重磅推荐
【产品特色】


【编辑推荐】

1.有效提高化学成绩
本书用化学史上的传奇故事将元素周期表串讲一遍,能够很快勾起读者对化学的兴趣,元素性质、化学发展史等相关知识也会在不知不觉间烙印在脑海里。
读过这本书的人会发现,原来化学考试中的材料和化学老师在课堂上谈笑风生的延伸段子,竟有那么多都来自这本书。

2.畅销经典
亚马逊科普畅销榜十年钉子户,被翻译成多种语言,风行数十个国家。获得英国皇家学会年度图书,世界化学年致敬图书。《纽约时报》等媒体多次推荐。
豆瓣读书化学科普TOP10,广受中国读者好评。

3.可读性强
小说一般的阅读体验,原来化学知识也能讲述得如此麻辣刺激、生动鲜活。

4.彩图升级
增添数十幅兼具科学性与人文性的彩色插图,更生动、更具亲和力。


【内容简介】

元素周期表是人类科学伟大的成果之一。同时,貌似枯燥的表格背后则是一个充满激情、冒险、背叛以及执着的故事宝藏。
《元素的盛宴》是一本关于化学与人类生活的既严谨又妙趣横生的科普著作,作者搜集了大量科学史和人类史上鲜为人知的史料,用幽默之笔从不同角度讲述了化学与人类充满“爱恨情仇”的历史传奇。
你知道氮肥是德国人研究烈性炸弹时顺便发现的吗?你知道水银在很长时间里是作为泻药使用,而镭最初居然是被用来制作保健饮料的!门捷列夫是在打扑克时想出了元素周期表,格拉泽看到啤酒气泡悟到了探测粒子的新方法……
这些闻所未闻的事件,都是山姆探险化学史的重要发现——它是化学与人类生活交互作用的一部趣味史,也是无数科学家探幽寻微的一部真实的冒险故事。


【作者简介】

山姆·基恩(Sam Kean):著名科普作家,美国科学促进会院士。本科毕业于明尼苏达大学物理专业,后于约翰霍普金斯大学修习写作课程,并取得美国天主教大学图书馆学硕士学位。其文章见于《科学》《纽约时报》《纽约客》等。《元素的盛宴》是其代表作。
山姆·基恩的写作特色非常鲜明,语言精彩生动,富有张力。读他的科普书,常会有读惊险小说一般的感觉。


【媒体评论】

这本书是我初中的时候看的,本来化学是一门新学科,看了之后更加感兴趣,以至于我初中化学每次都满分。
——知乎网友

写得最好的一本化学元素书。作者的知识渊博。还把生物学和药理学都结合写进去了。跟生活知识紧密联系在一起。
——豆瓣评论

很少有一个作家能够捕捉化学的乐趣和魅力。《元素的盛宴》既有趣,又充满了洞察力。我要是在上化学课之前读过就好了。
——马克·兰斯基

本书不仅仅是一部关于元素周期表的诙谐指南,它还讲述了元素的历史与发现过程,以及这些元素在我们的生活中发挥的非凡作用。
——英国皇家学会“科学图书奖”评语

书中讲解周期表上每一个元素的性质、规律,还探讨了周边问题。它能够将学生从符号、数字、方程式中解放出来,激发学习的兴趣,扩大知识储备,对考试有所裨益。
——《中国科学报》

山姆·基恩的《元素的盛宴》包含一系列生动的科学故事,读来兴味盎然。
——《纽约时报》

随着不断涌现的有趣事实浮出水面,基恩的处女作充满了风趣、才华和权威性,即使是普通读者也会感到愉悦。
——《出版人周刊》

如果您最近一次看到元素周期表还是在很久以前的教室里,请不要害怕,这本书更像是一部爱情故事或悬疑小说,而非化学书籍。基恩的热情和机智,使读者能够轻松地享受阅读。
——《科学新闻》

