化学研究物质的组成、结构、性质及其变化规律。人类从最早的生产生活活动以来,就对此不断探索。可以说,自人类使用火以后,就自觉和不自觉地开始了化学的实践活动。从古希腊和中国古代对自然模糊的认识,提出万物的起源和构成,到后来的炼丹术和炼金术,以及金属冶炼、制作陶瓷、造纸和火药制造,最后经过漫长坎坷的探寻,终于走上近代化学的正道,形成我们今天课堂里的化学。
化学一词产生于文艺复兴时期,英文为chemistry、德语为chemie,在中古时期为alchemy,而alchemy源于阿拉伯文alkimya。alkimya及alchemy的本意是炼丹术或炼金术, 而炼丹术就是化学的原始形态。在拉丁文里,化学意为迷惑、隐藏。
118 种化学元素,像是自然界绝无仅有的音符,化学家用它们谱成了一首宏伟的交响曲。这些化学元素的发现,既激动人心,又跌宕起伏。随后化合物(新材料)的合成、化学规律的建立,余音袅袅,延续不断。
本书从化学元素的发现开始漫谈,介绍了化合物的合成、化学规律的发现,同时专门介绍了二十多位大师巨擘的生平贡献。
化学的体系复杂而庞大,内容宽广而深邃。今天从塑料到药品、从生产资料到生活用具,每个人都离不开化学,甚至都是化学活动的参与者。如今几乎人人都在使用的智能手机,在生产过程中使用了40 多种化学元素,有些还是稀有元素。因此,人人都应该多了解一些化学知识,多了解一些化学物质的功用和危害,以便在生活中趋利避害。
在本书的编撰过程中,郑绍辉、李庆提出了诸多宝贵意见,陈乐濛对全书文字语法和标点符号进行了校对。感谢责任编辑鲁永芳博士以及众多编审的大力帮助。同时,本书参考了大量书籍和文献,但无法全部列出,作者衷心感谢。由于作者知识水平的限制,书中难免存在诸多差误,抛砖引玉,唯望指正。
陈志谦
2023 年6 月12 日
先声
元素从自然哲学到化学 1
第1 章 氢细谈 7
1 氢(H,hydrogen) 7
2 氘(D,deuterium) 15
3 氚(T,tritium) 18
第2 章 稀有气体夜谈 19
1 氦(He,helium) 20
2 氖(Ne,neon) 27
3 氩(Ar,argon) 28
4 氪(Kr,krypton) 29
5 氙(Xe,xenon) 30
6 氡(Rn,radon) 31
7 威廉·拉姆塞(William Ramsay,公元1852 1916 年) 32
第3 章 非金属和卤族元素闲谈 35
3.1 非金属元素 35
1 碳(C,carbon) 35
2 氮(N,nitrogen) 68
3 氧(O,oxygen) 75
4 磷(P,phosphorus) 80
5 硫(S,sulfur) 89
6 硒(Se,selenium) 90
3.2 卤族元素 97
1 氟(F,fluorine) 97
2 氯(Cl,chlorine) 102
3 溴(Br,bromine) 104
4 碘(I,iodine) 105
5 砹(At,astatine) 107
第4 章 半金属和主族金属会谈 115
4.1 半金属 115
1 硼(B,boron) 116
2 硅(Si,silicon) 125
3 锗(Ge,germanium) 128
4 砷(As,arsenic) 130
5 锑(Sb,antimony,stibium) 132
6 碲(Te,tellurium) 134
7 钋(Po,polonium) 136
4.2 主族金属 138
1 铝(Al,aluminium) 138
2 镓(Ga,gallium) 142
3 铟(In,indium) 156
4 铊(Tl,thallium) 158
5 锡(Sn,tin,stannum) 160
6 铅(Pb,plumbum) 160
7 铋(Bi,bismuth) 161
第5 章 碱金属和碱土金属讲谈 163
5.1 碱金属 163
1 锂(Li,lithium) 164
2 钠(Na,sodium,natrium) 166
3 钾(K,potassium, kalium) 169
4 铷(Rb,rubidium) 175
5 铯(Cs,cesium) 179
6 钫(Fr,francium) 180
5.2 碱土金属 182
1 铍(Be,beryllium) 183
2 镁(Mg,magnesium) 185
3 钙(Ca,calcium) 187
4 锶(Sr,strontium) 188
5 钡(Ba,barium) 190
6 镭(Ra,radium) 191
第6 章 五金趣谈 193
1 五金 193
2 金(Au,gold,aurum) 193
3 银(Ag,silver,argentum) 201
4 铜(Cu,copper,cuprum) 204
5 铁(Fe,iron,ferrum) 209
