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一套真正的元素周期表

生活 更新时间:2024-07-18 07:33:42

一套真正的元素周期表(你曾經背誦的元素周期表)1

氫氦锂铍硼,碳氮氧氟氖。

鉀鈣鈉鎂鋁鋅鐵、錫鉛()銅汞銀鉑金。

隻要聽到這幾句刻進DNA的順口溜,哪怕時隔多年不學化學,文理雙全的譯林君馬上能條件反射般接出下一句,那些年被元素周期表支配的快(恐)樂(懼)又來了。

真的是:超級難忘!

從陰陽家眼中構成宇宙萬物的金、木、水、火、土,到中世紀的煉金術士渴望将鉛轉變成金,再到150多年前門捷列夫發表元素周期表,人類對構成世界的基本物質的認知一直在更新。

近些年來,由于人工合成了元素,元素數量已經達到118種之多。有活潑的,也有惰性的,既有天然存在的,也有人工合成的,這些按照一定規律整齊排列在周期表中的“住戶們”,始終吸引着大衆的想象力。

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請背誦全表

化學家、集中營幸存者普裡莫·萊維寫過一本暢銷文集《元素周期表》,它的每一篇都以一種元素命名。他用惰性氣體“氩”來隐喻他成長的猶太社區和當地其他族裔之間的隔膜,用“汞”這種不穩定、易揮發的物質來指代當時臣服于希特勒的知識分子……

還有博物館發現,二十多種化學元素的中文譯名,竟然與朱元璋給子孫後代拟定的名字有關。比如朱慎鐳(永和王)、朱同鉻(封丘王)、朱安汞、朱在鈉(瑞金王)、朱成钯(懷仁王)、朱恩鉀(長垣王)、朱帥鋅(慶王)……

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周期表裡的元素們到底有着怎樣的身世之謎?

天才門捷列夫在夢中頓悟了周期律嗎?元素周期表真的是他最先制作出來的嗎?

研究者為何花了50年才推導出水(H₂O)的化學分子式?

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加州大學洛杉矶分校化學系教授埃裡克·塞利在《元素周期表》一書中,以嚴謹又簡潔易懂的方式,介紹元素的發現、周期表的來曆,打通物理與化學的聯系,讓你輕松了解元素周期表的必備知識。中科院院士郭子建作序推薦。

“火讓人感到灼痛

因為它由尖銳的正四面體顆粒構成”

與中國古代的五行學說類似,古希臘哲學家認定,宇宙萬物由土、水、氣和火四種基本“元素”構成。

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古代象征四大“元素”的徽章

在他們看來,不同的元素由不同形狀的微小成分構成,而四元素的基本形狀則對應着柏拉圖多面體,即由大小相同的三角形、正方形等二維圖形拼成的立體圖形。

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柏拉圖多面體,每一個對應古代一種“元素”

比如說,哲學家們認為土由微小的立方體顆粒構成;

水能流動,可以解釋為它具有正二十面體那種更流暢的形狀;

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而人碰到火會感到疼痛,是因為火由正四面體這樣尖銳的顆粒構成;

氣由正八面體構成,因為剩下的柏拉圖多面體隻有它了。

一段時間之後,數學家發現了第五種柏拉圖多面體,即正十二面體。于是亞裡士多德提出可能還存在第五種元素,即“精華”,也叫作以太。

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如今,元素由柏拉圖多面體構成的觀念已然被視為謬誤,但它是另一個了不起的現代化學觀念的源頭:物質的宏觀性質由組成它們的微觀成分的結構決定。

這些“元素”一直很好地流傳到了中世紀及之後,當中還添加了一些由煉金術士(現代化學家的先祖)發現的其他元素。

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一位手持赫爾墨斯之瓶的煉金能手

Splendor Solis,1532

煉金術士最為人知的目标就是實現元素轉化。他們做夢都渴望将賤金屬鉛轉變成貴金屬金,後者因其色澤、稀有程度和穩定的化學性質,自文明誕生起就是最受珍視的物質之一。

俄國天才門捷列夫頓悟的一天

作為迄今為止最有名的俄國近代科學家,門捷列夫不僅發現了元素周期系統,還總結出了更深層的周期律,尤為難得的是,他還準确地預測了幾種新元素的存在。

這背後又有着怎樣曲折離奇的故事?

