《3小時讀化學》



一、探討原子

世間萬物皆由原子組成 2

來看看原子的「內部」 4

直到20世紀終於瞭解原子的構造 6

現代科學摸索出原子奇妙的模樣 8

Coffee Break 有點奇妙的「元素名稱」由來 10



二、瞭解週期表就懂化學

週期表歷經150年才變成如今的模樣 12

元素的性質是如何決定的？14

同一行元素的性質類似16

小心輕放！反應劇烈的「鹼金屬」18

生命和資訊科技都不能缺少的碳一族20

難以產生反應的高傲氣體「稀有氣體」 22

「金屬」可導電又能變形的祕密24

高科技產品中不可或缺的「稀土元素」 26

構成人體的元素28

Coffee Break 118種元素是何時、在哪裡發現的？ 30



三、相連的原子或分子

原子連結的三種形式 32

連結分子與分子的「氫鍵」 34

作用在所有分子上的「凡得瓦力」 36

分子排列規律的「晶體」 38

氣態、液態和固態的差異是如何產生的？ 40

為什麼零食袋在飛機上會鼓起來？ 42

Coffee Break 足球狀或水管狀的分子 44



四、化學反應的奧妙

改變原子配置的就是「化學反應」 46

在使用電池的實驗中發現了離子 48

鹽在離子散開後溶入水中 50

以中和反應製造汽水 52

促進化學反應的「觸媒」之力54

「生鏽」的原因是與氧氣結合的化學反應 56

蠟燭燃燒的結構意外地複雜58

Coffee Break 鑽石是可燃物 60



五、現代社會不可或缺的有機化學

碳是有機化學的主角 62

碳擁有的「四隻手」非常重要64

碳的連結方式決定了有機物的樣貌66

「官能基」決定了有機物的性質68

周圍環境存在許多人造的有機物70

藥物是以天然有機物為靈感製造72

無論塑膠或合成纖維，關鍵都在於碳鏈74

Coffee Break 「C20H42」的種類超過36萬種 76



《週期表》



一、什麼是週期表？

首先來觀察週期表吧！ 2

週期表主宰這個世界！ 4

元素的個性五花八門？ 6

透過卡牌遊戲找到週期表的靈感！ 8

因為新夥伴的加入而逐漸變大的週期表 10

元素在週期表中是依照什麼順序排列？ 12

原子會隨著週期表的原子序增加而變大嗎？ 14

為何原子量「不是整數」？ 16

Coffee break 元素和原子有何不同？ 18



二、元素的誕生

最早誕生的元素？ 20

重元素如何產生？ 22

地球上哪種元素最多？ 24

人體是由哪些元素構成？ 26

Coffee break 我們體內原子的宏偉故事 28



三、從週期表觀察元素的性質

決定元素性質的「電子」位在何處？ 30

「橫列」的元素有共同點！ 32

「縱行」的元素有共同點！ 34

第1族元素個性剛烈？ 36

第14族元素製造了生命不可或缺的物質 38

個性溫和的第18族元素 40

個性相似的第3~11族元素? 42

Coffee break 原子的真實樣貌為何？ 44



四、週期表與離子

失去電子，變成「陽離子」！ 46

獲得電子，變成「陰離子」！ 48

同一族的元素會變成相似的離子 50

越靠左下方的元素越容易變成陽離子 52

越靠右上方的元素越容易變成陰離子 54

為什麼食鹽會溶於水？ 56

Coffee break 電池的原理跟離子有關 58



五、週期表與金屬元素

金的原子排列井然有序 60

為什麼金屬容易導電或導熱？ 64

為什麼金屬看起來亮亮的？ 62

金屬能屈能伸的原因 66

無論何種金屬都會受磁鐵吸引？ 68

何謂介於金屬與非金屬之間的「半導體」？ 70

稀有金屬為什麼「稀有」？ 72

週期表中獨樹一格的稀土元素 74

除了「表格」形式以外還有各式各樣的週期表！ 76



《元素與離子》