高中化学教室墙上那张神秘的表格现在解码了。
——《洛杉矶时》


【目录】

引言
第一部分 定位:行行又列列
1. 位置决定命运
2. 亲密双胞胎与黑羊:元素家谱
3. 元素周期表上的科隆群岛
第二部分 制造原子,破坏原子
4. 原子从哪里来:“我们是群星之子”
5. 战争年代的元素
6. 完善周期表……砰的一声
7. 在冷战中扩展周期表
第三部分 周期之惑:疑难初现
8. 从物理学到生物学
9. 毒药协会:“哎哟喂”
10. 带两个元素,早上打电话叫醒我
11. 元素也会骗人
第四部分 元素与人性
12. 元素与政治
13. 元素与货币
14. 元素与艺术
15. 元素与疯癫
第五部分 元素科学的今天与明天
16. 零度以下的化学
17. 光辉的球体:泡泡与科学
18. 精确到荒唐的工具
19. 超越元素周期表
附录
注释
参考文献及扩展阅读
作者对谈录
参考讨论题目
作者最喜欢的5 种元素
致谢


【前言】

引言
20 世纪80 年代早期,那时候我还是个孩子,喜欢和一切塞进我嘴里的东西说话——食物啊,牙医管啊,会飞走的气球啊,什么都有——就算周围没人,我也会喃喃自语。我爱上元素周期表正是因为这个习惯,当时我第一次独自测体温,周围谁都没有,只有一支温度计压在我舌头下面。测体温的原因是我得了链球菌咽喉炎,二、三年级期间我好像得过十几次这种病,往往一连好些天,吞咽的时候喉咙作痛。我一点儿都不介意待在家里不去上学,吃香草冰淇淋和巧克力酱来“自我疗愈”。而且,生病总会给我再打破一支老式水银体温计的机会。
我躺着,舌头下压着那根玻璃棍,我会大声回答一个想象中的问题,然后体温计就会从我嘴里滑出去,在硬木地板上摔得粉碎,液态的水银珠子像轴承里的滚珠一样满地乱蹦。一分钟后,我妈妈就会蹲下去——虽然她有点儿关节炎——开始收拾那些珠子。她用牙签把柔软的小珠赶到一块去,就像用冰球球杆打球一样,水银珠子快要碰到一起了。最后轻轻一拨,一颗珠子吞掉了另一颗,曾经有两颗珠子的地方现在只剩下一颗完美无瑕的珠子轻轻颤抖着。妈妈在地板上走来走去,重复着这种魔术般的小把戏,大的水银珠子不断吞噬着其他小个儿的珠子,直到最后重新汇聚成一颗银色的“扁豆”。
妈妈把所有水银聚到一起后,就会从厨房里放小摆设的架子上取下来那个带绿色标签的塑料药瓶,药瓶放在拿鱼竿的泰迪熊和1985 年家庭聚会留下的蓝色陶瓷马克杯之间。她把水银挪到一个信封上,然后小心翼翼地把这最新的一份战利品倒进瓶子里——瓶子里的水银球已经有胡桃那么大了。有时候,把药瓶藏起来之前,妈妈会把水银倒到瓶盖里,让我和兄弟姐妹们一起欣赏这种未来主义的金属。它不停地流动,时而分开,时而又完美地汇聚起来。有的母亲特别害怕水银,她们甚至不让自己的孩子吃金枪鱼,我为这样的孩子感到悲哀。中世纪的炼金术士追求的虽然是黄金,但他们认为水银是宇宙中最强大、最有诗意的物质,孩提时代的我肯定非常同意他们的观点。我甚至曾经和他们一样相信过,水银无法归于任一类别,它既非液体亦非固体,既非金属亦非水,既非天堂亦非地狱;水银里蕴含着超凡脱俗的灵魂。
后来,我发现,水银之所以表现出这些性质,是因为它是一种元素。它和水(H2O)、二氧化碳(CO2)或你日常生活中能见到的几乎所有东西都不一样,不能被自然地分成更小的单位。事实上,水银颇富“邪典”气息:水银原子只愿意和同类待在一起,它们缩成球状,和外界的接触减至最少。我小时候泼洒过的大部分液体(如水、油、醋、还没凝固的果冻等)都与水银不同,它们会流得到处都是。而水银不会留下污渍,每次我打碎温度计后,爸妈总会叫我穿上鞋子,免得看不见的玻璃碎片扎进脚里,可我从不记得他们什么时候叫我小心过散落的水银。
