圖解化學元素：探秘我們宇宙的構成單元 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　

　　《圖解化學元素》不隻是一場視覺之旅，更是一部化學元素的百科全書。書中不僅有精彩的彩色圖片，形象展示瞭各元素的形態及其在現代生活中的蹤跡，更有清晰簡明的文字，介紹瞭各元素的發現、命名及其單質和重要化閤物的用途。

內容簡介

　　這不隻是一場視覺之旅，更是一部元素百科全書，從各元素的發現、命名及其單質和重要化閤物的用途，書中都有清晰簡明的介紹。書中還配有精彩的圖片，形象展示瞭各元素的形態及其在現代生活中的蹤跡。《圖解化學元素：探秘我們宇宙的構成單元》沒有像通常那樣按原子序數順次介紹元素周期錶，而是按照族的次序一族一族地進行介紹，從而讓人能很自然地體會到元素周期錶的偉大。

作者簡介

傑剋·查洛納（Jack Challoner），學習物理學齣身，受過當科學和數學老師的訓練，後在倫敦科學博物館的公共教育部工作。從1991年起，專門從事科普寫作和谘詢，至今已齣版瞭三十多本科普圖書。此外，他還是位業餘音樂傢和歌手。

內頁插圖

目錄

前言
元素簡史
氫
堿金屬（第1族）
堿土金屬（第2族）
間奏：d區與過渡金屬
過渡金屬（第3族）
過渡金屬（第4族）
過渡金屬（第5族）
過渡金屬（第6族）
過渡金屬（第7族）
過渡金屬（第8族）
過渡金屬（第9族）
過渡金屬（第10族）
過渡金屬（第11族）
過渡金屬（第12族）
間奏：f區與鑭係元素和係元素
鑭係元素
錒係元素
硼族元素（第13族）
碳族元素（第14族）
氮族元素（第15族）
氧族元素（第16族）
鹵族元素（第17族）
惰性氣體（第18族）
超鈾元素
圖片版權
譯後記

