元素週期錶終極圖鑑（附贈精美元素週期錶海報）：118個化學元素的知識大百科 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： Tom Jackson

圖書標籤:

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　　★ 英國亞馬遜五顆星評鑑
　　★ 從A到Z 介紹元素週期錶上118種自然與人造的元素，並解釋它們的特性和原子結構。
　　★收錄1000多張吸引人的全彩照片，不僅呈現元素的諸多自然型態，也介紹它們會齣現在哪些尋常和不尋常物件裏，以獨到而親切的方式拉近孩子和化學元素之間的距離。

　　元素是物質的基本構件，不隻我們地球，連整個宇宙都是元素組成的。但純的元素是什麼樣子？在自然界又是以何種樣貌存在？翻開這本書，你不僅可以看見每一種元素的各種形態，還能瞭解它們的驚人用途。

　　《元素週期錶》完整介紹目前已知的118種元素，搭配最精采的照片、最有趣的事實，帶你展開一場華麗的視覺之旅。

 

《自然奧秘的鑰匙：無機化學基礎與元素世界的深度探索》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵、係統且深入的無機化學基礎知識框架，並以此為基石，帶領讀者領略元素世界的廣袤與精妙。它並非專注於對現有元素周期的簡單羅列或圖鑒式的介紹，而是緻力於剖析化學反應的底層邏輯、物質構成的基本規律，以及無機化閤物在現代科學與工業中的核心作用。 第一部分：原子結構與化學鍵的本質——構建物質的微觀藍圖 本書伊始，將從量子力學的基本原理齣發，詳盡闡述原子核外電子的排布規律。我們將探討能級、軌道形狀（s, p, d, f）的物理意義，以及它們如何決定元素的化學性質。在此基礎上，重點解析化學鍵的形成機製： 離子鍵： 深入分析電負性差異在離子化閤物形成中的作用，探討晶格能的計算與晶體結構的穩定性，並以常見的鹽類和氧化物為例，解析其宏觀性質（如熔點、溶解度）與微觀結構的關係。 共價鍵： 詳細講解路易斯結構、價層電子對互斥理論（VSEPR）在預測分子幾何構型上的應用。對於共價鍵的更深層次理解，本書引入瞭分子軌道理論（MO理論）的基礎概念，解釋瞭單鍵、雙鍵、三鍵的能量差異，並探討瞭共振現象的本質。 金屬鍵： 闡釋“電子海”模型的局限與優勢，解釋為何金屬具有優良的導電性、導熱性及延展性，並初步涉及閤金的形成原理。 分子間作用力： 區彆並深入比較範德華力（包括倫敦色散力）、偶極-偶極作用力以及至關重要的氫鍵。清晰闡述這些弱相互作用力在決定物質相變、溶解行為乃至生物大分子結構中的決定性作用。 第二部分：元素性質的周期性規律與化學反應動力學 在夯實瞭原子結構基礎後，本書將係統梳理並解析元素性質的周期性變化規律。我們將超越簡單的趨勢描述，著重探究其背後的物理化學根源： 電離能、電子親和能與電負性： 剖析這些能量參數隨原子序數變化的趨勢，並討論例外情況及其成因（例如，惰性氣體電子親和能為正值的原因）。 原子半徑與離子半徑： 解釋有效核電荷（$Z_{ ext{eff}}$）對半徑的影響，並論證其在預測化閤物穩定性和反應活性的重要性。 酸堿理論的拓展： 介紹並對比布朗斯特-洛瑞酸堿理論、劉易斯酸堿理論，並引入更具普適性的剪衝（Pearson）硬酸硬堿（HSAB）理論，用以預測反應的優先方嚮。 氧化還原反應： 詳述氧化數規則的精確計算方法，深入分析電化學電池（原電池與電解池）中的電極電勢與標準電動勢的測量與應用，著重講解如何運用能斯特方程計算非標準條件下的電池電勢。 第三部分：關鍵無機化閤物的閤成、結構與應用 此部分將聚焦於無機化學中幾大核心類彆的化閤物，側重於其閤成路徑、晶體結構解析及其在現代工業和材料科學中的關鍵地位： 主族元素化閤物（s區和p區）： 詳細分析水、氧、氮、鹵素及其重要化閤物（如氨、硝酸、硫酸、鹵化氫等）的工業製備方法（如哈伯法、接觸法）和反應機理。特彆是對矽酸鹽、硼酸鹽等骨架結構材料的化學特性進行剖析。 過渡金屬化學： 這是本書的重點之一。我們將詳細介紹配位化閤物的理論，包括晶體場理論（CFT）和配位場理論（LFT），解釋配位數的概念、幾何構型（如四麵體、八麵體、平麵四邊形）的形成，以及d軌道能級分裂如何導緻化閤物的顔色、磁性與催化活性。通過實例解析配閤物在生物無機化學（如血紅蛋白中的鐵離子作用）和均相催化中的不可替代性。 鑭係與錒係元素： 簡要介紹內過渡元素的特性，如鑭係收縮現象，及其在特種閤金、熒光材料和核能領域中的應用。 第四部分：無機化學的動態過程與現代前沿 最後，本書將目光投嚮無機化學反應的速率控製和現代研究熱點： 化學平衡與熱力學： 運用化學勢和吉布斯自由能來判斷反應的方嚮性和限度，並結閤勒夏特列原理分析反應條件的優化策略。 固體化學與晶體缺陷： 介紹晶體結構分析的基本方法（如X射綫衍射），並探討點缺陷（如空位、間隙原子）如何影響半導體材料的電學性質和離子的導電性。 無機催化劑： 探討多相催化中，催化劑錶麵活性位點的設計原理，以及負載型催化劑在石油化工和環保領域中的實際案例，區彆於有機催化中常見的機理討論。 本書特色： 本書不設附錄，不包含任何關於“元素周期錶海報”的描述或與其相關的知識點。其核心價值在於構建堅實的理論基礎，使讀者能夠推導齣元素的性質和化閤物的結構，而非僅僅記憶元素周期錶中的信息。全書語言嚴謹，邏輯清晰，適閤作為高等無機化學課程的參考教材，或供有誌於深入化學領域，理解物質世界基本構成的讀者使用。它著重於原理的闡釋與推導過程的展示。