門捷列夫的父親在他很小的時候就去世了。作為十四個孩子中的老幺,他由母親撫養長大。

母親決心讓他盡可能接受最好的教育,她帶着男孩輾轉幾百英裡,成功把小門捷列夫送進了聖彼得堡的高等師範學院。

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他在那裡學習化學、物理、生物和教育學。教育學對他發現成熟的周期系統有着顯著的作用。

不幸的是,門捷列夫入學不久,母親就去世了,留下他自謀生計。

完成本科學業後,門捷列夫在德國正式加入了羅伯特·本生的實驗室。

許多關于門捷列夫的通俗讀物和紀錄片都說,他是在夢中或是在擺弄元素的卡牌、玩一種考驗耐心的遊戲之時發現了周期表。

其實事實并非如此。

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1865年,他着手為提高化學教學能力而寫作一本無機化學教材。在這本新書的第一部分,他沒有按特定的順序排列一般元素。1868年底,完成第一部分之後,他開始思考怎樣過渡到第二部分剩餘的元素。

多年來,門捷列夫一直思考着元素、原子量和元素分類,他在1869年2月17日遇到了頓悟的一刻。

那天,他取消了以顧問身份參觀奶酪廠的行程,決定思考後來成為他最有名的思想之子的周期表。

首先,他在奶酪廠的請柬背後,将幾個元素符号列為兩行。

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然後他再列出一個稍大的,有16種元素的陣列。

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門捷列夫一直忙到晚上,将陣列拓展到整個周期表,包含了當時已知的63種元素。

他把這第一份表印了200張,發給全歐洲的化學家,并刊發在了學術期刊上。這是世界上第一個公開發表的元素周期表。

其實在此之前的1868年,德國耶拿的化學家尤利烏斯·洛塔爾·邁耶爾就已經為自己編寫的一部教材制作了一個周期表,表格裡包含當時已知的53種元素。

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不幸的是,這份表被出版商弄丢了。它沒有出現在那部教材中,也沒有發表在任何期刊上。甚至邁耶爾本人都似乎忘記了這份表格。

如果這份表在當時公開,那麼門捷列夫的居前性聲明還會不會像今天看到的那樣有分量,就不好說了。

居裡夫婦、諾貝爾、愛因斯坦

哪些化學元素以著名人物命名?

元素周期表的吸引力,一部分來源于元素的獨特性質,比如它們的顔色、觸感等,還有很大一部分則在于它們的名字。

發現元素後的幾百年來,人們用了許多不同的方式來給元素命名。

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元素的名稱有時來源于上古神話。例如,第61号元素钷的名字(promethium)來源于希臘神話中的普羅米修斯(Prometheus)。這位天神從天界将火盜予人類,因此遭受宙斯懲罰。科學家們在分離61号元素時就像普羅米修斯那般英勇,不畏艱險,付出了很大努力。

行星和其他天體也被用于命名元素。氦元素的名字(helium)來自helios,希臘語中的太陽。鈾(uranium)以天王星(Uranus)命名,兩者都發現于18世紀80年代。烏拉諾斯(Uranus)同時也是希臘神話中的天空之神。

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圖片來源:NASA官網

還有些元素因其顔色而得名。铯(caesium)得名于拉丁語cesium,意思是藍灰色,因為它的光譜中有明顯的藍灰線。元素铑(rhodium)的鹽是粉紅色的,所以研究者為它選了rhodon這個詞,即希臘語裡的薔薇。

很大一部分元素的名字來源于發現者所居住的或希望紀念的地方。比如镥(lutetium,出自巴黎的拉丁名Lutetia)、鉨(nihonium,出自日本的羅馬字Nihon)、铼(rhenium,出自萊茵河流域的英文名Rhine)。

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居裡夫人

對于更近期合成的元素,它們的名字多來自發現者或發現者希望紀念的人。如锿是為了紀念愛因斯坦,锔是紀念居裡夫婦,钔是紀念門捷列夫,锘是紀念諾貝爾。

元素周期表是化學科學的基石,在化學發展史上具有裡程碑意義。元素周期表将物質的基本成分有序組織起來,反映出元素的電子結構、化學性質和反應行為,毫不誇張地說,幾乎所有化學知識均起始于元素周期表。

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元素是怎麼發現的?元素周期表是如何編制的?如何通過元素的排布推測元素的性質?有沒有一份最佳的元素周期表?

《元素周期表》這本小書會告訴你答案。

Very Short Introductions

牛津通識讀本

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“牛津通識讀本”叢書系譯林出版社從牛津大學出版社引進,多年精心打造的品牌系列。作為牛津大學出版社的重點項目,該叢書英文原版自1995年起陸續面世以來,在全球範圍内已被譯成近五十種文字,受到學界和讀書界廣泛關注和充分肯定。

叢書主題廣泛涵蓋宗教、哲學、藝術、文化、曆史、商業、經濟、法律、政治、社會、心理、醫療、科學等領域。截至今年,英文原版已累計出版700多種,全球銷量1000餘萬冊。

譯林出版社自2008年開始推出“牛津通識讀本”中文版,截至目前,已出版120餘種。

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