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看得到的化學‧美麗的元素:最美的第一堂化學課,讓你反覆翻閱、讚嘆欣賞的化學元素圖鑑。

看過這本書,你拿到週期表不再死背,而是慢慢欣賞
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  • 館長推薦 ☆★★★★
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商品訊息

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  • 作者: 大島建一監修 追蹤作者 ? 追蹤作者後,您會在第一時間收到作者新書通知。
  • 出版社: 大是 追蹤出版社 ? 追蹤出版社後,您會在第一時間收到出版社新書通知。
  • 出版日:2019/1/3
  • ISBN:9789579164757
  • 適讀年齡:全齡適讀
  • 定價: 460
  • 特價: 75 345
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強力推薦

內容簡介

出版《大人的科學》等科普書權威「學研Plus」出品、筑波大學名譽教授監修,
集合化學元素拍攝、解說生活應用的超精美圖鑑!
日本bookmeter網站97%★★★★★絕讚好評


本書從元素週期表的第一個「氫」開始,介紹目前已知118種元素的
性質──硫很臭?其實無味。煙火很美,是哪些金屬燃燒後產生的鮮豔火焰?
歷史──為什麼天文學家會發現化學元素?哪個元素是解開恐龍滅絕之謎的線索?
應用──手機螢幕為什麼能透明又導電?什麼元素從單車、飛機到火箭都用到?
獨家搭配無以倫比的美麗照片:
氧化的鉍綻放彩虹光澤、菱錳礦美到有「印加玫瑰」之稱……
 
◎看過這本書,你拿到週期表不再死背,而是慢慢欣賞:

‧元素的起源,從宇宙誕生談起:
138億年前宇宙誕生後,最初的元素「氫」出現了。
之後恆星進行核融合反應,許多元素出現。但為何不會產生比鐵還重的元素?

‧看懂週期表──學會化學的第一步:
週期表的化學符號是用什麼順序排列?
週期表相當於化學世界的地圖,我們能根據某元素在週期表上的位置,
在某種程度上明白其化學性質。(所以化學不用背!)

◎不只是化學,更是你我的生活應用:
‧大量存在於太陽系中,地球上卻很稀有的「氦」:
從飛船、磁振造影檢查到磁浮列車都用得到氦,
但發現它的竟然是天文學家,而非化學家。

‧製造硫酸的主角「硫」:
其實硫本身無臭無味?那溫泉的刺鼻味哪裡來?
切洋蔥時會流淚、臭鼬放出的刺激性液體都和硫有關。

‧強度高、耐腐蝕、又耐熱的「鈦」:
鈦常製成電腦機殼、防晒乳等,且因人體不排斥,可製成人工關節。
「二氧化鈦光觸媒」能靠光的能量去汙,因環保、實用而受注目。

‧有殺菌效果的貴金屬「銀」:
銀自古即作為貨幣和飾品使用,也被用來驗毒。
現代甚至能應用在相機底片、甜點的裝飾、抗菌劑上。

‧表示一秒基準的「銫」:
目前的一秒時間,是依據銫原子的震動頻率為基準定義。
放射性同位素銫-137,是2011年福島核災的主要外洩物質,半衰期達30年。

‧在極低溫下成為超導體的「鉍」:
銀白色的鉍金屬氧化後竟呈現彩虹光澤?
自動消防灑水器、胃潰瘍藥劑都會用到它。

你一定不知道,遊戲機PS2狂賣竟然在剛果引發戰爭?這和某些金屬有關;
到了21世紀,鍊金術不再是騙術?只不過鍊金成本比黃金價格還高。怎麼鍊……
當你發現這些元素的綺麗身影,就能看見這個世界的變化多端。

編輯推薦


元素以及它們的產地


這本《看得到的化學──美麗的元素》讓我回想起中學和大學時,充滿好奇心的在化學實驗室裡上課的美好時光。化學元素反應產生的神奇變化,真是叫人目瞪口呆。

我們放眼所及的萬事萬物,無不由各種最基本的化學元素構成。化學元素之間鍵結的可能性,如天文數字般的數量,可能比宇宙所有的原子數都還多很多。

俄國科學家門得列夫在19世紀末,綜合科學家們的苦心研究,從看似雜亂無章的元素性質中,摸索出精妙無比的規律,製作出世界上第一份元素週期表──就是在化學教科書和實驗室中常見的元素週期表。他把化學元素按原子量的大小排序的同時,還把原子價相似的元素上下排成縱列,並據此預見了12種尚未發現的元素。