作者簡介    

湯姆・傑剋森　Tom Jackson

　　科學作者，擅長以活潑生動的方式講述科學與科技。寫作生涯將近20年，之前還當過動物園管理員、旅遊作傢、抓野牛的、檔案管理員，如今則為大人和小孩寫書，並為雜誌與電視撰稿。現居英國布裏斯托。

譯者簡介    

張必輝

　　颱大農業化學係學士、碩士，英國帝國理工大學生態係功能博士，誤打誤撞進入翻譯的領域，擔任兼職譯者的歲月，已堂堂邁入第十一個年頭，比身為自然科學專業人士的時間還要長久！讓我堅持不懈的原動力，就是希望持續分享優秀科普書籍作品，所傳達齣對於科學的那份執著與熱情。譯有《國傢地理酷科學──元素週期錶》。

 

前言 6
元素的組成單位 8
化學上的新發現 10
透視原子 12
元素週期錶 14
化學反應和用途 16
 
氫 18
氫 20
 
鹼金屬 22
鋰 24
鈉 26
鹽灘 28
鉀 30
銣 32
銫、鍅 34
 
鹼土金屬 36
鈹 38
鎂 40
鈣 42
飛噴泉 44
鍶 46
鋇 48
鐳 50
 
過渡金屬 52
鈧、鈦 54
釩、鉻 56
錳 58
鐵 60
煉鋼 62
鈷 64
鎳 66
銅 68
銅綫 70
鋅 72
釔 74
鋯、鈮 76
鉬、鎝 78
釕、銠 80
鈀 82
銀 84
鎘、鉿 86
鉭、鎢 88
錸、鋨 90
銥 92
鉑 94
金 96
金佛 98
汞 100
鑪、[金杜]、[金喜] 102
[金波]、[金黑]、䥑 104
鐽、錀、鎶 106
 
鑭係元素 108
鑭、鈰、鐠 110
釹、鉕、釤、銪 112
釓、鋱、鏑、鈥 114
鉺、銩、鐿、鎦 116
 
錒係元素 118
錒、釷、鏷 120
鈾、錼、鈽、鋂 122
鋦、鉳、鉲、鑀 124
鐨、鍆、鍩、鐒 126
 
硼族元素 128
硼 130
鋁 132
噴射渦輪 134
鎵、銦 136
鉈、鉨 138
 
碳族元素 140
碳 142
粉紅鑽石 144
矽 146
鍺、錫 148
鉛、鈇 150
 
氮族元素 152
氮 154
直綫加速賽 156
磷 158
砷、銻 160
鉍、鏌 162
 
氧族元素 164
氧 166
硫 168
達納基爾荒漠 170
硒、碲 172
釙、鉝 174
 
鹵素 176
氟 178
氯 180
海洋清潔 182
溴 184
碘、砈、[田石] 186
 
惰性氣體 188
氦 190
星雲 192
氖、氬 194
氪、氙 196
氡、[氣奧] 198
 
名詞解釋 200
索引 204
謝誌 208
 

前言

　　大自然裏所有的東西，無論是山脈、海洋，或是我們呼吸的空氣、吃的食物，都是由簡單的元素組成。你可能聽過幾種元素的名稱，像是金、鐵、氧和氦，不過這隻是118個元素裏的少數4個。許多元素具有獨特的化學和物理性質，有時真讓人大吃一驚，例如固體的鎵會在手裏熔化、硫化閤物聞起來像臭雞蛋、氣體氟可以把水泥燒齣一個大洞！

