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Nature自然科研、清华大学出版社向化学加网赠书《自然的音符-118种化学元素的故事》
来源:化学加网 2020-05-13
导读:本书由本书由Nature自然科研编译,清华大学出版社出版,金涌院士、中国化学会、中国化工学会推荐阅读。在此特别感谢Nature自然科研、清华大学出版社向化学加网赠送此书。
要说每一个人既熟悉又陌生的东西,元素周期表应该算一个。说起元素周期表,每个人都能说上几句,也大都听过大明皇帝朱元璋子孙起名字跟元素周期表的梗。再细想一下,我们真的了解元素周期表中的每一种元素吗?1:氢(qīng) 氦(hài)
2:锂(lǐ) 铍(pí) 硼(péng) 碳(tàn) 氮(dàn) 氧(yǎng) 氟(fú) 氖(nǎi)
3:钠(nà) 镁(měi) 铝(lǚ) 硅(guī) 磷(lín) 硫(liú) 氯(lǜ) 氩(yà)
4:钾(jiǎ) 钙(gài) 钪(kàng) 钛(tài) 钒(fán) 铬(gè) 锰(měng) 铁(tiě) 钴(gǔ) 镍(niè) 铜(tóng) 锌(xīn) 镓(jiā) 锗(zhě) 砷(shēn) 硒(xī) 溴(xiù) 氪(kè)5:铷(rú) 锶(sī) 钇(yǐ) 锆(gào) 铌(ní) 钼(mù) 锝(dé) 钌(liǎo) 铑(lǎo) 钯(bǎ ) 银(yín) 镉(gé) 铟(yīn) 锡(xī) 锑(tī) 碲(dì) 碘(diǎn) 氙(xiān)6:铯(sè) 钡(bèi) 镧(lán)系元素 铪(hā) 钽(tǎn) 钨(wū) 铼(lái) 锇(é) 铱(yī) 铂(bó) 金(jīn) 汞(gǒng) 铊(tā) 铅(qiān) 铋(bì) 钋(pō) 砹(ài) 氡(dōng)7:钫(fāng) 镭(léi) 锕(ā)系元素 钅卢(lú) 钅杜(dù) 钅喜(xǐ) 钅波(bō) 钅黑(hēi) 钅麦(mài) 钅达(dá) 钅仑(lún) 钅哥 (gē) 钅尔(nǐ) 钅夫 (fū) 镆(mò) 钅立(lì) 石田(tián) 气奥 (ào)镧系:镧(lán) 铈(shì) 镨(pǔ) 钕(nǚ) 钷(pǒ) 钐(shān) 铕(yǒu) 钆(gá) 铽(tè) 镝(dí) 钬(huǒ) 铒(ěr) 铥(diū) 镱(yì) 镥(lǔ)锕系:锕(ā) 钍(tǔ) 镤(pú) 铀(yóu) 镎(ná) 钚(bù) 镅(méi) 锔(jū) 锫(péi) 锎(kāi) 锿(āi) 镄(fèi) 钔(mén) 锘(nuò) 铹(láo)
氦是全宇宙丰度第二的元素(仅次于氢);反氦,是人类所观测到的最大的反物质原子锂单质是电正性最强的金属同时也是最轻和密度最小的固体元素,而且极其易燃。硼氢化物(硼烷)燃烧时每千克所产生的热量高于碳氢化合物。碳所能构成的稳定结构的种类之多,在元素周期表中无可匹敌。在整个宇宙中,氧是第三多的元素,只排在氢和氦之后。氟化合物在电子汽车、电子设备、太空技术和医药行业中都扮演着重要的角色。硅是地壳中含量仅次于氧的元素,大约75%的地球都由硅土组成。微生物可以通过无氧呼吸来依靠硫氧化物的水解衍生物为生。氩是大气中仅次于氮和氧的第三多的成分(约占大气成分的0.94%)。钾是生命体必需的元素(我们每天都要消耗1~5g)。钙是生命体必需的元素,然而上层大气中存在的钙都来源于外星。茶叶中含有比其他植物更多的钪,但含量依然极低,喜欢喝茶的人并不需要担心。锗现在用于光纤、聚合催化剂和微芯片制造所需的硅锗合金,芯片的特征尺寸可达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)。自然界中一般很难发现硒单质,硒也只存在于少数矿物中。