化學元素的差異在質子數。科學極富魅力,門得列夫一旦製作出元素週期表,就立刻展現出強大的預測力,讓科學家能按圖索驥的進行更多研究。就像一位原本用古地圖到叢林尋寶的探險家,找到的第一個寶物居然是高精確度的GPS,就像如虎添翼、如有神助。化學知識於是在過去百年有了爆炸性的成長,還深遠的影響近代物理學的發展。

即使沒有化學元素週期表,中西方的老祖宗也早已發現許多元素及化合物的多種用途,讓人類從石器時代演進至銅器乃至鐵器時代。人類之所以能如此不斷提升物質文明,是因為我們能高效的累積知識。然而,現代科學的濫觴,讓我們能更高效的發現元素的各種性質,並且合成各種化合物,使用在五花八門乃至千奇百怪的用途上。

有了元素週期表,科學家已無法滿足自然界已存在的化學元素研究,利用科學理論的計算和推導,科學家利用最頂尖、最先進的科學儀器設備,居然還能透過將兩種元素高速撞擊的方法,增大自然存在的元素原子核的質子數,達到增大原子序數的目的,於是製造出新的人工合成元素。

這種「逆天」的行為,迄今已製造出二十幾種人工合成元素,儘管它們均是半衰期,從幾年到只有數毫秒的不穩定放射性元素。不管存在時間有多短,科學家也都能突破極限,偵測到並研究它們的性質;有些在自然界中存量極其稀少的化學元素,科學家也能透過人工合成的方式產生,並且為它們找到合適的用途。

這本書用圖文並茂的方式,深入淺出的解說化學元素的主要知識,並讓我們同時見識到自然和科學之美。書中列舉的許多化學元素及它們的化合物等用途,雖然僅是所有人類科技知識的冰山一角而已,但足以讓人目眩神迷。真是感恩化學元素、讚嘆化學元素!


文/黃貞祥(國立清華大學生命科學系助理教授、泛科學專欄作者)

作者

監修者
大嶋建一


筑波大學名譽教授(理學博士)。1946年出生於日本群馬縣。於東北大學理學部畢業後,修畢同大學理學研究科博士課程。曾於名古屋大學工學部擔任助教,之後至筑波大學物理工學系及物質工學系擔任教授。
2011年起,成為筑波大學教育社會合作推進室的特命教授。專長為運用X射線和中子散射的無機物質結晶構造解析。


高佩琳

曾於出版社擔任圖書編輯。日文一級檢定合格。譯作有《一流人才的道歉技術》(大是文化出版)。

目錄

元素週期表
推薦序 元素以及它們的產地/黃貞祥

元素的基本
何謂元素?
元素與原子的差別
元素的起源
發現週期性
看懂週期表

第1週期
1 宇宙誕生後最初形成的元素:氫
2 大量存在於太陽系中,地球上卻很稀有:氦
專欄 元素的產生

第2週期
3因電池需求使用量增加的輕巧金屬元素:鋰
4祖母綠的成分之一:鈹
5耐熱玻璃的原料:硼
6含有各種同素異形體:碳
7讓大地循環的營養素:氮
8燃燒物質等於使其氧化:氧
9反應性大的鹵素元素:氟
10使都市多彩繽紛的惰性氣體:氖
專欄 稀有金屬與稀土元素

第3週期
11因「食鹽」廣為人知的元素:鈉
12葉綠素的主要成分:鎂
13隨氧化增加耐腐蝕性:鋁
14以半導體素材之姿,引領電子文明:矽
15有各種色彩的同素異形體:磷
16硫酸的原料:硫
17食鹽和鹽酸的源頭:氯
18日光燈中的低活性氣體:氬
專欄 生物的必要元素

