不可不知的化學元素知識（簡體書）

《不可不知的化學元素知識》將帶領讀者周遊化學元素世界，領略其中的美妙風光。書中主要內容包括神奇的元素週期表、第1號元素氫的故事、鹼金屬的故事、鹼土金屬的故事、“硼”友們的故事、神奇的碳家族、氮和它的兄弟們、偉大的氧家族、個性鮮明的鹵族元素、其他神奇的金屬元素、奇妙的惰性氣體。《不可不知的化學元素知識》集知識性、趣味性和審美性於一體，書中生動形象的文字描述和錦上添花的圖片巧妙結合，使讀者在愉快的閱讀中開闊眼界，增長知識。本書特別適合青少年、化學教師、大中專師生及廣大科普愛好者閱讀。

陳加福、陳永主編的《不可不知的化學元素知識》是一位向導，可以帶領讀者周游化學元素的世界，領略其中的美妙風光。
本書以絕大多數已知元素的發現過程、主要性質及應用領域等知識為主，集知識性、趣味性和審美性于一體，書中生動形象的文字描述和錦上添花的圖片巧妙結合，使讀者在愉快的閱讀中開闊眼界、增長知識，領略神奇的化學元素的美妙風光。本書特別適合青少年、化學教師、大中專師生及廣大科普愛好者閱讀。

自然界雖然多姿多彩，但組成萬物的基礎是化學元素，化學元素和相關的科學技術使我們的世界變得絢爛多彩。化學元素是構建我們物質世界大廈的磚和瓦。要了解物質世界，必須先了解化學元素。沒有任何一種物質會回歸為無，但一切物質都將因回歸為它們的元素而隱退消失。人們渴望了解化學元素，了解演繹出宇宙萬物的化學元素的奧秘。
本書是一位向導，可以帶領讀者周游化學元素的世界，領略其中的美妙風光。
本書以絕大多數已知元素的發現過程、主要性質及應用領域等知識為主，集知識性、趣味性和審美性于一體，書中生動形象的文字描述和錦上添花的圖片巧妙結合，使讀者在愉快的閱讀中開闊眼界、增長知識，領略神奇的化學元素的美妙風光。本書特別適合青少年、化學教師、大中專師生及廣大科普愛好者閱讀。
本書主要內容包括神奇的元素周期表、第1號元素氫的故事、堿金屬的故事、堿土金屬的故事、“硼”友們的故事、神奇的碳家族、氮和它的兄弟們、偉大的氧家族、個性鮮明的鹵族元素、其他神奇的金屬元素、奇妙的惰性氣體。
本書由陳加福、陳永主編，付建偉、張佳楠任副主編，參加編寫工作的有張銳、陳志民、喬曉燕、宋菊秀、李孔齋、李響、劉峰、李菁、楊晗、肖樹龍，汪大經教授對全書進行了詳細審閱。
在本書的編寫過程中，參考了國內外同行的大量文獻資料，謹向相關人員表示衷心的感謝！
由于我們的水平有限，錯誤之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
編者

前言
第1章神奇的元素週期表
1.1門捷列夫的故事
1.263種元素的聯繫
1.3元素週期表的產生
1.4元素週期表的結構

第2章第1號元素氫的故事
2.1人造空氣
2.2拉瓦錫得出的結論
2.3最輕的氣體
2.4最有前途的環保燃料
2.5強力的奪氧能手
2.6氕、氘、氚三兄弟
2.7儲氫材料

第3章鹼金屬的故事
3.1鹼金屬並不是堿
3.2最輕的金屬鋰
3.3人體中不可或缺的鈉
3.4草木灰中就能提取的鉀
3.5“銣”此之美
3.6最軟的金屬銫
3.7紅顏易老的鈁

第4章鹼土金屬的故事
4.1晶瑩翠碧的寶石：鈹
4.2綠色工程材料：鎂
4.3電視廣告中出現最多的元素：鈣
4.4華清池“神女湯”的造就者：鍶
4.5化合物幾乎全有毒的鋇
4.6讓居里夫人名揚天下的鐳

