30秒探索 神奇的化学元素：每天30秒解读50种极为重要的元素 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

产品特色

编辑推荐

适读人群 ：对化学、物理学感兴趣的大众读者
　　翻译成20种文字畅销全球；一种全新的阅读形式，每天30秒，探索各学科精华，适合全家人的科普书。50个主题，一幅图、两页纸、三四百字，帮你探索化学元素的世界，普及化学的知识，了解元素的秘密，培养对化学的兴趣。

内容简介

　　元素是生命的基石，但你平常吃饭 的时候会讨论元素周期表吗？是哪 种元素物质实现了“蓝光技术”?你 知道可以利用锑、砷和铝来照亮酒 吧的元素知识吗？ 本书将呈现给你元素及化学知识基 础， 并将5 0 个极为重要的化学元 素简化到一幅图、两页纸、三四百 字，在半分钟内向你进行讲解。本 书分为七个部分，包括118个元素的 知识和元素之间关系的细节展示， 以及那些求解元素知识奥秘和解锁 生命本质的科学家传记。丰富的图 示图例，会让你发现化学元素真的充满魔力。

作者简介

　　埃里克·塞利，在加州大学洛杉矶分 校（UCLA）教授化学与历史、科 学哲学，在化学、化学教育以及历 史等领域发表了150多篇研究著作 或杂志文章，是期刊《化学基础》 （Foundations of Chemistry ）的 创办人和主编。

目录

译者序
前言
1　碱金属及碱土金属
2　术语和元素
4　钠
6　钾
8　钫
11　人物传略：
　　德米特里·门捷列夫
12　镁
14　钙
16　镭
19　稀土元素
20　术语和元素
22　钷
24　铕
26　钆
28　镤
30　铀
33　人物传略：
　　格伦·西奥多·西博格
34　钚
37　卤素和稀有气体
38　术语和元素
40　氟
42　氯
44　碘
46　砹
49　人物传略：
　　威廉·拉姆齐
50　氦
52　氖
54　氩
57　过渡金属
58　术语和元素
60　铬
62　铁
64　铜
66　锝
69　人物传略：
　　埃米利奥·塞格雷
70　银
72　铪
74　铼
76　金
78　汞
80　

83　准金属
84　术语和元素
86　硼
88　硅
90　锗
92　砷
94　锑
96　碲
99　人物传略：玛丽·居里
100　钋
103　其他金属
104　术语和元素
106　铝
108　镓
111　人物传略：
　　 保罗-埃米尔·勒科　　　　 克·德·布瓦博德朗
112　铟
114　锡
116　铊
118　铅
121　非金属
122　术语和元素
124　氢
126　碳
128　氮
130　氧
132　磷
134　硫
137　人物传略：
　　 佩卡·皮克
138　