第4週期
19肥料類植物的必要元素:鉀
20構成人體骨骼的必要元素:鈣
21稀土元素之首:鈧
22強度高、耐腐蝕性、耐熱性:鈦
23可增加鋼強度的稀有金屬:釩
24同時具有美麗光澤與超強耐腐蝕性:鉻
25應用於煉鐵和電池上:錳
26人體及文明發展的必要金屬元素:鐵
27可製成美麗的藍色著色顏料:鈷
28也用於電池中的合金素材:鎳
29自古伴隨文明史沿用至今:銅
30比鐵更容易生鏽:鋅
31成為半導體素材的稀有金屬:鎵
32用於光學相關產業的稀有金屬:鍺
33雖然有毒卻活躍於尖端工業:砷
34照到光時會產生電流:硒
35有刺鼻臭味的鹵素元素:溴
36即便LED正盛,仍沒被淘汰的氣體:氪
專欄 環境汙染與有毒元素

第5週期
37能測出地球和宇宙的年代:銣
38讓煙火斑斕絢麗的稀有金屬:鍶
39用於雷射元件的結晶體上:釔
40仿製鑽石的素材:鋯
41其合金在極低溫下會變成超導體:鈮
42作為合金鋼的添加劑而有用:鉬
43活躍於醫療界、世界最早人工放射性元素:鎝
44提高硬碟磁性信號密度的貴金屬:釕
45協助淨化廢氣的貴金屬:銠
46能有效吸收氫氣的鉑系元素:鈀
47有殺菌效果的貴金屬:銀
48引發「痛痛病」的物質:鎘
49液晶顯示器必備的稀有金屬:銦
50廣泛應用於合金和電鍍的穩定素材:錫
51運用於半導體和阻燃劑的類金屬:銻
52尖端工業不可或缺的稀有金屬:碲
53以消毒漱口藥水廣為人知:碘
54也用於離子發動機:氙
專欄 確認元素與顏色
專欄 放射性元素

第6週期
55表示一秒時間的基準:銫
56用於胃鏡的顯影劑:鋇
57活躍於氫能社會:鑭
58防紫外線很有效的稀土元素:鈰
59可用於焊接護目鏡或綠色顏料:鐠
60日本發明的釹磁鐵元素:釹
61鑭系元素中唯一的放射性元素:鉕
62與鈷的合金可製成永久磁鐵:釤
63應用於色彩鮮豔的紅色螢光體:銪
64可用於磁振顯影劑或核子反應爐控制棒:釓
65多用於「磁致伸縮」的材料:鋱
66需求量隨電動車市場擴大而增加:鏑
67雷射大幅活躍於醫療領域:鈥
68光纖的必要元素:鉺
69用於光纖或螢光體:銩
70命名源自瑞典的礦產地:鐿
71價格比金還貴的稀土元素:鎦
72與鋯相似的金屬元素:鉿
73電子裝置不可或缺的稀有金屬:鉭
74耐熱性與強度均優秀的元素:鎢
75如幻影消失的「日本」元素:錸
76密度最大的鉑系元素:鋨
77解開恐龍滅絕之謎的線索:銥
78常用在飾品或催化劑:鉑
79有史以來最貴重的元素:金
80有毒的汞蒸氣和有機汞:汞
81以毒藥廣為人知:鉈
82能吸收X射線的元素:鉛
83能在極低溫下成為超導體:鉍
84居禮夫婦發現的放射性元素:鉍
85地球上的存量推估為28公克:砈
86由鐳產生的惰性氣體:氡
專欄 元素的發現史

第7週期
87最後一個在自然界中發現的放射性元素:鍅
88付出生命換來的發現:鐳
89鈾礦中發現的放射性元素:錒
90大量存在地殼中的放射性元素:釷
91用途受限的放射性元素:鏷
92用於核能發電與核彈的放射性元素:鈾
93史上最初發現的超鈾元素:錼
94運用於核能發電燃料與核武上:鈽
95產自鈽的元素:鋂
96二戰結束後於廣播節目中首度發表:鋦
97具有強烈放射性的銀白色金屬元素:鉳
98可應用於檢查爆炸物等用途:鉲
99元素名取自物理學家愛因斯坦:鑀
100另一個因海上核試爆而合成的元素:鐨
101元素名取自發現元素週期性的門得列夫:鍆
102元素名取自發明矽藻土炸藥的諾貝爾:鍩
103最後一個錒系元素:鐒
專欄 原子彈與元素
104元素名取自原子核物理學之父拉塞福:鑪
105元素名取自俄羅斯的小鎮杜布納:𨧀
106以氧離子撞擊鉲合成:𨭎
107元素名取自物理學家波耳:𨨏
108和鋨的化學性質很像:𨭆
109以鐵離子撞擊鉍合成:䥑
110初次產生的鐽半衰期僅0.00017秒:鐽
111元素名取自發現X射線的倫琴:錀
112元素名取自提出日心說的哥白尼:鎶
113元素名取自「日本」:鉨
114以鈣離子衝撞鈽合成:鈇
115元素名取自美國莫斯科州:鏌
116以鈣離子撞擊鋦合成:鉝
117元素名取自美國田納西州:Ts
118元素名於2016年受到認定:Og
專欄 尚未獲得公認元素的序數命名法
專欄 探求新元素