钇最重要的影响也许是其在高温超导体(零电阻)发现过程中所扮演的角色。金属锆在高温下仍能保持稳定,因此可用来保护重返地球大气层时被加热的太空飞行器。钌已经被发现了150多年,但它的化学性质仍在不断提供着新的发现和有潜力的技术。钯是唯一同时拥有全满d轨道和全空s轨道前沿的过渡金属。银持有三项世界之最:最好的导电性,标准情况下最亮的元素以及最好导热性的金属。物理学家将镉辨识度非常高的一个红色谱线波长被定义为埃这个长度单位。碲对我们生活造成的最大影响可能来自碲化镉太阳能电池板。一般人体内含有10~20mg 的碘,其中90%以上储存在甲状腺中。氙最激动人心的新应用之一当属在太空旅行中氙离子喷气式发动机中的应用。可以通过氢氧化钡与石膏(硫酸钙)反应生成硫酸钡来修复旧壁画。第57号元素镧为镧系元素赋名,但它真的和其他14 种元素一起属于这个系列吗?铈的很多应用是基于三价铈和四价铈氧化态之间的转换。由于它的不稳定性,在任何给定的时间,估计地球上只有大约500g的钷。掺入了二价铕和一价铜的塑料,能够高效地将阳光中的紫外线部分转化为可见光。目前钆最重要的用途是在医疗领域,用作磁共振成像的造影剂。发绿光的铽化合物可以和发红光、发蓝光的铕化合物组合起来做成发白光的荧光灯。“为什么我们要对镝感兴趣?”已经变成了“为什么我们要对磁各向异性感兴趣?”在泌尿外科,钬激光可用于去除泌尿结石和治疗前列腺肥大。瑞典化学家首先分离出了铥,它以欧洲北部角落里一个神秘的地方命名。镱比较新的一个应用是原子钟,这种原子钟经过500 亿年后误差也不会超过1s。镥-176经β衰变成铪-176,该过程是镥-铪地质年代计的基础。在长达60多年的时间里,钽和铌都被认为是同一种元素。钨是具有最高熔点的金属,也是生物体所能利用的最重的元素。铼(Rhenium)的名字来自于德国莱茵河的拉丁语名字。金是最贵重的元素,金可能将会是所有反应最好的催化剂。铊有毒,曾是小说中谋杀案的常用武器,但也因此救过现实生活中的人命。铋-209的半衰期长达1.9 × 1019年,而宇宙的年龄估计才为1.4×109年。钋是居里夫妇利用他们新开发的放射化学分离法发现的第一个元素。砹-211 在医学方面的研究兴趣来源于其在癌症靶向治疗中的潜力。钫拥有所有元素中最大的原子直径,并且仅有一个外壳电子。在成功分离元素镭一年后,居里夫人因发现钋和镭而获得诺贝尔化学奖。锕元素,很有可能会使追求高效、安静、可追踪的癌症疗法成为现实。在自然界自然存在的众多元素中,铀是原子序数最高的。在以天体命名的所有元素中,钚是迄今为止唯一一个飞往其同名天体(冥王星)的元素。锿开启了用著名科学家名字命名新元素的潮流,锿主要被用来制造更重的元素。
这本书的独特之处在于每篇元素故事都是由世界各地的资深科学家撰写而成的,最初是发表在《自然-化学》的专栏文章。虽然出自专业人士的手笔,内容却并不晦涩,相反,有趣又有料的小故事在这本书里俯拾皆是。相信看完这本书,你会对不少耳熟能详的元素感慨:原来你是这样的元素。
到2019年,元素周期表已经诞生了150周年,早已是大众眼中的理所当然。然而,这张表的背后是众多科学家的苦苦探索和拨云见日。或许,这本书的问世,能让更多人,不论是学生,还是老师、研究人员,或仅仅对科学感兴趣的人,都以一种轻松的方式了解每一个元素背后并不简单的故事。
出版社为了更好呈现这些故事也是煞费苦心,不单为故事添加了有趣的插图,还采用了全彩印刷,在版式设计上巧妙地用7种颜色结合音乐中简谱的7个基本音和7个元素周期。为了方便大家在读书的时候随时查阅元素周期表,还专门设计了118种元素周期表的明信片随书赠送。希望这些细节之处的用心能为读者带来更好的阅读体验和乐趣。
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