的多快好省可以看作工程思維的集中體現，既要考慮簡單實用，又要兼顧經濟實效。所以我們在設計建造的過程中，不求最好，只求最適合，現實生活中我們大量使用替代材料，而非最佳材料。比如我們熟知的電阻率最低的金屬是銀，但我們使用銀作為導線的情況少之又少，因為銀作為貴金屬，使用成本高，故而使用大量的銅、鐵等合金替代，而且合金的線纜的許多性能是優于銀制線纜的。 

新材料：我們的目標是——消除短板

　　科學技術的發展也從兩方面擴大材料使用范圍，一方面降低了使用的門檻，比如礦產勘查，礦產勘查圈成礦邊界的一個重要依據就是工業指標，國家或行業會制定相應的標準，一般5-10年修訂一次，即便如此，由于迅速發展的科學技術，使原先不能用的礦產現在可以用，一些以前要求的指標，像鑄造用膨潤土的白度，水泥用灰巖的鉀鈉都不再作為工業指標了；原先選不了的現在通過新的復選方法可以利用了，像超貧磁鐵礦等等。這種情況尤其到了一個規范用了一段時間后尤為明顯，礦主或者廠家頻繁反映，為什么可以進行采礦生產的區域不能圈礦，不能擴界，這個時刻勘查報告基本就得單獨附選礦實驗報告和相關說明進行重新圈定或擴界。 

　　另一個方面就是提高材料的使用極限，針對性的彌補材料自身的缺點，就會得到應用更廣泛的新材料。比如前一段時間，由于我國對航發工業的重視，對錸的訴求變高了，讓大家認識到了錸這個元素，但錸這個元素，人們對其研究也不高，本身蘊藏量就極低，主要伴生在輝鉬礦中，在此之前，我們都不會對鉬礦中的錸進行檢測，而像葫蘆島等成礦區帶中很多鉬礦山都到閉坑的階段，是不是含錸，能不能回收都難以判斷了，讓人不免產生了“我生君未生,君生我已老。我恨君生遲,君恨我生早”的感慨，想這種情況，怎么辦？研發新材料，像新型的大型航空發動機，越來越多的使用陶瓷基和樹脂基復合材料，這些復合材料密度低、耐高溫,對減輕渦輪葉片重量和降低渦輪葉片冷氣量意義重大，極大填補了對特種金屬不足的缺失。 


依然還將使用空心鈦風扇葉片的WS20概念圖（圖片來源：網友提供） 

　　當然，這些新型材料的研發成本是巨大的，在完全取代之前，經典材料依然不可或缺，但這些新型材料的生產潛力更大，最為關鍵的就是不受稀有元素的限制，有著近乎無限發展的前景。 

　　所以，那些很少聽說過的元素，一般集中在高原子序數區域，理化性質都不穩定性，大概率有毒有放射性，使用和研究屬于管控范圍，同時，這些元素還受制于極低的含量，開采生產成本極高，獲取不易的制約，對其研究的程度和動力都不高，可以參照一下當年居里夫人對鐳的渴望，從1898年到1902年才從一噸多的瀝青含鈾礦渣中提取出0.1g的氯化鐳，直到1910年，才成功獲取了金屬鐳。研究和探索高原子序數工作的難度可見一斑，這些是需要國家甚至全人類的支持和認可；綜上，那些新發現的新元素，就很難對我們的生活有什么影響了。 

　　參考文獻 

　　The principles of distribution of chemical elements in minerals and rocks. The seventh Hugo Müller Lecture, delivered before the Chemical Society". Journal of the Chemical Society: 655–673. 

　　Nielsen, Forrest H. (1998). "Ultratrace minerals.". In Maurice E. Shils; James A. Olsen; Moshe Shine; A. Catharine Ross. Modern nutrition in health and disease. Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins. pp. 283–303. 

　　Elemental Composition of the Human Body" by Ed Uthman, MD Retrieved 17 June 2016 

　　Miller, Stanley L. (15 May 1953). "A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions". Science. 117 (3046): 528–529. Bibcode:1953Sci...117..528M. 

　　Feldspar. What is Feldspar? Industrial Minerals Association. Retrieved on July 18, 2007. 

為何人們感覺不到新元素的影響了

圖文簡介

摘要：為什么對我們生活起到重要作用的元素都是我們所熟知的呢？因為這里有兩個基本原則：第一，生命會以最容易的方式同環境進行物質交換。由于人類的活動主要是位于巖石圈的上層、水圈和大氣圈中，所以生命體活動會受上面所述圈層的影響。第二個基本原則就是元素周期律，同一列的元素由于最外層電子數相同，化學性質相近，因而很大比例可以找到替代元素，而這種規律甚至成為我們在利用元素過程中的難點。