元素名稱由來一覽表
參考文獻
照片提供

序/導讀

推薦序
元素以及它們的產地
國立清華大學生命科學系助理教授、泛科學專欄作者/黃貞祥


這本《看得到的化學──美麗的元素》讓我回想起中學和大學時,充滿好奇心的在化學實驗室裡上課的美好時光。化學元素反應產生的神奇變化,真是叫人目瞪口呆。

我們放眼所及的萬事萬物,無不由各種最基本的化學元素構成。化學元素之間鍵結的可能性,如天文數字般的數量,可能比宇宙所有的原子數都還多很多。

俄國科學家門得列夫在19世紀末,綜合科學家們的苦心研究,從看似雜亂無章的元素性質中,摸索出精妙無比的規律,製作出世界上第一份元素週期表──就是在化學教科書和實驗室中常見的元素週期表。他把化學元素按原子量的大小排序的同時,還把原子價相似的元素上下排成縱列,並據此預見了12種尚未發現的元素。

化學元素的差異在質子數。科學極富魅力,門得列夫一旦製作出元素週期表,就立刻展現出強大的預測力,讓科學家能按圖索驥的進行更多研究。就像一位原本用古地圖到叢林尋寶的探險家,找到的第一個寶物居然是高精確度的GPS,就像如虎添翼、如有神助。化學知識於是在過去百年有了爆炸性的成長,還深遠的影響近代物理學的發展。

即使沒有化學元素週期表,中西方的老祖宗也早已發現許多元素及化合物的多種用途,讓人類從石器時代演進至銅器乃至鐵器時代。人類之所以能如此不斷提升物質文明,是因為我們能高效的累積知識。然而,現代科學的濫觴,讓我們能更高效的發現元素的各種性質,並且合成各種化合物,使用在五花八門乃至千奇百怪的用途上。

有了元素週期表,科學家已無法滿足自然界已存在的化學元素研究,利用科學理論的計算和推導,科學家利用最頂尖、最先進的科學儀器設備,居然還能透過將兩種元素高速撞擊的方法,增大自然存在的元素原子核的質子數,達到增大原子序數的目的,於是製造出新的人工合成元素。

這種「逆天」的行為,迄今已製造出二十幾種人工合成元素,儘管它們均是半衰期,從幾年到只有數毫秒的不穩定放射性元素。不管存在時間有多短,科學家也都能突破極限,偵測到並研究它們的性質;有些在自然界中存量極其稀少的化學元素,科學家也能透過人工合成的方式產生,並且為它們找到合適的用途。

這本書用圖文並茂的方式,深入淺出的解說化學元素的主要知識,並讓我們同時見識到自然和科學之美。書中列舉的許多化學元素及它們的化合物等用途,雖然僅是所有人類科技知識的冰山一角而已,但足以讓人目眩神迷。真是感恩化學元素、讚嘆化學元素!

試閱

宇宙誕生後最初形成的元素──氫

約莫150億年前,宇宙因大爆炸誕生,而最初生成的元素就是氫。氫不僅是占據全宇宙質量高達75%的最基本元素,地球上的含量也多得無止境。此外,氫是生命的必要元素,以氫離子或水等形式存在,在人體中也占體重的10%。
氫是無色的氣體,在所有元素中重量最輕,由於燃燒速度非常迅速,一旦和氧起激烈的反應,便會引發爆炸。例如,2011年日本福島第一核能發電廠的氫爆,就是因為核子反應爐內的氫氣漏出,導致建築物內的氫和氧反應而引起的事件。
附帶說明,「氫彈」和「氫爆」(按:氫氣與氧氣產生劇烈燃燒反應而爆炸)兩者指涉的現象有別。「氫彈」是指,將氫的穩定同位素重氫(deuterium,氘)、放射性同位素超重氫(tritium,氚)進行核融合反應,並從中引出巨大的能量。