140　Uus
142　作者简介
144　参考资料
146　词汇表

前言/序言

　　前言　　埃里克·塞利人们对于元素和元素周期表从未有过如此巨大的兴趣。当然，我们在中学化学中或多或少地都会接触到一些关于元素周期表的知识。每个人都记得的挂在化学实验室或者教室里的图表，图表的很多部分都是要求我们强制性记忆的。周期表详细地化分了所有的已知元素，即那些构成整个地球的最基本的元素。事实上据我们所知，这些也是组成整个宇宙的最基本元素。但是，也许我们在当时并没有像今天这样毫无怀疑地认为元素周期表是有史以来最重要的科学发现之一，同样也是我们今天所应用到的化学知识的基础。　　其核心思想看似简单，即其中元素顺序的排列是以原子质量的递增为基准，而且每一个列入的元素通常会与其先前的一个元素保持相似的化学和物理性质。在元素周期表中，这种现象并不只是偶尔发生，除了处于周期表前排的极少数元素（由于缺少临近元素和相对应的相对原子质量），其他元素都保持以上的规律。由于这种行为的原因，元素的线性序列可以被设定成一个二维网格或“表格”，就像日历显示月份和日期一样。以这种方式，看似有着巨大差异性的各种元素被整合在一个连贯而且具有相关性的表格之中。当然，我们现在通常使用原子序数（也就是所谓的质子数）来排列各类元素。不过虽然这种排列方式已经解决了所谓的“成对反转”的技术问题，但它并没有改变周期表的主要表现样式。俄国化学家门捷列夫和其他一些化学家都发现了周期系统的规律，但是缺乏相应的解释，也没有给出明确的原因来阐述为什么元素会以这种方式排列。但是事实上既然所有元素可以成功地容纳到这样一个有序的系统中，这就似乎暗示着元素之间拥有更深层次的关系。　　门捷列夫能够使用周期表来预测一些以前从未发现的元素的存在。在约15年间，他提出的三个最著名的预言都成为事实，镓、钪和锗的发现进一步强化了上述概念，即在周期系统内元素之间存在着相关性。大约在19世纪与20世纪之交，许多物理学家，包括J.J. 汤姆逊、尼尔斯·玻尔和沃尔夫冈·泡利，试图着手了解元素周期系统运作的原理。英国物理学家汤姆逊（即电子的发现者），是最早指出电子在原子之中以特定方式排列的科学家之一，这种排列方式即我们现在称为的电子组态。丹麦物理学家尼尔斯·玻尔进一步阐明了组态的概念，并指出了在解释元素为什么有重复现象时的重点关注事项，即为什么特定元素在元素周期表中会被划分在特定的族或垂直的纵行中。玻尔对此的回答是，任何垂直纵行中的元素拥有相同数目的外层电子，这种假设是基于一种新兴的概念，即化学反应是由外层电子驱动的。　　接下来，奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利提出了一个进一步细化的电子组态的概念，即电子拥有一种迄今未知的自由度，这种自由度后来被命名为“旋转”。概括地说，各种试图了解周期系统的尝试极大地促进了量子理论和量子概念的发展，同样的，也为元素周期系统的构建提供了理论基础。这本书将带您踏上一个简短而又易于理解的元素之旅，讲述元素周期表中50种最为人熟知而又极富趣味性的化学元素，其中涉及从软金属——例如金属钠，它可以用小刀切割——到不可思议的液态金属汞，以至毒性气体氯气——世界上最早使用的化学武器。每一种元素会在短短30秒钟内被讲述，由世界权威的元素专家为您带来元素的故事，使用已通过验证的追踪记录方式将复杂的科学世界呈献给您。同时，您还将学习到关于每个元素发现背后的历史故事，这些故事也许是某种元素最早的提取者的，或是被认为的最早的提取者的，因为每种元素在发现的过程中都会出现很多失败的案例或者错误的声明。如果您认为把一个元素的讲述浓缩在30秒钟远远不够的话，那么本书为您提供“3秒钟说明”和“3分钟反应”栏目用来思考和回顾。您会读到关于元素在实际生活中的应用和在历史上的作用，以及是如何被发现的。在某些故事中，您会读到一些元素在最终发现之前科学界对其的争论和它们是如何在粒子加速器中产生的。您将了解到每个元素为什么都有自己独特的“个性”，即使它们的原子性质最终都归结为不同数目的质子、中子和电子的化学性质实质上归因于基本粒子的物理性质，但是有时候这个理由并不能解释一切化学反应。为什么元素会表现出如此显著的个性，而同时在量子力学水平也符合基本的物理定律？同样在多姿多彩的生物王国中，生物的多样性源自于原始物种的衍变和进化。同样，衍变和进化也发生在化学界当中，因此元素的故事也可以从这一层面来讲述。从这个角度来看，元素最早的形式仍然与我们在一起，它就是氢元素。氢元素仍然占据着宇宙当中物质总量的75％以上。所有其他元素都是源自于氢，通过直接或大部分以间接的方式由质量较小的元素聚变而来，因此它们也间接地拥有了氢的根源。部分天体物理合成发生在宇宙大爆炸后不久，而新的元素则继续在恒星和星系中心形成。较重元素，这里指的是任何比铁（原子序数26）元素重的元素，则是在超新星爆炸的极端条件下形成。作为一个用一辈子来研究元素和元素周期表的人，我既惭愧又自豪能够成为本书的主编，能够为这本集娱乐与教育于一体的科普书籍做出自己应有的贡献，带领大家走进人类最好。