很长一段时间里,我一直在留意书本和学校里的80 号元素,就像你也许会在报纸中搜寻某位童年伙伴的名字一样。我来自大平原,在历史课上我曾学到过刘易斯和克拉克远征南达科他州和路易斯安那州其余疆域的故事,他们带着一架显微镜、罗盘、六分仪、三支水银温度计,还有其他设备。最开始时我并不知道,他们还带了600 片含汞泻药,每一片都有阿司匹林药片的4 倍大。这种泻药名为“拉什医生的胆汁丸”,名字源于《独立宣言》的签署者之一本杰明·拉什。这位英雄医生曾于1793 年费城黄热病肆虐期间勇敢地坚守孤城。无论是治什么病,他都喜欢让病人口服一种含有氯化亚汞的浆状药物。虽然从1400 年到1800 年,药学领域取得了不少进展,不过那个年代的医生更像是一位药剂师,而非诊疗师。出于某种不可思议的迷恋,他们觉得美丽诱人的汞能够以让病人身陷险境的方式来治疗他们——以毒攻毒。拉什医生让病人服用含汞溶液,直至涎水四流。经过数周或数月的连续治疗,病人的牙齿和头发常常会脱落。毫无疑问,他的“疗法”毒害甚至是毒杀了许多也许会被黄热病放过的病人。不过尽管如此,在费城进行了10 年的医学实践后,他仍让出征的梅里韦瑟和威廉带上了一些包装好的药片。无心插柳之下,拉什医生的药片让现代的考古学家得以追踪当年那些探险家驻留过的营地。他们在野外碰上的食物都很奇怪,饮水也很成问题,所以远征队里总有人肠胃不适。直到今天,他们挖过的临时厕所的沙土里仍能找到星星点点的水银,也许是某次拉什医生的“雷霆猛药”效果有点儿好过头了。
科学课上也能看到水银的踪迹。我第一次看见一团乱麻般的元素周期表时,饶有兴趣地在上面寻找水银,却没找到。它在那儿——金和铊之间,前者和水银一样致密而柔软,后者和水银一样有毒。可是水银的化学符号Hg,这两个字母甚至根本没出现在它的名字(mercury)里。解开这个谜题——Hg 来自拉丁语hydragyrum,意思是“水一样的银”——让我明白了古代语言和神话传说对周期表的影响力有多大。在周期表最下面那行更新的超重元素的拉丁名字里,你还能看见这样的影响力。
从这一种元素中,我了解到历史、词源学、炼金术、神话、文学、毒物取证,还有心理学。而我搜集到的关于元素的故事绝不止这一个,尤其是当我进入大学以后,沉浸于科研之中时,我还找到了一些很乐意把研究工作暂时放到一边,聊聊科学八卦的教授。
我为这些故事深深着迷。最近,当我在早餐时回忆起关于水银的故事,我意识到,元素周期表中的每一种元素都有其或有趣,或奇怪,或令人毛骨悚然的故事。而与此同时,这张表格是人类最伟大的智慧结晶之一。它既是伟大的科学成就,又是妙趣横生的故事集锦,所以我写下这本书,层层回顾周期表行行列列的传奇,就像是解剖学教科书里的透视图一样,从不同的深度讲述同样的故事。从最简单的层面说,元素周期表罗列了我们这个宇宙里所有不同种类的物质,它里面一百多位各具特色的角色构成了我们能够看见、能够触摸到的一切事物。周期表的形状也给了我们线索,让我们知道某些元素之间为何如此相似。而在稍微复杂一些的层面,周期表也是一份密码表,隐藏着每种原子来自何方、哪种原子能够裂变或是转换成另一种原子的秘密。这些原子也能自发组合成动态系统,例如生物,元素周期表能预测这一切如何发生,它甚至能预测哪些阴险的元素会毒害甚至毁灭生物。
最后,元素周期表是一个人类学奇迹,作为人工制品,它映射出我们这个种族所有的精彩、巧妙和丑陋,映射出我们如何与物理世界互动——它以简洁而优雅的形式写下了我们这个种族的简史。元素周期表值得我们从各个层面悉心研究,让我们从最基本的开始,然后循序渐进。除了供我们消遣之外,元素周期表的传说还提供了另一条理解它的道路,这条道路你在教科书或是实验手册上永远都不会看到。一饮一啄,元素周期表与我们息息相关,有人以它下注,因此倾家荡产;哲学家利用它探求科学的意义;它能毒杀人类,也能酿成战争。从左上角的氢到最底下那些不可能自然存在的人造元素,字里行间,你能发现泡泡、炸弹、金钱、炼金术、政治手腕、历史、毒药、罪行和爱情,甚至还有一点点科学。