大量存在於太陽系中,地球上卻很稀有──氦

氦是無色無味、隸屬第18族的惰性氣體元素。太陽系中占比約27%,僅次於氫。但氦在地球上由於重量過輕而飛往宇宙,因此含量極為稀少。再加上惰性氣體反應性低,故不存在天然化合物。
日常中的氦,幾乎都從天然氣中提取。而氦因為比空氣輕又不易燃,不像氫那樣容易爆炸,所以除了灌入飛船或氣球外,液態氦也會使用在磁振造影(Magnetic ResonanceImaging,簡稱MRI),或磁浮列車的超導磁鐵冷卻劑上。
另外,作為派對道具使用(混入氧氣)的氦氣罐,當人吸入一口後再開口,會發出高亢的聲音。這是因為聲音在氦氣中會傳達得比空氣快,使聲音的震動頻率提高所致。不過,要注意氦氣中是否混入氧氣,若吸入不含氧的氦氣,會導致肺缺氧。
1868年,在印度觀察日全蝕的法國天文學家皮埃爾.讓森(Pierre Jules César Janssen),發現太陽光中有未知的光譜。同一時期進行觀測的英國天文學家洛克爾與艾華.弗朗克蘭(Edward Frankland),也透過光譜分析得到相同事實,將這個新元素命名為氦。

比鐵還重的元素從哪裡來?元素的產生

地球表面因為七成被水覆蓋,而有「水之行星」之稱,實際上水僅占地球的體積不到0.7%。另一方面,鐵則占有地球三分之一的重量。如果從這個觀點來看,地球其實是「鐵之行星」。
鐵是宇宙中含量第九多的元素,相較之下含量比其他元素多。就如前面所述,因為鐵是從恆星的核融合反應而來,而且是最穩定的「最後元素」。
所謂恆星,即為由元素合成、如同核子反應爐般的東西。在高溫、高密度的環境下,其核融合反應持續進行,直到鐵出現為止。順帶一提,所謂「核融合」意指原子核之間因相互反應,產生比前項更重的元素的現象,而核分裂的狀況就完全相反。以太陽為例,氫發生變成氦的反應,其能量則成為日光。鐵之所以稱為最後的元素,是因為核融合期間質子和中子的結合力洽使其穩定,若有比這更多的質子,則會因電磁排斥力增強而不穩定。
那麼,自然界中那些比鐵還重的元素,例如金和鈾(原子序比鐵還後面的元素)是如何產生的?目前多認為是源自「超新星爆炸」。
所謂超新星爆炸,意指質量比太陽大8倍以上的恆星結束生命時,所引發的大爆炸。而大爆炸釋放出的能量,若來自於巨大的恆星,會龐大到相當於在數秒內釋放出數億年分的太陽能。有人認為在巨大壓力與熱能中釋放出的中子,因和鐵激烈碰撞,而產生比鐵還重的元素,截至92號的鈾為止。
然而,金、鉑和稀土元素又是如何合成出來的?更別說其他未知元素了。有一說認為這些元素,在R過程(r-process,r取自英語「快速」之意的rapid字首)中誕生,即為在爆炸後馬上捕獲中子一口氣合成出來的元素。中子星的合體則視為這種天體現象之一。不過,以上充其量為假說,期待這項假說未來獲得驗證。
雖然到鈾為止的元素是在星辰中產生,但另一方面,比鈾還重的元素(原子序93號以後的元素)由於放射性衰變的時期極短,幾乎無法在自然環境下確認。因此要利用粒子加速器或核子反應爐,以人工方式撞擊元素,引發核融合製作出來。

詳細資料

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    • 編/譯者
    • 高佩琳
    • 語言
    • 中文繁體
    • 規格
    • 紙本平裝
    • ISBN
    • 9789579164757
    • 分級
    • 普通級
    • 開數
    • 16開19*26cm
    • 頁數
    • 192
    • 出版地
    • 台灣
    • 適讀年齡
    • 全齡適讀

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