看得到的化學: 美麗的元素 | 誠品線上

学研の図鑑新版: 美しい元素

內容簡介

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%五星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。

各界推薦

各界推薦 ◎聯合推薦國立臺灣師範大學化學系副教授／李祐慈國立清華大學生命科學系助理教授、泛科學專欄作者／黃貞祥國立臺灣師範大學化學系主任／林文偉

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介大嶋建／監修者筑波大學名譽教授（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。■譯者簡介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）。

產品目錄

產品目錄 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：Ts118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

商品規格

最佳賣點

最佳賣點 : 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

試閱文字

推薦序 : 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！

試閱文字

內文 : 發現週期性──混沌中挖掘出的週期性

碳、金、銀、銅、錫、鉛、鐵等，可說是人類最初發現並使用的元素。中世紀時，鋅因為煉金術實驗而發現，銻、砷等元素則是緊接在之後發現。
不過，直到18世紀，近代化學開始發展，才陸續找出更多元素。之後，英國化學家約翰．道耳頓（John Dalton）提出原子說，主張原子是實際存在的物質，且各有特定質量（原子量）。由於不同元素中常見到許多相似的化學性質，讓人轉而思考元素之間，或許有什麼法則存在。
而成功整合出這個法則的人，就是19世紀的俄羅斯化學家門得列夫（Dmitri Mendeleev）。門得列夫將截至當時發現的近60種元素，以卡牌遊戲為依據，將原子量由小到大依序排列。他是從當時的已知元素氫、氮、碳等排序中，留意到元素會週期性出現相似的性質。這份列表於1869年發表後，歷經多次改良，成為至今依然使用的週期表。

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活性低的特質，故天然化合物中也不存在。
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，所以除了用於灌入飛船或氣球外，液態氦也會使用在磁振造影（Magnetic Resonance Imaging，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。

硫酸的原料──硫

想必有人一聽到硫，就會先想到溫泉的臭味，但其實純的硫沒有臭味。那種獨特的臭味是來自於硫化氫化合物。雖然火山噴氣口附著了許多黃色硫晶體，但在工業上也會以提煉石油的次要產物（二氧化硫）獲得。
硫的代表性化合物有毒性很強的「硫化氫」和「二氧化硫」（亞硫酸氣體）。另一方面，硫能大幅提升天然橡膠的品質。在天然橡膠中添加碳會增加強度；添加硫則能增加彈性。目前硫元素最主要的用途，就是製造硫酸。對生命體來說，構成蛋白質的胺基酸中也含有硫。

強度高、耐腐蝕性、耐熱性──鈦

鈦在地殼中的含量排名第十。存於金紅石和鈦鐵礦等礦物中，大部分開採到的都是氧化鈦。產量雖多但很難精煉，因此價格高昂。以承重度來說強度最高，加上耐高溫、耐腐蝕性，是飛機、建材不可或缺的材料。
鈦常應用在高爾夫球桿、電腦機殼、白色顏料等。一般認為鈦不容易被人體排斥，故用於製作人工關節，加上有隔離紫外線的作用，所以也會用於防晒乳或化妝品上。有一項日本研發的技術「光觸媒」效應（本多─藤嶋效應），能使二氧化鈦透過水吸收光（紫外線），來分解汙染物質（按：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，約莫五千多年前的美索不達米亞文明遺跡中，便有留下銀製飾品。另外，大約7世紀時，人們發現從硫化礦物方鉛礦（galena）的雜質中，分離出銀的方法。
銀最大的特點，便是其導電性與可見光的反射率，為所有金屬中最高的。其次，銀擁有僅次於金的延展性，1公克的銀能拉長到2,000公尺的程度。不過，由於銀很容易氧化，並和空氣中的硫反應而變黑，幾乎很少像金一樣應用在電子儀器上。另一方面，據說古時候使用銀製食器，就是利用其變色性質，偵測食物中是否混入硫化砷（arsenic sulfide）等毒物。
到了近代，銀則用來作為照片的感光材料。這是利用了底片上的感光乳劑，所含的溴化銀或碘化銀化合物受光照射後，銀粒子會游離的性質。早期的電影會將銀塗在投影幕上，故至今仍以「銀幕」稱呼。
進入20世紀後，人們發現銀離子有殺菌效果，故將銀製成抗菌劑或殺菌劑。加上銀不像汞或鉛有強烈毒性，今後可能更廣泛的活用於醫療領域上。

引發國際衝突的炙熱焦點──稀有金屬與稀土元素

極受歡迎的家用遊戲機PlayStation 2（以下簡稱PS2）於2000年上市，只不過，鮮少有人知道這款遊戲機，曾在非洲中央的剛果民主共和國引發紛爭。究竟日本的遊戲機和非洲的紛爭有何關聯？
事實上，製造PS2電子電路的電容器和積體電路時需要的稀有金屬，必須從剛果民主共和國進口。該國擁有豐富的銅、鈷、鑽石和石油等資源，而鉭鐵礦石是鉭鐵礦（tantalite）和鈮鐵礦（columbite）的總稱，又名鈳鉭鐵礦。鈳鉭鐵礦的需求量在PS2發行後急速上升，由於產量不足導致價格上漲。接著，政府與反政府勢力開始爭奪出產鈳鉭鐵礦的礦山，最後引發衝突。
稀有金屬是手機、電腦、複合動力車零件和太陽能電池等，高科技產業不可或缺的金屬，而其流通量少到正如其名。
另外，稀有金屬的產地若位在政治不安定的國家或地區，常常發生爭奪利益的衝突。由於出售礦產的獲利能當作武裝勢力的活動資金，某些情況下會引發進一步衝突。這種成為爭端的礦物就稱作「衝突礦產」（Conflict minerals）。舉例來說，除了鉭、鎢、錫、金，還有祕魯里約布蘭科（祕魯北部高山區）的銅和鉬、新喀里多尼亞的鎳、尚比亞的鈷等，都屬於衝突礦產。
衝突礦產和同為紛爭源的鑽石，目前都是全球關注的問題。由於換購手機或電腦等於助長這個世界的紛爭，甚至有越來越多人呼籲應限制購買紛爭國稀有金屬的運動。為此，獎勵回收不再使用的手機和電腦、從產品中回收稀有金屬再利用，皆被致力推廣。然而，至今還是有採購來源不明的資源被拿來利用。
稀有金屬中，釔和鑭系元素等17種元素稱作稀土元素，對於電子產品的小型化和性能提升來說不可或缺。至於蘊藏量並非指字面上的「稀有」，而是因為化學性質相近，故分類和煉製要花不少工夫。其生產量95％來自於中國，美國為第一大的進口國、日本第二。
這些資源一旦價格上漲或實行出口限制，就會直接反映到全球產業和經濟上。為了確保供給穩定，需要配合回收技術研究、開拓新供給源或開發取代材料為佳。

活動

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