特別介紹由日本最先、亞洲首度發現的第113號元素「鉨」。
透過週期表,讓你更瞭解元素的構造及特性。
用身邊隨處可見的例子,帶領大家輕鬆愉快地進入週期表與化學的世界中!
只要看週期表就能夠看出元素的特質?
原來週期表就等同於元素的日曆?
週期表就像是英文的字母表一樣重要?
從週期表就能瞭解原子的結構、性質及反應性!
用淺顯易懂的圖示及解說來介紹週期表中構成整個宇宙的118種元素
原來週期表不像是我們想的那樣艱澀難懂,
從基礎的原子結構一路講解到各元素的性質解說,
讀完本書後你會驚訝地發現,原以為艱難的週期表,也能讓人輕鬆讀懂,甚至深具魅力!
●原子與元素有什麼不同?
--原子是物質,但元素既沒有質量也沒有體積,是一種概念
●核反應是什麼?
--如同原子、分子反應成同種或者其他分子,原子核也會進行反應。原子核的反應就稱為核反應。
●原子是什麼形狀?
--沒有人見過原子。但綜合各種實驗結果,目前大多認為原子是一種雲狀的球體。
●原子的性質怎麼決定的?
--由最外層的電子決定。
作者
齋藤勝裕
1945年5月3日生,1974年東北大學研究所理學研究科博士課程結業。現為愛知學院大學客座教授、中京大學外聘講師、名古屋工業大學名譽教授。專業領域包含有機化學、物理化學、光化學、超分子學。著作有《很漫畫的化學元素118》、《科學料理》(瑞昇)、《3小時讀通有機化學》、《3小時讀通無機化學》(世茂)、等等。
插畫:井口千穂
譯者簡介
衛宮紘
清華大學原子科學院學士班畢。現為自由譯者。譯作有《上司完全使用手冊》(東販)、《超慢跑入門》(商周)、《男人懂了這些更成功》(潮客風)、《世界第一簡單電力系統》(世茂)……等。賜教信箱:[email protected]
目錄
目錄
序言 1
第1章 原子是什麼東西?
118元素週期表
1-1 原子是怎麼形成的?
1-2 原子與元素有什麼不同?
1-3 原子是什麼形狀?
1-4 原子序是根據什麼決定的?
1-5 同位素是什麼東西?
1-6 亞佛加厥常數是什麼樣的數?
1-7 核反應是什麼?
第2章 電子是什麼東西?
2-1 電子位於電子層
2-2 量子數決定電子的性質
2-3 電子形成電子雲
2-4 電子層分成不同的軌域
2-5 軌域呈現有趣的形狀
2-6 填進軌域時的規則
2-7 K層與L層的電子組態
2-8 最外層電子決定原子的性質
第3章 由週期表可知道什麼事情?
3-1 週期表是元素的日曆
3-2 族與週期是週期表的骨架
3-3 週期表是電子組態的鏡子
3-4 分成典型元素與過渡元素
3-5 過渡元素的襯衫變化
3-6 由電子組態看元素的分類
3-7各種不同的週期表
第4章 由原子、分子看週期表
4-1 原子半徑的週期性
4-2 離子價數的週期性
4-3 游離能的週期性
4-4 電負度的週期性
4-5 酸性氧化物與鹽基性氧化物
4-6 形成分子才出現的性質
4-7 化學鍵結與週期表
第5章 由物理性質看週期表
5-1 物質的氣體、液體、固體
5-2 熔點與週期表
5-3 固體與結晶
5-4 晶形與週期表
5-5 金屬元素的特色
5-6 金屬元素與週期表
5-7 稀有金屬與稀土金屬
5-8 稀有金屬分布不均
第6章 第1、2、12族元素
6-1 第1族元素的性質
6-2 氫的性質
6-3 其他第1族元素的性質
6-4 第2族元素的性質
6-5 鎂與鈣的性質
6-6 其他第2族元素的性質
6-7 第12族元素的性質
第7章 第13~15族元素
7-1 第13族元素的性質
7-2 硼與鋁的性質
7-3 其他第13族元素的性質
7-4 第14族元素的性質
7-5 碳和矽的性質
7-6 其他第14族元素的性質
7-7 第15族元素的性質
7-8 氮與磷的性質
7-9 其他第15族元素的性質
第8章 第16~18族元素
8-1 第16族元素的性質
8-2 氧與硫的性質
