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Nature自然科研、清華大學(xué)出版社向化學(xué)加網(wǎng)贈(zèng)書《自然的音符-118種化學(xué)元素的故事》
來源:化學(xué)加網(wǎng) 2020-05-13
導(dǎo)讀:本書由本書由Nature自然科研編譯,清華大學(xué)出版社出版,金涌院士、中國(guó)化學(xué)會(huì)、中國(guó)化工學(xué)會(huì)推薦閱讀。在此特別感謝Nature自然科研、清華大學(xué)出版社向化學(xué)加網(wǎng)贈(zèng)送此書。
要說每一個(gè)人既熟悉又陌生的東西,元素周期表應(yīng)該算一個(gè)。說起元素周期表,每個(gè)人都能說上幾句,也大都聽過大明皇帝朱元璋子孫起名字跟元素周期表的梗。再細(xì)想一下,我們真的了解元素周期表中的每一種元素嗎?光聽別人說51號(hào)元素,你知道元素界的Lv是啥不?1:氫(qīng) 氦(hài)
2:鋰(lǐ) 鈹(pí) 硼(péng) 碳(tàn) 氮(dàn) 氧(yǎng) 氟(fú) 氖(nǎi)
3:鈉(nà) 鎂(měi) 鋁(lǚ) 硅(guī) 磷(lín) 硫(liú) 氯(lǜ) 氬(yà)
4:鉀(jiǎ) 鈣(gài) 鈧(kàng) 鈦(tài) 釩(fán) 鉻(gè) 錳(měng) 鐵(tiě) 鈷(gǔ) 鎳(niè) 銅(tóng) 鋅(xīn) 鎵(jiā) 鍺(zhě) 砷(shēn) 硒(xī) 溴(xiù) 氪(kè)5:銣(rú) 鍶(sī) 釔(yǐ) 鋯(gào) 鈮(ní) 鉬(mù) 锝(dé) 釕(liǎo) 銠(lǎo) 鈀(bǎ ) 銀(yín) 鎘(gé) 銦(yīn) 錫(xī) 銻(tī) 碲(dì) 碘(diǎn) 氙(xiān)6:銫(sè) 鋇(bèi) 鑭(lán)系元素 鉿(hā) 鉭(tǎn) 鎢(wū) 錸(lái) 鋨(é) 銥(yī) 鉑(bó) 金(jīn) 汞(gǒng) 鉈(tā) 鉛(qiān) 鉍(bì) 釙(pō) 砹(ài) 氡(dōng)7:鈁(fāng) 鐳(léi) 錒(ā)系元素 钅盧(lú) 钅杜(dù) 钅喜(xǐ) 钅波(bō) 钅黑(hēi) 钅麥(mài) 钅達(dá)(dá) 钅侖(lún) 钅哥 (gē) 钅爾(nǐ) 钅夫 (fū) 鏌(mò) 钅立(lì) 石田(tián) 氣奧 (ào)鑭系:鑭(lán) 鈰(shì) 鐠(pǔ) 釹(nǚ) 钷(pǒ) 釤(shān) 銪(yǒu) 釓(gá) 鋱(tè) 鏑(dí) 鈥(huǒ) 鉺(ěr) 銩(diū) 鐿(yì) 镥(lǔ)錒系:錒(ā) 釷(tǔ) 鏷(pú) 鈾(yóu) 镎(ná) 钚(bù) 镅(méi) 鋦(jū) 锫(péi) 锎(kāi) 锿(āi) 鐨(fèi) 鍆(mén) 锘(nuò) 鐒(láo)
氦是全宇宙豐度第二的元素(僅次于氫);反氦,是人類所觀測(cè)到的最大的反物質(zhì)原子鋰單質(zhì)是電正性最強(qiáng)的金屬同時(shí)也是最輕和密度最小的固體元素,而且極其易燃。硼氫化物(硼烷)燃燒時(shí)每千克所產(chǎn)生的熱量高于碳?xì)浠衔铩?/span>碳所能構(gòu)成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的種類之多,在元素周期表中無可匹敵。在整個(gè)宇宙中,氧是第三多的元素,只排在氫和氦之后。氟化合物在電子汽車、電子設(shè)備、太空技術(shù)和醫(yī)藥行業(yè)中都扮演著重要的角色。鎂是一種具有相當(dāng)強(qiáng)度的銀白色輕金屬。硅是地殼中含量?jī)H次于氧的元素,大約75%的地球都由硅土組成。微生物可以通過無氧呼吸來依靠硫氧化物的水解衍生物為生。對(duì)單質(zhì)氯最早的觀察記錄可以追溯到1774年。