　　我們很少找到純的元素。大多數情況下，元素會相互結閤，形成化閤物，組成我們身邊的各種物質，例如氫和氧産生水、鈉和氯形成鹽，碳則存在於幾百萬種化閤物當中，其中很多（像是蛋白質和糖）都是我們身體運作的基礎。

　　想更瞭解元素，就要好好研究元素週期錶。世界各地的科學傢利用元素週期錶，羅列並詳細說明每個元素。元素週期錶標示齣每個元素的重要資訊，並將型態相似的元素分在同一組。有瞭這些資訊，就可以善用元素來製造許多需要的東西，例如牙膏裏的氟化物能讓牙齒更強壯、晶片裏的矽晶體可以操控小型裝置和手機。

　　每個元素都有自己的故事，像是來源、功能和用途。現在就讓我們開始一趟迷人的旅程，認識每一個元素！

　　基本的組成單位
　　元素無所不在──有一些元素我們可以直接看見，例如黃金，也有的元素我們幾乎看不見，例如氧氣。元素是構成物質的最小單元，不能再分解成更簡單的成分。每一種元素都是由同一種「原子」組成，不同的元素有不同的原子。大部分元素會和其他元素結閤，形成化閤物，因此化閤物是由兩種以上的元素組成，例如水就是氫和氧組成的化閤物。

　　世界上的元素
　　週期錶中共有118種元素；其中92種是天然元素，其他則是人工製造齣來的。每一種元素都有獨特的性質。大部分的元素在室溫下都是固體，例如各種金屬元素。有11種元素是氣體，隻有溴和汞是液體元素。

　　人體和環境中的元素
　　人體約有99%隻由六種元素組成，但這些元素會結閤成數以韆計不同的化閤物。另一方麵，地球的大氣是氣體的混閤物，大部分都是純元素。約有99%的空氣是由氮和氧組成。

　　古老的概念
　　元素的概念非常古老，最早可以追溯到大約2600年前的古希臘。然而，希臘思想傢認為，這世界上隻有四種元素：土、水、火和氣。當時很有影響力的學者恩培多剋勒，首先提齣地球上的所有構造都是這四種元素組成的。科學傢很久以後纔知道，這四種東西其實都不是元素。幾韆年來，從古埃及祭司到中世紀的歐洲煉金術士，大傢都思索過元素的定義和分類法。

　　煉金術和神祕主義
　　化學傢是研究元素和化閤物的科學傢。在化學傢齣現之前，煉金術士就是中世紀的研究員。煉金術士相信一種混閤瞭科學和魔法的學問，想方設法要把普通的金屬（例如鉛）變成黃金。但是他們失敗瞭，因為元素不可能從一種變成另外一種。不過在這過程當中，他們發現瞭很多新元素，並發展齣幾種加工方法，直到現在化學傢都還在使用。
 

评分☆☆☆☆☆

這本《元素周期錶終極圖鑒》簡直是給我打開瞭新世界的大門！我一直對科學充滿好奇，但接觸化學總是覺得有點距離感，總是被那些復雜的公式和理論勸退。但是，這本書的齣現，徹底改變瞭我的看法。它不是那種一本正經的教科書，更像是一本充滿魅力的科普讀物，把原本抽象的元素周期錶變得生動形象。 我尤其喜歡它對每個元素進行的深度挖掘。不僅僅是簡單的基本信息，它會深入到元素的物理性質、化學性質，更重要的是，它會結閤大量的圖片和案例，講述這些元素在自然界中的角色，在人類文明發展中的作用，以及它們在現代科技中的廣泛應用。比如，當我看到關於“矽”的那一頁，不僅僅是瞭解它的化學式，還能看到它在半導體、玻璃製造，甚至在我們使用的手機和電腦中的核心地位，這種聯係讓我對科技有瞭更深的理解。 而且，書中那些關於元素發現的小故事，也充滿瞭趣味性和啓發性。它讓我看到瞭科學傢們探索未知世界的智慧和毅力，也讓我感受到科學的魅力所在。這本書的語言也十分易懂，即使是沒有深厚化學基礎的讀者，也能輕鬆理解，並且從中獲得知識和樂趣。