奇妙世界的基石：探索我们身边的元素 你是否曾好奇，从璀璨的钻石到生命赖以生存的水，从手机里的芯片到天空中的氧气，它们究竟是由什么构成的？我们周围的世界，乃至宇宙万物，都建立在一系列基本单元之上，它们就是——化学元素。这本书将带你踏上一段引人入胜的旅程，揭示这约118种神秘而重要的构成单位，深入了解它们的故事，探索它们在自然界和人类文明中的非凡角色。 我们将一同走进元素的世界，感受它们独特的个性和千变万化的组合能力。你将了解到，为什么有些元素如此稀有，如同地壳深处的宝藏；而有些元素则如此普遍，构成我们呼吸的空气和脚下的土地。我们将追溯它们被发现的历史，那些充满智慧与毅力的探索者们，如何从自然万物中分辨出这些基本物质，并赋予它们名字与符号。 从极轻到极重：元素的家族谱系 元素的奥秘，首先体现在它们各自独特的属性上。我们将从最轻盈的氢开始，它不仅是宇宙中最丰富的元素，也是构成水和生命的基石。想象一下，这颗最简单的原子，却承载着如此重要的使命。接着，我们会遇到占地球大气层大部分的氮，它是植物生长的必需品，也是我们身体里蛋白质的重要组成部分。然后是孕育生命之火的氧，它维系着我们每一次呼吸，也是燃烧和氧化的关键。 当我们继续深入，会发现一系列扮演着关键角色的非金属元素。例如，碳，这个看似普通的元素，却是所有有机生命的基础，从我们身体的细胞到浩瀚的森林，都离不开它。它的多变形态，如石墨和钻石，更是展现了元素结构的奇妙。还有扮演着“万能胶”角色的硅，它不仅构成了地壳中绝大部分的岩石和土壤，也是现代科技，特别是半导体产业不可或缺的材料。 金属的魅力：从坚硬到柔软，从导电到磁性 当然，元素的旅程绝不能缺少金属家族。从我们熟悉的铁，它支撑着人类文明的发展，从建筑到工具，无处不在。再到铜，它的优良导电性使得电力的传输成为可能，也因此成就了无数的电器和通信设备。还有更轻巧的铝，它广泛应用于航空航天、汽车制造以及日常生活的包装中。 我们将深入探究这些金属的特性。比如，钠和钾，它们是活跃的碱金属，虽然不能直接接触，但它们却是人体内维持正常生理功能不可或缺的电解质。还有被誉为“工业之母”的铁，它的合金，如钢，更是现代工业的支柱。铅，曾被广泛应用于管道和油漆，如今我们更关注它对环境和健康的影响。而黄金和白银，它们不仅是珍贵的贵金属，在珠宝、货币乃至电子元件中都有着重要的应用。 过渡金属的复杂与重要 过渡金属，这一大家族，更是充满了惊喜。例如，钛，它以高强度、轻质和耐腐蚀的特性，在航空、医疗植入物和高性能体育用品等领域大放异彩。镍，常用于制造合金，如不锈钢，也为我们提供了电池的能量。钴，是制造超合金和高能电池的重要元素。而锌，则不仅是人体必需的微量元素，也广泛用于镀锌以防锈蚀。 稀土元素：现代科技的“隐形冠军” 你可能听说过“稀土”这个词，它们是一系列具有特殊磁性、光学和催化性能的元素，如镧、铈、钕、镨等。这些“隐形冠军”虽然储量并不像名字那样稀少，但其提炼和分离却十分复杂。然而，正是它们，赋予了我们手机屏幕的色彩、激光器的光芒、高性能磁铁的强大，以及电动汽车和风力发电机的重要部件。没有稀土元素，现代高科技将难以想象。 放射性元素的双重性：危险与希望 我们也将触及一些具有放射性的元素，如铀和镭。它们强大的能量释放能力，既带来了核能的巨大潜力，也伴随着潜在的危险。我们将了解放射性衰变的过程，以及它们在核能发电、医学成像和癌症治疗等方面的应用，同时也要强调对它们安全性的严格管理。 从宏观到微观：元素的结构与性质 在探索各种元素的旅程中，我们不会仅仅停留在它们的名字和用途上。我们将一同窥探元素的内在奥秘——原子结构。理解原子由原子核（包含质子和中托）以及围绕原子核运动的电子组成，正是这些基本粒子数量和排列方式的差异，造就了元素千差万别的性质。 原子序数：元素的身份证。 