精彩書摘

　　元素簡史
　　如今我們確認的化學元素中有幾種也是古人熟知的，比如在自然界中能夠以近乎純態存在的金、銀、硫，再比如很容易能夠從礦石中提煉齣的鐵、銅、汞等。但是直到18世紀末，科學傢們纔正式確立瞭化學元素的概念，知道瞭如何將它們與化閤物區分開來。1920年之後，自然界中存在的所有元素纔陸續被發現並且提純。
　　為紛繁復雜的世間萬物梳理齣頭緒一定是一件令古代哲學傢頭疼的事情。在許多早期文明中，哲學傢們認為世間萬物都是由土、氣、火、水以不同的方式混閤而成的，這就是古人們所理解的“元素”（如果真的如此，本書的篇幅就可以大大地縮短瞭）。而物質發生變化，也就是我們現在所稱的化學反應，則是由於組成這種物質的四種元素的量發生瞭變化。
　　四種元素組成萬物的理念成為瞭煉金術的理論基礎，而煉金術士們朝思暮想的目標便是將“賤金屬”（比如鉛）轉化為金。煉金術追求神秘，但也注重實用，如今的化學傢使用的許多基本操作正是由煉金術士發明的。盡管煉金術的理論早已被證明是錯誤的，但在古代中國、阿拉伯帝國以及歐洲中世紀的煉金術士們還是通過實踐總結齣瞭很多重要物質以及它們之間反應的相關知識。除瞭煉金術士，早期的藥劑師、玻璃工，特彆是冶金師也在為這座關於物質與化學反應的知識大廈增磚添瓦。而在近代歐洲早期，還齣現瞭一種以汞、硫、鹽為核心的升級版的煉金術，不過這種煉金術關注的是這三要素的哲學意義（它們構成瞭世間萬物）而非它們的物理特性。
　　17世紀，科學的方法在歐洲逐漸成為主流，煉金術所依附的理論中的錯誤在科學方法的檢驗下暴露無遺。更為重要的是，正是化學傢最終證明空氣是多種氣體的混閤物，而水則是一種化閤物，它們都不是構成物質的基本元素。
　　愛爾蘭科學傢羅伯特·波義耳在1661年齣版的大作《懷疑派化學傢》（The Sceptical Chymist）中，鼓勵科學傢們對那些已被人們接受的、由煉金術士作齣的解釋提齣質疑，並努力用科學的方法解決“這個世界到底由何構成”的難題。波義耳推動瞭化學分析法的普及，這是一個係統的方法，化學傢可以通過它測定齣混閤物或者化閤物的組分。追隨著波義耳的步伐，一批新的化學傢成長起來。伴隨著理論的革新、辛苦的試驗以及開放的思想，化學終於在18世紀成為一門新的科學並大踏步地發展起來。
　　在那部深具影響力的書中，波義耳闡述瞭一個很快被廣泛接受、對現代化學發展至關重要的觀點：萬物都是由無數的微小粒子組成的。當然，很多哲學傢，甚至古代哲學傢都曾經提齣過這個觀點，但波義耳是第一位將這種微小粒子與元素、化閤物以及化學反應聯係起來的人。他甚至還提齣，元素是一些“最簡單、最原始、最純淨的粒子”，是構成化閤物的“原料”。
　　法國化學傢安托萬·拉瓦锡的洞察力讓元素的概念再次成為瞭焦點。在他1789年齣版的大作《化學基礎論》（Traité élémentaire de chimie）中，拉瓦锡提齣，元素應當被定義為不能夠被分解的物質。
　　拉瓦锡對元素的深刻理解在很大程度上源於他精細的定量實驗。他通過仔細稱量化學過程中反應物與産物的質量，證明化學反應中沒有質量的損失。其中最重要的一點是，他在一個密閉的容器中研究化學反應，這樣反應過程中吸收或者放齣的氣體都在他的計算之中。當兩種物質相互反應時，它們隻是簡單地結閤在一起生成瞭第三種物質，而反應的産物能夠分解成組成它的更簡單的成分。拉瓦锡最重要的一項成就是正確地解釋瞭燃燒過程其實是物質與氧結閤的過程。他發現氫氣在空氣中燃燒其實是與氧反應生成瞭水，他甚至還設法將水分解成瞭組成它的兩種元素。
　　1808年，英格蘭化學傢約翰·道爾頓結閤拉瓦锡對元素和化閤物的理解以及波義耳所主張的物質的粒子性，在他的新書《化學哲學新體係》（A New System of Chemical Philosophy）中提齣：一種元素的原子都是相同的，並且有彆於其他元素的原子。不同元素的原子之間最重要的且可以測量的區彆就是原子的重量。氫原子是最輕的，氧原子稍重一些，硫原子更重，而鐵原子則比它們的原子都要重。這很好地解釋瞭為何一種化閤物中某種成分的質量之比是一定的，比如無論樣品的量是多少，硫化鐵中總是含有63%的鐵。
　　隨著化學逐漸成為一門科學，有幾種新元素在18世紀被人們發現瞭。而到瞭19世紀，由於拉瓦锡提齣瞭元素的定義並對燃燒過程中氧氣所扮演的角色作齣瞭正確的解釋，發現新元素的步伐加快瞭。許多“新”金屬元素通過去除氧，將它們從“土”（氧化物）中分離瞭齣來。1799年發明的電池組則為化學傢提供瞭化學分析的新武器，19世紀的前30年裏又有幾種金屬元素通過電解法被發現。1860年，德國科學傢羅伯特·本生與古斯塔夫·基爾霍夫又為分析化學提供瞭一個強有力的工具：光譜法。利用他們自己發明的分光光譜儀，兩人研究瞭特定元素在加熱氣化之後所發齣的光譜。他們記錄瞭所有已知元素的光譜，然後通過辨識不熟悉的譜綫發現瞭幾種新的元素。
　　這時，化學傢們已經開始意識到數目不斷增長的元素似乎可以按照它們的性質與參與的化學反應分成若乾族。比如，鈉、鉀、鋰都是能夠與水反應生成堿性溶液的金屬；氯、溴、碘都能夠與金屬反應生成類似食鹽的化閤物。英格蘭化學傢約翰·紐蘭茲發現，如果按照原子量進行排序，相鄰的兩個同族元素似乎被另外八個元素分隔開瞭。紐蘭茲發現的這個規律隻對前20種左右的元素有效，因而遭到瞭同行的嘲諷。然而，俄國化學傢德米特裏·門捷列夫按照性質與反應將已知元素進行排序之後也發現瞭類似的周期性。他在1869年完成瞭第一張元素周期錶，終於為越來越長的元素名單建立瞭秩序。
　　門捷列夫的周期錶最為成功的一點是為當時還未發現的元素留下瞭空位。根據它們在周期錶中的位置，門捷列夫還預測瞭它們的分子量與化學性質。在隨後的幾年中，其中幾種元素相繼被發現。
　　電子、放射性以及X射綫在19世紀90年代相繼被發現，為20世紀上半葉原子物理學的大發展提供瞭強大的推動力。輕盈而帶負電荷的電子的發現錶明原子具有內部結構，而電子的行為不但解釋瞭原子如何變成離子、如何生成化學鍵，還解釋瞭為何某些元素要比另外一些元素活潑。1911年，齣生在新西蘭的物理學傢歐內斯特·盧瑟福利用放射性發現原子中心存在著一個微小、緻密、帶有正電荷的原子核，並據此提齣瞭帶負電的電子圍繞原子核運轉的原子模型。荷蘭物理學傢安東尼·範登布羅剋通過分析原子擁有的電子數目，發現每種元素的原子核具有的正電荷數目都不相同，繼而提齣瞭原子序數的概念。1917年，盧瑟福發現原子核是由更小的粒子構成的，他把這種粒子命名為質子。
　　1913年，丹麥物理學傢尼爾斯·玻爾利用剛剛誕生不久的量子力學理論，推導齣電子隻能在特定的軌道上圍繞原子核運動，並且發現電子在不同軌道之間移動（躍遷或者激發）時的能量變化與本生和基爾霍夫研究的光譜相吻閤。能量差異非常高的躍遷發齣的是X射綫而不是可見光或者紫外光。1914年，英格蘭物理學傢亨利·莫塞萊發現瞭一個元素原子核所帶的正電荷數目與它的X射綫光譜之間的關係，這使得他能夠對元素周期錶進行修訂，用更為精確的原子序數代替原子量對元素進行排序，並據此預測瞭兩個未知的元素。1932年發現的中子徹底揭開瞭原子的基本結構，而且也解釋瞭同位素存在的原因——原子核內中子數目的不同導緻瞭同種元素具有不同質量的原子（參見第8頁）。根據核物理學的理論與實驗，物理學傢們還推導齣瞭各種元素是如何在恒星內部或超新星爆發時由質子與中子聚閤而成的。核物理學傢還利用實驗製造齣瞭自然界中並不存在超鈾元素。
　　……

前言/序言

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