6 锡(Sn,tin,stannum) 212
第7 章 贵金属(铂系)攀谈 215
1 铂系贵金属 215
2 钌(Ru,ruthenium) 215
3 铑(Rh,rhodium) 217
4 钯(Pd,palladium) 217
5 锇(Os,osmium) 218
6 铱(Ir,iridium) 220
7 铂(Pt,platinum) 223
第8 章 过渡金属叙谈 225
8.1 第4 周期 226
1 钛(Ti,titanium) 226
2 钒(V,vanadium) 229
3 铬(Cr,chromium) 230
4 锰(Mn,manganese) 232
5 铁(Fe,iron,ferrum) 233
6 钴(Co,cobalt) 233
7 镍( Ni,niccolum) 236
8 铜(Cu,copper,cuprum) 237
9 锌(Zn,zinc) 237
8.2 第5 周期 239
1 锆(Zr,zirconium) 239
2 铌(Nb,niobium) 241
3 钼(Mo,molybdenum) 243
4 锝(Tc,technetium) 245
5 钌(Ru,ruthenium) 247
6 铑(Rh,rhodium) 247
7 钯( Pd,palladium) 247
8 银(Ag,silver,argentum) 247
9 镉(Cd,cadmium) 247
8.3 第6 周期 248
1 铪(Hf,hafnium) 248
2 钽(Ta,tantalum) 250
3 钨(W,wolfram,tungsten) 252
4 铼(Re,rhenium) 254
5 锇(Os,osmium) 255
6 铱(Ir,iridium) 255
7 铂(Pt,platinum) 255
8 金(Au,gold,aurum) 255
9 汞(Hg,mercury,hydrargyrum) 255
第9 章 稀土及锕系详谈 263
9.1 稀土 263
1 钪(Sc,scandium) 272
2 钇(Y,yttrium) 274
3 镧(La,lanthanum) 275
4 铈(Ce,cerium) 277
5 镨(Pr,praseodyium) 279
6 钕(Nd,neodymium) 280
7 钷(Pm,promethium) 281
8 钐(Sm,samarium) 283
9 铕(Eu,europium) 284
10 钆(Gd,gadolinium) 285
11 铽(Tb,terbium) 285
12 镝(Dy,dysprosium) 286
13 钬(Ho,holmium) 287
14 铒(Er,erbium) 289
15 铥(Tm,thulium) 290
16 镱(Yb,ytterbium) 291
17 镥(Lu,lutetium) 293
多余的话 294
9.2 锕系元素 295
9.2.1 天然元素 296
1 锕(Ac,actinium) 296
2 钍(Th,thorium) 297
3 镤(Pa,protactinium) 299
4 铀(U,uranium) 300
5 镎(Np,neptunium) 305
6 钚(Pu,plutonium) 306
9.2.2 人造元素 307
1 镅(Am,americium) 308
2 锔(Cm,curium) 309
3 锫(Bk,berkelium) 314
4 锎(Cf,californium) 315
5 锿(Es,einsteinium) 316
6 镄(Fm,Fermium) 316
7 钔(Md,Mendelevium) 317
8 锘(No,nobelium) 317
9 铹(Lr,lawrencium) 318
第10 章 超锕元素浅谈 319
1 (Rf,rutherfordium) 319
2 (Db,dubnium) 321
3 (Sg,seaborgium) 322
4 (Bh,bohrium) 322
5 (Hs,hassium) 322
6 (Mt,meitnerium) 323
7 (Ds,darmstadtium) 328
8 (Rg,roentgenium) 328
9 (Cn,copernicium) 328
10 (Nh,nihonium) 329
11 (Fl,flerovium) 329
12 镆(Mc,moscovium) 330
13 (Lv,livermorium) 331
14 (Ts,Tennessine) 331
15 (Og,oganesson) 333
附录 335
附录1 元素发现的顺序 335
附录2 化学元素的命名 340
附录3 历届诺贝尔化学奖获得者 344
附录4 金属元素之最 352
参考文献 355
元素索引 357