
前言
元素是具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子的总称,在我们的日常生活中扮演着重要的角色。例如,氧、碳、氢和氮被认为是生命的四大元素,构成了人体质量的96%。其中,氧是人体中含量最多的元素,约占体重的61%;碳是我们生命体的最基本结构元素,这也是我们被称为“碳基生命”的原因。事实上,世间万物都由一种或者几种元素构成。元素无所不在,是构成物质世界的基础,在现代化学、物理学、生物学和材料学等学科发展中的巨大意义是不言而喻的。
元素思想的起源很早,人类对“元素”的认识经历了漫长的过程。古埃及人和古巴比伦人曾经把水,后来又把空气和土,看成是世界的主要组成元素。在古希腊时期,人们认为所有物质都是由四种基本元素(火、水、土、气)组成的。中国古代也有类似的思想,即金、木、水、火、土的五行元素学说,认为万物都是由金、木、水、火、土五种元素混合而成的。直到17世纪,英国科学家波义耳在《怀疑派化学家》(The Sceptical Chymist)中对四元素说提出了质疑,给出了世界上第一个相对科学的元素定义,认为元素是明确的、实在的、可觉察到的实物,是一般化学方法不能再分解的某些物质。1789年,法国化学家拉瓦锡发表了《化学纲要》(Traite Elementaire de Chimie),认为一切无法再分解的物质即为元素,彻底推翻了四元素说。拉瓦锡还列出了第一张元素表,将已知的33种元素进行了分类,分别归为气体、金属、非金属以及土族元素四类。1803年,英国化学家道尔顿进一步拓展了拉瓦锡的理论,认为元素其实是由无法再分开的微小颗粒组成,任何一种特定的元素只能由特定的颗粒——原子组成,这些原子按照一定比例加以组合就能形成不同的化合物。与此同时,道尔顿以氢气为基准开始计算各种元素原子的相对质量,并在1810年发表了第一张含有二十余种元素的原子量表,原子也被赋予了自己固有(质)量等本征特性。1869年,俄罗斯化学家门捷列夫按照原子量升序排列当时已知的63种元素,发现原子量在元素分类中的重要意义——元素的性质随相对原子质量的递增发生周期性变化,在俄国化学会刊第一卷上发表了题为《元素属性与其原子量的关系》的论文,绘制了元素周期表,并据此预测了尚未被发现的元素及其化学性质、化合价和原子量等。门捷列夫的元素周期表的建立使得现代化学及其相关学科的研究不再局限于对大量零散事实的无规律罗列,奠定了现代科学诸多领域的研究基础。直到今天,一共发现了118种化学元素,逐步形成了我们都熟悉的现代元素周期表,极大地推动了化学的发展。
由中国科学院上海有机所化学研究所科普团队策划、创作的《元素萌萌说》科普绘本,采用拟人化的元素形象、通俗易懂的故事性讲述,巧妙地将化学元素融入天文、地理、历史、物理、生物与技术中。通过选取40种化学元素,讲述它们与人类生活、社会发展密切相关的故事,呈现其发现过程、命名趣事、基本性质及广泛应用。相信这套书会让青少年更具体了解化学在人类认识和改造自然、提高人类的生活质量和健康水平、推动社会进步等方面发挥的巨大的不可替代的作用。
期待《元素萌萌说》的出版能让更多青少年通过认识元素,了解化学、爱上化学、应用化学,一起用化学创造我们美好的未来!
唐勇
中国科学院院士,有机化学家
2023年7月
主创寄语
春草碧色,秋水潺湲;鹰击长空,鱼翔浅底……我们身处的世界五彩斑斓、千姿百态。这样的一个世界,究竟是由什么构成的呢?
在遥远的上古时代,人们就开始思考这个问题了。我们的祖先通过对大自然的观察,提出了金、木、水、火、土五大元素概念。随着现代科学的发展,科学家们运用实验技术与方法,陆续提取、分离和验证了118种化学元素。正是这些元素,组成了这个丰富多彩的世界,构成了我们每日瞬息万变的生活。今天,人们对化学元素的认识还远远没有完结,还有许多人正在孜孜不倦地研究与探索着。
在人类智慧宝库中,元素科学、元素周期律无疑是认识世界的一把钥匙,而元素发现史、生命元素之旅、生活中的元素科学、高科技中的元素故事,正是大家尤其是青少年认识化学元素的极好题材。《元素萌萌说》系列科普绘本正是这些内容的具体呈现。
本套科普绘本共四册,涵盖了40种元素的有趣知识。绘本以漫画为主要表达形式,通过无所不知的“元素精灵”点点、主人公江滨白等小朋友的视角,借助活泼有趣、贴近生活的故事讲述元素知识,让小读者在元素世界里畅游。绘本中还融入了科学发展史、中华古诗词等内容,丰富和拓展了故事情节,希望以此激发孩子们更大的阅读兴趣,激励大家进一步去思考探索。
为孩子们做科普是一件重要且意义非凡的事,也是科研人员责无旁贷的义务和使命。本套科普绘本由中国科学院上海有机化学研究所年轻的科研团队策划创作。他们将雄厚的科研优势与多年的科普经验有机结合,同时和索石文化的优秀画师密切合作,终于为小读者们呈上了一套科学性与趣味性完美融合的“元素之书”。
本套科普绘本的创作和出版得到了上海市2022年度“科技创新行动计划”科普专项(22DZ2301300)、中国科学院科普专项以及上海市闵行区科普项目的资助,黄晓宇、沈其龙、邱早早、郑超、陈品红、洪燕芬等专家学者对图书内容进行了仔细审核,提出了中肯的意见和建议,在此一并表示感谢!
希望《元素萌萌说》为化学科普工作打开一个全新的视角,成为化学科普天幕上的一颗新星!更希望《元素萌萌说》为我们的孩子认识世界打开另一扇窗,让“世界”这个词在大家心中更加具体与美好。
2023年7月
1
钠…………………………02
氧…………………………16
氮…………………………28
硼…………………………40
铜…………………………52
硅…………………………64
锌…………………………76
钙…………………………88
磷………………………100
硫………………………112
2
碳…………………………02
氟…………………………14
氦…………………………26
钾…………………………40
氯…………………………52
锂…………………………64
氢…………………………76
氩…………………………88
氖………………………100
氪………………………112
3
钒…………………………02
铬…………………………14
钴…………………………26
钪…………………………38
镁…………………………50
铝…………………………62
锰…………………………74
钛…………………………88
镍………………………100
铁………………………112
4
锆…………………………02
镓…………………………14
锶…………………………26
铍…………………………40
铷…………………………52
砷…………………………64
硒…………………………76
溴…………………………88
钇………………………100
锗………………………112
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