每个元素的原子核中质子的数量是独一无二的，这个数量被称为原子序数，它就像是元素的身份证，决定了它是哪种元素。 电子排布：决定化学活性的关键。 电子在外层空间的排布方式，尤其是最外层电子，决定了元素参与化学反应的倾向性，以及它与其他元素形成化学键的能力。例如，金属元素通常容易失去最外层电子，而非金属元素则倾向于获得电子，这解释了为什么钠（金属）和氯（非金属）会结合形成食盐（氯化钠）。 同位素：同一元素的不同面孔。 即使是同一种元素，其原子核中的中子数量也可能不同，这就形成了同位素。例如，碳的同位素包括碳-12、碳-13和放射性的碳-14。它们化学性质几乎相同，但在物理性质上可能存在差异，例如碳-14的放射性使其成为测定古代有机物年代的宝贵工具。 元素的周期性：秩序之美 元素并非杂乱无章地存在，它们之间存在着深刻的联系。19世纪，门捷列夫提出的元素周期表，以一种简洁而优美的方式，将所有已知的元素按照原子量（后来被修正为原子序数）递增的顺序排列，并根据它们的化学性质将它们归类。 周期：横向的规律。 周期表中的每一行被称为一个周期，同一个周期的元素，它们的电子层数相同，但最外层电子数逐渐增加，这使得它们的性质呈现出一种渐变的规律。 族：纵向的相似。 周期表中的每一列被称为一个族，同一个族中的元素，它们的最外层电子数相同，这导致了它们化学性质的高度相似。例如，碱金属族（第一族）的元素都非常活泼，容易失去一个电子；卤素族（第十七族）的元素则都非常活泼，容易获得一个电子。 元素周期表，不仅是化学知识的宝库，更是理解元素世界秩序和规律的钥匙。它预测了当时尚未发现的元素的存在及其性质，展现了科学的预见性和力量。 元素在自然界中的循环与转化 元素并非静止不变，它们在自然界中不断地发生着循环和转化。 碳循环：生命的呼吸。 碳元素在大气、海洋、陆地生物以及土壤和岩石之间不断循环。植物通过光合作用吸收二氧化碳，动物食用植物，生物死亡后分解，或者通过燃烧和火山活动，碳又重新回到大气中。这个过程关乎着地球的气候变化。 氮循环：生长的动力。 氮气占大气总量的绝大部分，但植物无法直接利用。通过固氮菌等生物的帮助，氮气转化为可被植物吸收的氨和硝酸盐，构成植物生长的必需品。动物通过食用植物获取氮，死亡后氮又通过反硝化作用返回大气。 水循环：生命之源。 水，由氢和氧两种元素构成，它的循环是地球生命存在的基础。蒸发、凝结、降水、径流……水在不同状态和位置间的不断转化，维系着生态系统的平衡。 元素与人类文明：从过去到现在 人类对元素的认识和利用，贯穿了整个文明史。 古代的冶炼与合金。 从青铜时代到铁器时代，人类学会了从矿石中提取金属，并创造出铜、锡、铁等合金，极大地推动了生产力的发展和社会的进步。 化学工业的兴起。 工业革命以来，对酸、碱、盐等无机化合物的认识和生产，以及有机化学的发展，催生了庞大的化学工业，为我们提供了塑料、染料、化肥、药品等无数现代生活必需品。 现代科技的基石。 如今，半导体中的硅、显示器中的稀土、电池中的锂和钴，以及无数的催化剂和功能材料，都离不开对特定元素的精确控制和应用。元素科学，已经成为信息技术、新能源、生物医药等前沿科技发展的核心驱动力。 探索的意义：认识我们自身与宇宙 理解化学元素，不仅仅是学习科学知识，更是认识我们自身和我们所处宇宙的一扇重要窗口。我们身体的每一个原子，都来自遥远的恒星爆炸，我们是“星尘”的后裔。理解元素的构成，能够帮助我们更好地理解生命的起源和演化，洞察物质世界的规律，并为解决人类面临的能源、环境和健康等重大挑战提供科学依据。 这本书，将以通俗易懂的语言，结合生动有趣的例子，带领你走进元素这个奇妙的世界。它不是一本枯燥的教科书，而是一次充满发现的冒险，一次对构成我们世界的基石的深入探索。准备好了吗？让我们一同开启这场关于元素的神奇之旅，去发现隐藏在平凡中的不凡，去理解我们身边万物的深刻联系。