氬是大氣中僅次于氮和氧的第三多的成分(約占大氣成分的0.94%)。鉀是生命體必需的元素(我們每天都要消耗1~5g)。鈣是生命體必需的元素,然而上層大氣中存在的鈣都來源于外星。茶葉中含有比其他植物更多的鈧,但含量依然極低,喜歡喝茶的人并不需要擔(dān)心。二氧化釩已被廣泛應(yīng)用在涂料和傳感器上。一直到20世紀(jì)50年代,人們才認(rèn)識(shí)到人體需要錳。鐵在地殼內(nèi)普遍存在,約占其總質(zhì)量的1/3。在4000多年前的中東,鈷礦石就被用作藍(lán)色染料。鎳在全球碳循環(huán)里有一個(gè)大放異彩的角色。唯一能限制銅的用場(chǎng)的,只有人的想象力。鎵主要被應(yīng)用在半導(dǎo)體行業(yè)中。鍺現(xiàn)在用于光纖、聚合催化劑和微芯片制造所需的硅鍺合金,芯片的特征尺寸可達(dá)7nm。砷化合物可能是最臭名昭著的化合物,尤其是三氧化二砷(砒霜)。自然界中一般很難發(fā)現(xiàn)硒單質(zhì),硒也只存在于少數(shù)礦物中。銣原子鐘在150億年內(nèi)也只會(huì)有1秒不到的誤差。釔最重要的影響也許是其在高溫超導(dǎo)體(零電阻)發(fā)現(xiàn)過程中所扮演的角色。金屬鋯在高溫下仍能保持穩(wěn)定,因此可用來保護(hù)重返地球大氣層時(shí)被加熱的太空飛行器。鈮的有機(jī)化學(xué)性質(zhì)目前尚未得到廣泛的探索。锝是唯一一個(gè)在意大利 “發(fā)現(xiàn)的”元素。釕已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了150多年,但它的化學(xué)性質(zhì)仍在不斷提供著新的發(fā)現(xiàn)和有潛力的技術(shù)。鈀是唯一同時(shí)擁有全滿d軌道和全空s軌道前沿的過渡金屬。銀持有三項(xiàng)世界之最:最好的導(dǎo)電性,標(biāo)準(zhǔn)情況下最亮的元素以及最好導(dǎo)熱性的金屬。物理學(xué)家將鎘辨識(shí)度非常高的一個(gè)紅色譜線波長(zhǎng)被定義為埃這個(gè)長(zhǎng)度單位。51號(hào)元素在中文語境的新作用之一是一個(gè)梗。碲對(duì)我們生活造成的最大影響可能來自碲化鎘太陽能電池板。一般人體內(nèi)含有10~20mg 的碘,其中90%以上儲(chǔ)存在甲狀腺中。氙最激動(dòng)人心的新應(yīng)用之一當(dāng)屬在太空旅行中氙離子噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。銫是少數(shù)在室溫附近就是液態(tài)的金屬元素之一。可以通過氫氧化鋇與石膏(硫酸鈣)反應(yīng)生成硫酸鋇來修復(fù)舊壁畫。第57號(hào)元素鑭為鑭系元素賦名,但它真的和其他14 種元素一起屬于這個(gè)系列嗎?鈰的很多應(yīng)用是基于三價(jià)鈰和四價(jià)鈰氧化態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。鐠在高溫超導(dǎo)體中有非常重要的應(yīng)用。由于它的不穩(wěn)定性,在任何給定的時(shí)間,估計(jì)地球上只有大約500g的钷。摻入了二價(jià)銪和一價(jià)銅的塑料,能夠高效地將陽光中的紫外線部分轉(zhuǎn)化為可見光。目前釓最重要的用途是在醫(yī)療領(lǐng)域,用作磁共振成像的造影劑。發(fā)綠光的鋱化合物可以和發(fā)紅光、發(fā)藍(lán)光的銪化合物組合起來做成發(fā)白光的熒光燈。“為什么我們要對(duì)鏑感興趣?”已經(jīng)變成了“為什么我們要對(duì)磁各向異性感興趣?”在泌尿外科,鈥激光可用于去除泌尿結(jié)石和治療前列腺肥大。目前鉺激光器常被應(yīng)用于口腔和皮膚的護(hù)理中。瑞典化學(xué)家首先分離出了銩,它以歐洲北部角落里一個(gè)神秘的地方命名。