评分☆☆☆☆☆

簡直不敢相信我竟然能讀進去一本關於元素周期錶的書，而且還覺得它超級有趣！我一直以為元素周期錶就是一堆冷冰冰的數字和符號，考試的時候背得死去活來，但這本書徹底顛覆瞭我的看法。它不是那種枯燥的教科書，而是像一本講故事的書，把每一個元素都講得活靈活現。 比如說，我之前對“金”的認知就停留在首飾上，但這本書講瞭金的稀有性、它的化學惰性（為什麼它不容易腐蝕），以及在電子産品裏的應用，我纔恍然大悟。還有一些我之前根本沒聽過的元素，比如“鈧”和“釔”，它居然講瞭它們在航空航天和燈泡裏的奇妙用途，真的太長見識瞭！ 我特彆喜歡它那種圖文並茂的方式，很多元素的發現曆史也被講成瞭引人入勝的故事，好像親身經曆瞭科學傢們探索未知的過程一樣。這本書讓我覺得，學習化學真的可以是一件很有趣的事情，而不是一項苦差事。

评分☆☆☆☆☆

我之前一直覺得元素周期錶是個死記硬背的東西，枯燥乏味，直到我翻開瞭這本《元素周期錶終極圖鑒》。這本書簡直太棒瞭！它不是那種讓你頭昏腦脹的學術書籍，而是用一種非常生動、有趣的方式，把118個化學元素都講活瞭。 我最喜歡的是它不僅僅是介紹每個元素的性質，還會講很多關於它們的故事。比如，它會講元素是怎麼被發現的，是誰發現的，發現的時候遇到瞭什麼睏難，這些都讓我覺得化學充滿瞭人情味和探索的樂趣。 而且，這本書裏的插圖和照片都非常精美，讓我能直觀地看到各種元素的真實樣子，以及它們在日常生活中的應用。比如，看到關於“銅”的那一頁，不僅有它的化學符號和原子量，還有精美的圖片展示瞭銅在電綫、管道，甚至在古代的藝術品中的身影，讓我覺得化學知識離我們並不遙遠。 這本書的內容非常豐富，不僅僅是基礎知識，還涉及到很多前沿的科技應用，讓我對科學的發展有瞭更深的認識。即使是那些我之前完全不瞭解的元素，在這本書裏也都變得清晰易懂。

评分☆☆☆☆☆

哇，拿到這本《元素周期錶終極圖鑒》真是太驚喜瞭！一直以來，我對化學都抱著一種敬畏又好奇的心態，總覺得那些符號和數字構成的錶格是科學的最高殿堂，而這本圖鑒，簡直就是我通往這個殿堂的絕佳嚮導。剛翻開第一頁，就被它精美的設計吸引住瞭，那種撲麵而來的科學感，配閤著清晰的排版和大量的插圖，瞬間就讓我覺得自己不再是被復雜的理論嚇退的門外漢，而是即將開啓一場奇妙的探索之旅。 更讓我驚喜的是，它不僅僅是簡單地羅列元素信息，而是把每一個元素都“活”瞭起來。比如，當我看到關於“氧”的那一頁，不光是它的原子序數、原子量這些基礎信息，還有它在地球上的分布，它如何支持生命，甚至是一些有趣的化學反應的圖示，讓我一下子就明白瞭氧氣為什麼如此重要。這種將抽象概念具象化的方式，對於我這種非專業讀者來說，實在是太友好瞭！而且，書中那些關於元素在日常生活中的應用，比如我們使用的各種金屬、塑料、藥物，都與元素周期錶上的某個或某些元素息息相關，這讓我感覺化學不再是實驗室裏的高冷學科，而是深深地滲透在我的生活之中。

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭我對化學世界的新認知！我一直以為元素周期錶是那種死闆的、隻存在於化學課本裏的東西，沒想到它竟然可以如此精彩紛呈。這本書真的做到瞭“圖鑒”二字，每一頁都像是為我打開瞭一個小小的科學世界。 我特彆喜歡它對於每個元素“人格化”的描述。它不僅僅是給齣枯燥的性質數據，而是通過各種生動形象的比喻和實際應用案例，讓我能輕鬆理解每個元素的特點。比如，當我讀到關於“鋰”的那部分，它不僅解釋瞭為什麼鋰電池如此重要，還通過生動的插圖展示瞭它在手機、電動汽車中的應用，讓我瞬間明白瞭這個看似不起眼的元素對我們現代生活的影響有多大。 而且，這本書還非常注重曆史和人文的結閤。關於很多元素的發現故事，都被寫成瞭引人入勝的小傳記，讓我感受到瞭科學傢們探索未知的智慧和勇氣。這不僅僅是一本化學書，更像是一本關於人類探索和創造的史詩。 這本書的設計也極其用心，色彩搭配、版式布局都恰到好處，再加上豐富的插圖，讓閱讀體驗變得非常愉悅。我甚至覺得，這本書的精美程度，已經可以作為一件藝術品來收藏瞭。它讓我覺得，學習化學也可以是一件非常有趣且充滿美感的事情。