第5章“硼”友們的故事
5.1窮苦而有骨氣的硼
5.2少年得志的鋁
5.3在手掌中就能熔化的金屬鎵
5.4癌症的罪魁禍首：銦
5.5第二毒王：鉈

第6章神奇的碳家族
6.1有機世界的中流砥柱：碳
6.2無機世界的主角：矽
6.3半導體工業的糧食：鍺
6.4怕冷又怕熱的錫
6.5為長生不老煉就的“鉛”丹

第7章氮和它的兄弟們
7.1生命的基礎：氮
7.2霹靂火：磷
7.3天下毒王：砷
7.4熱縮冷脹的銻
7.5最後一個穩定元素：鉍

第8章偉大的氧家族
8.1萬物生存離不開氧
8.2古老神奇的硫
8.3抗癌之王：硒
8.4奇異的“碲金”
8.5鐳的兄弟：釙

第9章個性鮮明的鹵族元素
9.1最困難的發現：氟
9.2一日三餐離不開的氯
9.3沉睡海底千年的美人：溴
9.4智力元素：碘
9.5門捷列夫預測的類碘：砹

第10章其他神奇的金屬元素
10.1元素週期表預言成功的典范：鈧
10.2太空金屬：鈦
10.3風華絕代的釩
10.4功勳累累的鉻
10.5真的很“錳”
10.6最重要的金屬：鐵
10.7“地下惡魔”：鈷
10.8魔鬼金屬：鎳
10.9人類的功勳元素：銅
10.10犧牲自己保護他人的鋅
10.11稀土元素的族長：釔
10.12一根火柴就能點燃的鋯
10.13烈火金剛兩兄弟：鈮和鉭
10.14為戰爭而生的鉬
10.15鍀使化學元素研究的面貌煥然一新
10.16拒腐蝕永不沾的釕
10.17為廉價首飾撐門面的銠
10.18吸收氣體的能手：鈀
10.19亮晶晶的少年：銀
10.20造成女兒村的禍首：鎘
10.21龐大的鑭系和錒系家族
10.22玻爾命令下的產物：鉿
10.23熔點最高的金屬：鎢
10.24姍姍“錸”遲
10.25密度冠軍雙胞胎：鋨和銥
10.26貴族金屬：鉑
10.27真“金”不怕火煉
10.28流動的金屬：汞