鐿比較新的一個(gè)應(yīng)用是原子鐘,這種原子鐘經(jīng)過500 億年后誤差也不會(huì)超過1s。镥和鉿常一起被用于地質(zhì)放射性年代測(cè)定。镥-176經(jīng)β衰變成鉿-176,該過程是镥-鉿地質(zhì)年代計(jì)的基礎(chǔ)。在長(zhǎng)達(dá)60多年的時(shí)間里,鉭和鈮都被認(rèn)為是同一種元素。鎢是具有最高熔點(diǎn)的金屬,也是生物體所能利用的最重的元素。錸(Rhenium)的名字來自于德國(guó)萊茵河的拉丁語名字。鋨是已知最大密度金屬,也是最稀有的穩(wěn)定元素。金是最貴重的元素,金可能將會(huì)是所有反應(yīng)最好的催化劑。鉈有毒,曾是小說中謀殺案的常用武器,但也因此救過現(xiàn)實(shí)生活中的人命。鉍-209的半衰期長(zhǎng)達(dá)1.9 × 1019年,而宇宙的年齡估計(jì)才為1.4×109年。釙是居里夫婦利用他們新開發(fā)的放射化學(xué)分離法發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)元素。砹-211 在醫(yī)學(xué)方面的研究興趣來源于其在癌癥靶向治療中的潛力。鈁擁有所有元素中最大的原子直徑,并且僅有一個(gè)外殼電子。在成功分離元素鐳一年后,居里夫人因發(fā)現(xiàn)釙和鐳而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。錒元素,很有可能會(huì)使追求高效、安靜、可追蹤的癌癥療法成為現(xiàn)實(shí)。金屬釷的熔點(diǎn)到沸點(diǎn)的溫度范圍是所有元素中最廣的。在自然界自然存在的眾多元素中,鈾是原子序數(shù)最高的。在以天體命名的所有元素中,钚是迄今為止唯一一個(gè)飛往其同名天體(冥王星)的元素。镅是唯一一個(gè)政府要求人們帶回家的放射性元素。2016年,锫的第一個(gè)單晶結(jié)構(gòu)被制得。锎是元素周期表中最后一個(gè)具有宏觀化學(xué)意義的元素。锿開啟了用著名科學(xué)家名字命名新元素的潮流,锿主要被用來制造更重的元素。鐨得名于領(lǐng)導(dǎo)建造了第一座核反應(yīng)堆的費(fèi)米。




這本書的獨(dú)特之處在于每篇元素故事都是由世界各地的資深科學(xué)家撰寫而成的,最初是發(fā)表在《自然-化學(xué)》的專欄文章。雖然出自專業(yè)人士的手筆,內(nèi)容卻并不晦澀,相反,有趣又有料的小故事在這本書里俯拾皆是。相信看完這本書,你會(huì)對(duì)不少耳熟能詳?shù)脑馗锌涸瓉砟闶沁@樣的元素。
到2019年,元素周期表已經(jīng)誕生了150周年,早已是大眾眼中的理所當(dāng)然。然而,這張表的背后是眾多科學(xué)家的苦苦探索和撥云見日。或許,這本書的問世,能讓更多人,不論是學(xué)生,還是老師、研究人員,或僅僅對(duì)科學(xué)感興趣的人,都以一種輕松的方式了解每一個(gè)元素背后并不簡(jiǎn)單的故事。

出版社為了更好呈現(xiàn)這些故事也是煞費(fèi)苦心,不單為故事添加了有趣的插圖,還采用了全彩印刷,在版式設(shè)計(jì)上巧妙地用7種顏色結(jié)合音樂中簡(jiǎn)譜的7個(gè)基本音和7個(gè)元素周期。為了方便大家在讀書的時(shí)候隨時(shí)查閱元素周期表,還專門設(shè)計(jì)了118種元素周期表的明信片隨書贈(zèng)送。希望這些細(xì)節(jié)之處的用心能為讀者帶來更好的閱讀體驗(yàn)和樂趣。

目前,本書紙質(zhì)版已經(jīng)在當(dāng)當(dāng)、京東上線,想要收藏的小伙伴可以入手嘍~想看電子版的小伙伴可以去得到APP或者Kindle。
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