8-3 其他第16族元素的性質
8-4 第17族元素的性質
8-5 氟與氯的性質
8-6 其他第17族元素的性質
8-7 第18族元素的性質
8-8 氦與氖的性質
8-9其他第18族元素的性質
第9章 過渡元素各論
9-1 過渡元素的種類
9-2 第4族元素的性質:仿真鑽石
9-3 第5族元素的性質:石油生物起源說的論據
9-4 第6族元素的性質:為夜晚帶來光明的元素
9-5 第7族元素的性質:在深海底部滾動的團塊
9-6 第8族元素的性質:有機化學不可欠缺的催化劑
9-7 第9族元素的性質:能夠上釉、電鍍的便利金屬
9-8 第10族元素的性質:牙齒治療常見的合金
9-9 第11族元素的性質:具代表性的貴金屬
第10章 稀土元素
10-1 稀土金屬(稀土元素)的種類
10-2 稀土金屬的物性
10-3 稀土金屬的生產
10-4 稀土金屬的發光性
10-5 稀土金屬的磁性、超導性
第11章 錒系元素
11-1 主要錒系元素的性質
11-2 鈾的同位素與核分裂
11-3 連鎖反應與臨界量
11-4 原子爐的條件
11-5 原子爐的結構與運轉
11-6 超鈾元素
11-7 鉨
參考文獻
索引
序/導讀
序言
本書主要是透過週期表來讓大家瞭解原子的結構、性質及反應性。說到週期表,可能會讓人想起高中時期需要死背的無趣化學,從而感到心情低落吧。不過,本書絕對不是那種艱澀古板的教科書,而是能夠帶領大家輕鬆愉快地進入週期表與化學世界的輕鬆讀物。
宇宙是由物質構成,而所有物質皆是由原子組成。宇宙中的物質種類有無限多種,但構成物質的原子卻僅有90種左右。這90種左右的原子會集結成分子,再由分子結合成物質。
原子的結構單純,整體看來宛如由雲朵構成的球體,正中央有著小小的原子核,周圍纏繞著雲狀般的電子雲。原子核帶有+1電荷的質子,質子個數為原子的原子序Z;而構成電子雲的電子則帶有-1電荷,電子個數跟質子個數相同。因此,整個原子會呈現電中性。
將這些原子集結成的元素,按照原子序Z的順序排成元素的行列後,會發現有趣的事情:Z=1的氫、Z=3的鋰、Z=11的鈉、Z=19的鉀,皆容易形成+1的陽離子,彼此間都具有相似的性質。週期表就是像這樣反覆縱向排列相似性質的元素,其原理跟每7天一個循環的日曆相同,就像是日曆最左端不論上下排列的都是快樂的星期天,週期表左端的第一族元素也皆具有類似的性質及反應性。
瞭解這件事情後再來觀看週期表,能夠在某種程度上推測元素的性質,像是可知第一族元素容易形成1價陽離子、第二族元素容易形成2價陽離子等等。這就是週期表的價值與意義。
由週期表可知,奧林匹克獎牌的金、銀、銅都排列在週期表的第十一族,與金、銀同為貴金屬的鉑、鈀則排列在金、銀的左邊。
經常作為原子爐燃料的鈾、鈽,是位於週期表底部的超重元素,被期待未來可以作為原子爐燃料的釷,也屬於超重元素。
最近蔚為話題的稀土金屬,本身具有發光性、磁性等特異性質,成為了雷射、儲存元件等產業上不可欠缺的原料。另外,像是可以製成強力磁鐵來實現超小型馬達等現代科學的方面上,稀土元素也廣泛受到運用。稀土金屬是第三族元素的一部分,全部共有17種元素。
然而,其中有15種元素不列入週期表的主表,而像是附屬品般列於週期表下方的副表中,這15種元素宛若十五胞胎般具有類似的性質。實際上,稀土元素也因彼此具有類似性質而難以分離。
週期表對應著元素的結構,尤其忠實地對應了電子組態。然後,電子組態會影響原子的性質和反應性,所以週期表也理所當然地會對應原子的性質及反應性。
讀完本書後會驚訝地發現,高中時期覺得艱難的週期表,竟然如此栩栩如生、深具魅力。透過本書親近週期表後,相信大家也會開始覺得化學平易近人,進而成為化學的粉絲的。
最後,感謝致力於本書付梓的SB Creative的石周子先生、品田洋介先生、為本書描繪有趣插圖的井口千穗小姐、參考書籍的作者們以及出版社同仁。
齋藤勝裕