第11章奇妙的惰性氣體
11.10.0064克的差異
11.2氬的發現
11.3太陽元素：氦
11.4氖、氪、氙、氡的光榮獨立
參考文獻

1.1 門捷列夫的故事
1907年2月里的一天，長街靜穆，萬民佇立，俄羅斯著名化學家門捷列夫的葬禮在彼得堡舉行。
大街上，幾萬人的送葬隊伍在凜冽的寒風中緩慢地移動著。人群中既沒有花圈，也沒有遺像，在隊伍的最前面只有一塊特制的木牌，上面畫著門捷列夫對人類化學史做出的巨大貢獻——元素周期表。那些按規律排列的、由26個大小寫英文字母組成的元素符號顯得是那樣的凝重，好像它們也在寄托著對這位化學史上的奇人的哀思。
如今，任何一個具有初中文化的人都知道元素周期律，都對門捷列夫創造性的發現高山仰止。但門捷列夫的一生并非一帆風順，正如著名作家冰心所言：“成功的花，人們只驚羨她現時的明艷！然而當初她的芽兒，浸透了奮斗的淚泉，灑遍了犧牲的血雨。”門捷列夫的一生是與苦難相伴的一生，也是終生奮斗的一生。14歲即失去父親的門捷列夫經歷了無數令人心酸的苦難，靠著微薄的助學金，以極大的毅力讀完了大學，并發表了著名的論文《硅酸鹽化合物的結構》。后來，他被聘為彼得堡大學副教授。
攀登科學高峰的路，是一條艱苦而又曲折的路。門捷列夫在這條路上，也是吃盡了苦頭。但是他在自己的名言“什么是天才？終身努力，便成天才！”的激勵下，克服了種種困難，以其驚人的總結能力和廣博的化學知識，取得了豐碩的研究成果。
門捷列夫在擔任化學教師期間，為了改變無機化學教科書陳舊、無法適應新要求的情況，他決定親自編寫一部最新的教材。
編寫新教材考驗著門捷列夫的毅力和智慧，面對著雜亂無章的幾十種化學元素，他一時找不到任何規律。從1865年到1869年，一千多個日日夜夜，門捷列夫甚至做夢時都在想著各種化學元素。我們從他生前的畫像（圖1—1）可以看出，衣服的口袋特別大，據說那是為了便于放下厚厚的筆記本，因為他一想到什么，總是習慣立即從衣袋里掏出筆記本記錄下來。
幸運的是，門捷列夫生活在化學界探索元素規律的時期。當時，各國的化學家都在研究已知的幾十種元素的內在聯系和規律，門捷列夫也以驚人的毅力投入到艱苦的探索當中。
天道酬勤。正如牛頓在看到蘋果落地后受到啟發，發現了萬有引力一樣，門捷列夫在聽到鄰居女孩的鋼琴聲后也同樣受到了啟發。他以驚人的洞察力，終于發現了元素周期的規律，并依此制定了元素周期表，為世界人民留下了不朽的杰作。可以說，元素周期表是門捷列夫畢生心血的結晶。
門捷列夫的元素周期律認為：①把元素按相對原子質量的大小排列起來，會出現明顯的周期性；②相對原子質量的大小決定著元素的性質；③可根據元素周期律修正已知元素的相對原子質量。
門捷列夫發明的元素周期表不但被后來一個個發現新元素的實驗所證實，而且成為了指導化學家們有計劃、有目的地尋找新的化學元素的理論依據。一張小小的元素周期表，承載了元素世界的無數奧秘。通過元素周期表，人們對元素的認識和研究進入了新的天地。
毫不夸張地說：元素周期表的誕生是化學史上開天辟地的一大創舉。有了元素周期表，元素探索的面貌從此煥然一新！
1.2 63種元素的聯系
到1865年時，人們已經發現了63種化學元素。但這些元素之問存在怎樣的聯系呢？
英國化學家紐蘭茲把當時已知的元素進行了排列，發現無論從哪一個元素算起，每隔7種元素就會出現性質相近的元素。這很像音樂上的八度音循環，因此他干脆把元素的這種周期性叫做“八音律”，并據此畫出了標示元素關系的“八音律”表，如圖1—2所示。但是由于他當時沒有考慮到還有尚未發現的元素，所以未能揭示出元素之間的內在規律。
時間一天天地過去，因為沒有任何頭緒，無數科學家退縮了，他們放棄了對元素規律的研究。然而，面對一次次的挫折門捷列夫毫不氣餒。他搜集了大量的實驗數據，將硬紙板切成方形卡片，并把63種元素以及它們的性質一一寫在卡片上。
可是又如何排列這些卡片呢？門捷列夫陷入了深思。
按顏色排列？有的元素閃閃發光，有的元素烏黑透亮，每種元素的顏色各不相同，黃色、紅色、白色、灰色……
按沸點排列？有的在室溫下是液體，有的在1000℃時仍是固體。
按導電性排列？有的導電性極好，有的根本就不導電。
按某種性質排列？有的遇水就爆炸，有的在空氣中會自燃。
門捷列夫苦思冥想，總也找不到它們之間有什么必然聯系。
日復一日，門捷列夫有時候夜里坐在房內，靜聽臺階上點點滴滴的雨聲，有時候白天卻躺在床上，細數窗前飄零的片片落葉，腦子里一直在思考著元素之間到底有何聯系。
門捷列夫也曾動搖過，每當黃昏時，如果當天思考的問題一無所獲，他總愛一個人面對如血的殘陽，心情抑郁地坐在一個小山旁。幸而門捷列夫對元素探索的癡心不改，否則極可能心灰意冷而萌生退意。
門捷列夫喜愛打撲克牌，一次他想起一副撲克有梅花、方塊、紅心和黑桃四種花色，而每一種花色又有不同數字，可以按照從小到大的順序排列。門捷列夫受到了撲克牌的啟迪，但他由于拘泥于從1到13是一個周期的限制，對元素周期律的研究還是沒有取得突破性進展。
直到有一天，鄰居小女孩在彈鋼琴，美妙的音樂讓他陶醉。電光火石的一瞬間，他想起了紐蘭茲的“八音律”表。如果把“八音律”和撲克牌相結合，結果會怎樣呢？他急忙找出自己制作的卡片，按照相對原子質量大小對元素進行了重新排列。通過搜集資料，糾正錯誤的相對原子質量數值，并大膽采用空位排列法，他終于大徹大悟，創造性地提出了震古爍今的“化學元素周期律”觀點。
世界上的事情總是在偶然中蘊含著必然。一個熟透了的蘋果落在地面上，讓牛頓發現了萬有引力，并且創造出了經典力學的各種理論；而一個小女孩的琴聲，讓門捷列夫樹立了人類化學史上元素周期律的豐碑！
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