本书是面向青少年,特别是面向小学高年级和初中学生的科普读物。作者用讲述故事的语言风格,从元素的分类和排列、元素和生命、元素和文明、炼金术与现代化学、电和元素发现、元素的本质、探索新元素等方面讲述了人类从认识元素到创造元素的探索过程。本书不是简单地根据已有信息来描述这些知识,而是从元素的原理、元素的运用和有哪些未解决问题这三个方面向青少年读者们介绍有关元素的知识,启发读者对相关问题的思考,激发读者的阅读兴趣。
元素是什么?
无论是我们日常生活中的各类物品,
还是我们所生活的地球,
或是地球之外的浩瀚宇宙,
都始于小小的元素。
万物无穷,元素有序。
让我们跟随化学家的脚步,
了解元素的概念、性质和分类,
看看它是如何推动化学和人类文明发展的吧!
朝着小小的元素世界前进
不久前,我开车被堵在路上,等了很长时间。刚在想怎么回事,结果看到了一场烟花表演。伴随着人们的欢呼声,烟花在刹那之间绽放,开始用神秘的颜色装饰天空。在看到烟花绽放的那一刻,我就觉得自己在车里无聊烦躁的几十分钟得到了补偿,不知道你们有没有过类似的经历。
你在观看烟花表演的时候,有没有产生过这样的疑问:烟花表演中的火花为什么不是一种颜色而是五彩缤纷的呢?生活中各种微不足道的点滴有时候会突然变得不一样:当打扫撒落在地上的盐,发现它是四方形颗粒的时候;当学了铁在空气中接触水就会生锈,却又发现它被用作餐具或浴室用品的时候……你会不会想着咦?好奇怪……,说的就是这种感觉。
四方形的盐粒、不生锈的铁、各种颜色的烟花,这一切都因为它们是由不同的物质构成的,所以会呈现出不同的样貌。而且这种不同可能还取决于组成物质的更小单位的特性。
组成物质的更小单位,我们称之为元素。这些被称为元素的拼图碎片如何排列组合成一幅完整的物质的画,决定了构成世界的数千、数万、数百万种物质的不同特性。那么,我们也自然而然地会产生如下的疑问:
世界上到底有多少种元素?
谁,在什么时候,又是如何找到那些元素的呢?
元素的名称是怎么确定的?
那些名称又有什么含义呢?
还有尚未被发现的隐藏元素吗?
本书的宗旨就在于揭开这些疑问的谜底,就好比我们突然用好奇的眼光,去看待日常生活中那些看似理所当然的现象,人类的历史可以说是努力满足人们这种好奇心的结果。本书将按照从人类诞生到现在的时间顺序来重温这些历史。古往今来,无数科学家为了研究元素反复试验,付出了艰苦卓绝的努力,这也成为文明不断发展的不竭动力。而现在,你们就是创造未来的主人公。从单纯地满足好奇心,转变为去思考元素对世界和人类的影响,如果你能了解有关元素的各种奥秘,就能更加切身地感受到元素和化学对人类社会的意义。我们生活的地球是如何诞生的?人类是以何种方式进化的?文明又是如何发展起来的?化学这一学科是如何形成的?解答这些问题的关键就是元素,元素就在我们看不见的地方对这一切起到了核心作用。
不觉得很神奇吗?无论是我们日常生活中的各类物品,还是我们所生活的地球,或是地球之外的浩瀚宇宙,都始于小小的元素。下面,我们将通过元素开始我们的故事讲述,我保证这是任何人都没有跟你讲过的历史、文化、科学故事。
张洪齐,韩国科学技术院(KAIST)化学博士,曾任美国佐治亚理工学院研究员。现为韩国光云大学化学系助理教授,教授无机化学和纳米化学。
1
元素的分类和排列
? 寻找世界的本原? 003
? 元素和原子的区别? 005
? 原子之间的相互吸引与排斥? 008
? 根据特性划分的分类体系表? 012
? 化学词典元素周期表的完成? 016
? 元素周期表的趣闻? 020
2
元素生命之本
? 我们身体的主角? 027
? 不可或缺的配角? 034
? 每个房间两张床轨道的真面目? 040
? 想成为何种离子?? 046
3
元素人类文明史上的里程碑
? 化学的开端即是人类的开端? 053
? 金属文明的胎动青铜器时代? 056
? 生产力的跨越铁器时代 060
? 黄金站在欲望和阶级的顶点? 062
? 铅历史兴衰的见证者? 065
? 硅向着半导体时代前进? 067
4
炼金术当代化学的雏形
? 小小的好奇心点燃了化学的黄金火种? 075
? 炼金术让东西方携手 079
? 炼金术的坠落带来了化学的进化 086
? 那些闪光的炼金术士后裔们? 087
5
为电喝彩让我们发现更多的元素
? 咔嗒!元素的黑夜亮起了灯? 099
? 电化学发现了很多种元素? 100
? 玻璃不再崩碎的秘密硼? 105
? 请给我起一个行星那样酷炫的名字? 107
? 新行星赋名新元素? 111
6
揭开元素的面纱
? 甜蜜的毒药? 123
? 继承之粉 124
? 变废为宝? 129
? 推理小说中的常客? 131
? 痛痛病? 134
? 昂贵的死亡? 136
? 氟烈士? 139
? 为了更快速地致死? 142
7
寻找新元素
? 前赴后继现身的镧系元素? 149
? 天然元素VS人工元素? 153
? 元素能人为制造?? 155
? 放射性元素锕系元素? 159
? 元素的尽头在哪里?? 161
? 总会在某个时候某个地方? 166
向着更大的元素世界昂首阔步? 168