一、「離子」到底是什麼？

食鹽的顆粒是離子的晶體 2

食鹽以「電力」連結在一起 4

「鈉離子」帶有正電荷 6

「氯離子」帶有負電荷 8

Coffee Break 鐵鏽與漂白水都與離子有關 10



二、原子變身為離子

離子是透過什麼實驗發現的呢 12

離子是會向著電極「移動」的物質 14

由質子、中子、電子組成的原子 16

原子放出電子形成「陽離子」 18

原子獲得電子形成「陰離子」 20

並非所有的元素都能成為離子 22

Coffee Break 「鹼性離子」到底是什麼？ 24



三、元素週期表與離子

週期表是將元素的性質歸納後的產物 26

原子變成離子的過程會增減電子 28

離子的正負電互相吸引 30

金屬鍵與共價鍵的差別 32

容易形成「陽離子」的元素 34

容易形成「陰離子」的元素 36

Coffee Break 煙火的繽紛色彩來自於離子 38

Coffee Break 「焰色反應」是什麼樣的機制呢？ 40



四、離子是怎麼溶解的呢？

食鹽顆粒在水中溶解的原理 42

砂糖顆粒在水中溶解的原理 44

溶有離子的水可以導電 46

為什麼糖水無法導電？ 48

游離能的測定方法 50

Coffee Break 海水的成分與血液類似 52



五、離子與電池的關係

電池的電是離子產生的 54

哪種金屬容易形成陽離子呢？ 56

電池的基本原理都是一樣的 58

尋找新世代的離子電池 60

Coffee Break 最古老的電池在西元前就有了？ 62

Coffee Break 電鍍技術是電池的逆反應 64



六、活躍於人體的離子

要是沒有離子，細胞可是會破裂的！ 66

離子在血液中也扮演著重要角色 68

腦使用離子來傳遞訊號 70

胃利用離子來消化食物 72

「強酸」與「弱酸」的差別是什麼？ 74

Coffee Break 人的眼淚是酸性？還是鹼性？ 76



《基本粒子》



一、世界是由3種基本粒子構成的！

自然界「最小的粒子」 2

基本粒子有多大呢？ 4

為了尋找基本粒子所打造的巨大實驗設施 6

粒子之間互相碰撞會發生什麼事？ 8



二、構成物質的基本粒子

發現電子而展開基本粒子研究！ 10

為什麼原子不帶電呢？ 12

原子核並不是「最小的粒子」 14

質子與中子是由「夸克」組成 16

基本粒子中也有許多電子的同類 18

電子同類的「微中子」是什麼？ 20

目前為止發現的基本粒子 22



三、反物質存在於現實之中！

動畫及電影中出現的「反物質」 24

狄拉克預言存在的反物質是什麼？ 26

終於證明了反物質的存在！ 28

反物質與物質能夠產生龐大的能量 30

反人類、反地球也有可能存在？ 32

反物質從宇宙消失之謎 34

以人工方式製造出反物質！ 36



四、傳遞力的基本粒子

宇宙存在「4種力」 38

牛頓認為的「重力」是什麼？ 40

愛因斯坦認為的「重力」是什麼？ 42

將磁力與電力融合為一 44

磁力就像是電子的「自轉」 46

Coffee Break 以電磁力來說明我們的日常生活？ 48

傳遞「電磁力」的基本粒子 50

原子核是如何存在的呢？ 52

傳遞「強核力」的基本粒子 54

傳遞「弱核力」的基本粒子 56

基本粒子有這麼多種！ 58

物理學家追尋的「統一場論」 60

Coffee Break 傳遞力的基本粒子，像在冰上丟接球？ 62



五、將來有望發現的基本粒子

「希格斯玻色子」終於發現了！ 64

從真空中把希格斯玻色子敲打出來！ 66

希格斯玻色子與基本粒子的關係 68

宇宙誕生時四種力之間無法區分 70

什麼是「超對稱粒子」？ 72

超對稱粒子是「暗物質」的本體？ 74

Coffee Break 恐龍的滅絕是暗物質造成的嗎？ 76