【免费在线读】

1. 位置决定命运
一说到元素周期表,大多数人都会想起高中时化学教室前面墙上挂着的表格,不对称的行行列列从老师的肩膀上冒出头来。那张表一般很大,1.8 米×1.2米左右,看起来气势凛然却又恰如其分,昭示出它在化学里的重要地位。9月初,全班同学就认识了这张表,直到次年5 月末,大家还在跟它打交道。而且,老师鼓励大家在考试的时候参考元素周期表,科学资料里这是独一份,讲义或教科书都不行。不过当然,也许你还记得一点儿元素周期表带来的挫败感:虽然你可以自由查阅这么大的一张“小抄”,可是真该死,它好像一点儿忙都帮不上你。
一方面,元素周期表看起来整洁精练,简直是科学界的德国工艺;另一方面,它又杂乱无章,到处都是长长的数字、莫名其妙的缩写,还有怎么看都像是电脑错误提示的东西([Xe]6s24f15d1),面对这样的东西,你很难不感到焦虑。而且,虽然元素周期表显然与其他学科有联系,例如生物和物理,可我们却不清楚具体是什么联系。也许,对于许多学生而言,最强烈的挫败感在于,那些真正理解了元素周期表、弄明白了它的原理的人,居然能够从这么冷冰冰的呆板表格中解读出那么多的信息。色觉健全的人从颜色杂乱的点状图中看出来“7”或者“9”的时候,色盲感受到的一定也是相同的恼怒——关键的信息总是很狡猾,从不轻易自动现形。人们怀着复杂的心情,记住了这张表格,有迷恋,有喜爱,有遗憾,还有憎恨。
在介绍元素周期表之前,每个老师都应该先抹掉所有杂乱的内容,让学生只看空白的表格。
看起来像什么?有点儿像是一座城堡,主墙起伏不平,两头都有防御用的塔楼高高凸起,左边有一部分好像是皇家泥水匠还没砌完。表中有长短不一的18 个纵列,水平则有7 行,下面还有另外的2 行“着陆跑道”。城堡是用“砖”砌成的,有件事儿在表中没法一眼就看出来,但必须首先说明:砖的位置不能互换。每一块砖代表一种元素,或者说一种物质(目前,元素周期表由112 种已知元素和少量未知元素组成),如果有任何一块砖不在它应该待的位置上,整座城堡就会崩塌。这绝非夸张:如果科学家们突然发现某种元素应该待在另一个位置上,或者某两种元素的位置可以互换,那么周期表这座大厦就会轰然倒塌。
这座城堡还有一个建筑学特点:不同的区域采用不同的材料构建。也就是说,砖块的质地并不相同,它们的性质也各有差异。75% 的砖块是金属,这意味着大多数元素是冰冷的灰色固体,至少在人类习惯的温度下是这样的。东边的几列包括多种气体,但只有两种元素在室温下呈液态——汞和溴。在金属和气体之间,大致相当于肯塔基州在美国地图上的方位,这里是一些难以定义的元素,无定形的天性赋予了它们有趣的特质,比如说,它们能产生的酸味比化学品仓库里的强上无数倍。总而言之,如果每一块砖都由它所代表的材料制成,这座元素城堡就会变成一头奇美拉那样的怪兽,随着年代变化,它身上会长出新的器官和翅膀。或者宽容一点儿说,它是一座丹尼尔·里博斯金1式建筑——用看似矛盾的材料构成简洁优雅的整体。
城堡的蓝图要小心描画,因为某种元素在这张图里的位置几乎决定了它的全部科学意义。对于元素来说,位置即命运。事实上,现在你对这张表格的轮廓已经有了大概的印象,再给你一个更有用的比喻:元素周期表就像一张地图。现在我们再来加入一些细节,从东向西对它进行标定,无论是著名元素还是冷僻元素,都会被收纳进来。
首先,我们来看最右边的第18 列,这一组元素被称为高贵气体。“高贵”这个词儿古色古香,听起来很有趣,更像是个伦理学或哲学词语而不像是化学术语。事实上,“高贵气体”的说法可以追溯到西方哲学的起源地——古希腊。当时,希腊人留基伯和德谟克利特提出了“原子”的概念,后来他们的同胞柏拉图创造了“元素”一词(希腊文为stoicheia),作为不同的物质粒子的泛称。公元前400 年左右,在导师苏格拉底去世后,柏拉图为了自己的安全离开了雅典,此后多年他一直四处流浪,撰写哲学著作。柏拉图当然不知道每种元素的确切化学名称,不过他要是知道的话,肯定会将周期表最东边的这些元素当作至爱,尤其是氦。
