化学元素大研究（精装）

钙　　40
镁　　42
钾　　44
磷　　46
硅　　47
钠　　48
氯　　49
金　　50
银　　51
铜　　52
铝　　53
支撑高科技产业的稀土元素　　54
第4 章　我们身边的元素　　
元素的颜色　　56
构成生物的元素　　58
食物包含的元素　　60
自然界里的元素　　62
家里的元素　　64
学校里的元素　　66
校园里的元素　　68
电池是小型的发电机　　70
附录　元素111 大集合　　72
索引　　78

.　　自然界光 热 氧 氮 氢
　　非金属硫黄 磷 碳 盐酸素 硼酸素 氟酸素
　　金属锑 银 钴 铜 铋 锡 铁 锰 汞 钼 镍 金 铂 铅 钨 锌
　　土石灰（钙） 镁土（镁） 铝土（铝） 钡土（钡） 硅土（硅）
　　试图整理各元素的化学家们
　　从气象观测归纳原子论
　　英国化学家约翰·道尔顿坚持气象观测50 年，他从气象观测中研究气体的运动和构成，并从中发现，如果以空气由原子构成为前提，进行的实验都能够成立。
　　另外他主张，“物质由不可再分的、被称为原子的微粒构成”，“不同元素的原子性质也不相同，改变原子的结合方式可以得到化合物”。然后，道尔顿根据化合物元素的重量，求得了各原子的重量（原子量），同时还发表了各种原子的记录符号。这是元素研究史上的第一次。
　　试图将元素分类的化学家
　　19 世纪，电池的发明使得电解实验变得更易进行，同时随着分析方法的进步，优秀的化学家们不断发现新的元素，不久，元素就达到了63 种之多。瑞典的永斯·贝采利乌斯首先提出，用化学元素拉丁文名称的开头字母作为元素符号使用。另外，随着元素种类的增加，化学家们开始试图将元素进行分类。
　　德国人约翰·德贝莱纳最先进行了这一工作，他发现溴与氯、碘的性质相似，并根据此种性质近似的标准对元素进行分类，提出了“三元素组”的观点。
　　法国人贝基·德·尚古多将元素排列成螺旋状，发现化学性质相近的元素正好排列在同一垂线上。虽然对于普通人来说并不好理解，但因尚古多是第一个重视化学元素的周期性的人，由此被称为“周期表之父”。
　　英国化学家约翰·纽兰兹把元素按照原子量的递增顺序排列，发现每当排列到第八种元素时就会出现性质跟第一个元素相似的情况，由此提出“元素八音律”的观点，但是原子量较大的元素却不符合这种规律。
　　门捷列夫的周期表
　　1869 年，德米特里·门捷列夫为了编写化学教科书《化学原理》，对元素分类的类型进了一番探究。或许是灵光突现，门捷列夫想到了将扑克牌游戏排列的方法应用于元素排列中，以原子量递增为序进行排列。他将性质相似的元素归纳成组，然后按照原子量由小到大的顺序排列，最终制成了元素周期表。此后，他随即想到，元素似乎并非已被全部发现，并将表中不符合规律的部分暂时留作空白。此后证实，门捷列夫的推测完全正确，在他的元素周期表问世后不久，当时留作空白部分的元素也被逐一发现了。
　　现在的元素周期表
　　用周期表进行元素分类
　　门捷列夫制作周期表时还只有63 种元素被发现，此后化学家不断发现新的元素，现在能够确认的元素种类已超过100种。各元素按照顺序、根据性质被分为几组排列在周期表中。
　　其中竖列称为“族”，横列称为“周期”。首先我们先来看一下各族的共通性质。第1 族、第2 族与第12~18 族叫做“主族元素”，同族元素性质相同。请观察一下周期表的第17 族，本书12 页描述过的“三元素组”——性质相近的氯、溴、碘竖排在此。第3~11 族称为“过渡元素”或“过渡金属”。即使不同族，其性质却相似，此为过渡元素的特征。从其名称的“过渡”来看也是如此，属于此类的元素自左向右其性质会呈现稳定的渐变态势。
　　2005 年，日本文部科学省制作发行了“一家一张周期表”海报。为了突出各元素的特点和便于记忆，海报上绘制了由各元素制成的相关制品，十分有趣。此周期表会不定期进行修改增补，可以直观地得到最新信息。
　　原子与元素
　　原子和元素是一种东西吗？之前，我们一直在讨论原子和元素，这两者之间有什么区别呢？用一句话来总结，即原子是构成物质的，具有实体的最小粒子。元素则表示原子的种类。
　　直接描述较为抽象难解，那就以身边物品来举例说明。如果我们把“有种子的水果”比喻为原子，“苹果”则对应元素。“有种子的水果”还有很多，柿子或桃子也都属于此类。但是“柿子”或“桃子”就表示其他种类的元素了。
　　原子的形状
　　原子的形状为中心有核的球形，位于其中心部位的核称作原子核，原子核由质子和中子两种微粒构成。与质子数量相当的电子高速运动于原子核周围。电子也是一种微小粒子。质子与电子的数量相同。质子数量若发生改变则原子种类也会随之变化。所以以质子的数量作为原子序号，即原子序数，用来区别不同元素。
　　以氧元素的原子为例，在氧原子内部，8个质子和8 个中子构成原子核，8 个电子则围绕原子核做高速运动。氧元素的原子序数就是质子数量的8。
　　原子的大小
　　原子只有1 亿分之一（0.00000001）厘米大。也就是说，把原子扩大1 亿倍，就是一个直径为1cm 的球体。如果很难想象1 亿倍到底有多少的话，那么将原子比作一颗哈密瓜，扩大1 亿倍后、其大小就与地球（直径约13000km）相同。试着想象一下吧，原子就是那么小。
　　来观察原子吧
　　人的眼睛可以识别大于等于0.2mm 的物体。如果想看更细小的东西就需要借助放大镜。若使用在理科实验室里常见的玻璃透镜组合构成的显微镜（光学显微镜）的话，还可以观察更细微的物体。那么，不断地扩大光学显微镜的放大倍率就能看到原子了吗？很遗憾，答案是否定的。光学显微镜利用可见光来观察物体，无法观察到比光的波长更小的物体。光学显微镜可以分辨的最小长度为0.2μm（0.2微米，万分之二毫米）。原子的直径比这个数值还要小。
　　下一个登场的是电子显微镜。电子显微镜用波长更短的电子束代替了可见光。空气中的电子束易发生散射，通透性较低，在真空中却能自由运动。因此电子显微镜内部需要保持真空，并且使用电磁铁组成的磁透镜来代替光学显微镜的玻璃透镜。目前，已可以通过电子显微镜观察到排列的原子，但是还不能观察到单独的原子像。
　　观测原子的显微镜称作扫描探针显微镜。用前端极细的微型探针（probe）沿观测样本的表面移动扫描，将样本表面的形状和性质作原子级别的计算测量并将其成像。但是，因为要进行探针的机械操作，相对光学显微镜的观察来说要多花些时间。