在《会饮篇》中,谈及爱与欲的时候,柏拉图提出,每个存在都渴求找到让自己完满的东西,即自己失去的另一半。反映到人的身上,这样的渴求意味着激情与性,同时也意味着伴随激情与性而来的一切问题。此外,柏拉图在对话录中还强调说,比起那些碌碌营营、跟什么东西都有交互反应的事物来,抽象不变的事物从本质上说更为高尚。这解释了他为什么独爱几何学,那些理想的圆和立方体都只存在于我们的头脑里。对于数学以外的事物,柏拉图提出了“理型论”,他认为所有事物都是某种理想事物的投影。比如说,所有的树都是一棵理想的树不完美的复制品,它们渴求理想树完美的“本树”。同样,也有鱼和“本鱼”,甚至杯子和“本杯”。柏拉图相信,这些理型不仅是个理论,而且真实存在,虽然只存在于人类知觉无法触及的天堂世界。所以,当科学家开始在我们的真实世界里用氦召唤出理型时,如果柏拉图能够亲眼看见,他一定会和其他所有人一样深受震撼。
1911 年, 一位荷兰- 德国裔科学家用液氦冷却汞时发现, 当温度低于-268.9℃时,该系统的电阻会完全消失,变成一种理想导体。有点儿像是把你的iPod 冷却到零下几百摄氏度,然后你会发现,不管用多大音量放多长时间音乐,它的电池电量永远是满的,只要液氦一直让电路保持低温就行。1937年,一个俄罗斯与加拿大合作的小组用纯氦变了个更漂亮的魔术。当温度降低到-271.1℃时,氦会变成一种超流体,其黏度和流动阻力都是绝对的0——完美“本液体”。超流体氦无视重力,可以向上流动,翻越墙壁。当时,这样的发现让人瞠目结舌。科学家们经常假设摩擦力为0 之类的情况,可这只是为了简化计算。就连柏拉图都想不到,真的会有人找到他提出的理型。
氦也是“本元素”的最佳范例——任何常态的化学手段都无法破坏它或是改变它。从公元前400 年的希腊到公元1 800 年的欧洲,科学家们花了2 200 年时间,终于确认了元素到底是什么,因为大多数元素都太善变了。比如说碳,碳有数千种性质各异的化合物,要从这些化合物中发现碳的本质太困难了。举个例子,今天我们可以说二氧化碳不是一种元素,因为二氧化碳分子可以分解为碳和氧。但碳和氧是元素,因为你无法在不破坏它们的前提下将它们分成更小的单位。让我们回到《会饮篇》的话题,回到柏拉图关于迫切寻找丢失的另一半的理论,我们发现,几乎所有元素都会寻求与其他原子结合,这样的结合会掩盖元素的本性。甚至大多数“纯”元素在自然界中也是以多原子分子的形式存在的,例如空气中的氧分子(O2)。不过,自从科学家们了解了氦之后,他们了解其他元素的步伐很可能因此大大加快,因为氦从不与其他物质反应,只以“纯”元素的形式存在。
氦表现出这样的性质是有原因的。所有原子都包含带负电荷的电子,电子分布在原子内部不同的层上,或者说能级上。能级是环环相套的同心圆,每一层都需要确定数量的电子来填充才能得到满足。最内层的电子数为2,其他层电子数通常为8。元素里通常含有等量带负电的电子和带正电的质子,这样元素就呈电中性。不过,电子可以在原子之间自由交换,当原子得到或失去电子时,就会形成带电的离子。
有一点不可不知,非常重要:原子会尽可能地用自身的电子填满最里面、能量最低的层级,然后抛弃、分享或是偷取电子,来确保最外层的电子数正确无误。有的元素会光明正大地分享或是交换电子,而有的元素手段龌龊。可以用一句话来形容化学的这一面:当原子最外层电子数不足时,它们会争斗、交易、乞求、结盟、毁约,不择手段地追求正确的电子数。


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