元素週期表

推薦序 元素以及它們的產地�黃貞祥



元素的基本

何謂元素？

元素與原子的差別

元素的起源

發現週期性

看懂週期表



第1週期

1 宇宙誕生後最初形成的元素：氫

2 大量存在於太陽系中，地球上卻很稀有：氦

專欄 元素的產生



第2週期

3因電池需求使用量增加的輕巧金屬元素：鋰

4祖母綠的成分之一：鈹

5耐熱玻璃的原料：硼

6含有各種同素異形體：碳

7讓大地循環的營養素：氮

8燃燒物質等於使其氧化：氧

9反應性大的鹵素元素：氟

10使都市多彩繽紛的惰性氣體：氖

專欄 稀有金屬與稀土元素



第3週期

11因「食鹽」廣為人知的元素：鈉

12葉綠素的主要成分：鎂

13隨氧化增加耐腐蝕性：鋁

14以半導體素材之姿，引領電子文明：矽

15有各種色彩的同素異形體：磷

16硫酸的原料：硫

17食鹽和鹽酸的源頭：氯

18日光燈中的低活性氣體：氬

專欄 生物的必要元素



第4週期

19肥料類植物的必要元素：鉀

20構成人體骨骼的必要元素：鈣

21稀土元素之首：鈧

22強度高、耐腐蝕性、耐熱性：鈦

23可增加鋼強度的稀有金屬：釩

24同時具有美麗光澤與超強耐腐蝕性：鉻

25應用於煉鐵和電池上：錳

26人體及文明發展的必要金屬元素：鐵

27可製成美麗的藍色著色顏料：鈷

28也用於電池中的合金素材：鎳

29自古伴隨文明史沿用至今：銅

30比鐵更容易生鏽：鋅

31成為半導體素材的稀有金屬：鎵

32用於光學相關產業的稀有金屬：鍺

33雖然有毒卻活躍於尖端工業：砷

34照到光時會產生電流：硒

35有刺鼻臭味的鹵素元素：溴

36即便LED正盛，仍沒被淘汰的氣體：氪

專欄 環境汙染與有毒元素



第5週期

37能測出地球和宇宙的年代：銣

38讓煙火斑斕絢麗的稀有金屬：鍶

39用於雷射元件的結晶體上：釔

40仿製鑽石的素材：鋯

41其合金在極低溫下會變成超導體：鈮

42作為合金鋼的添加劑而有用：鉬

43活躍於醫療界、世界最早人工放射性元素：鎝

44提高硬碟磁性信號密度的貴金屬：釕

45協助淨化廢氣的貴金屬：銠

46能有效吸收氫氣的鉑系元素：鈀

47有殺菌效果的貴金屬：銀

48引發「痛痛病」的物質：鎘

49液晶顯示器必備的稀有金屬：銦

50廣泛應用於合金和電鍍的穩定素材：錫

51運用於半導體和阻燃劑的類金屬：銻

52尖端工業不可或缺的稀有金屬：碲

53以消毒漱口藥水廣為人知：碘

54也用於離子發動機：氙

專欄 確認元素與顏色

專欄 放射性元素



第6週期

55表示一秒時間的基準：銫

56用於胃鏡的顯影劑：鋇

57活躍於氫能社會：鑭

58防紫外線很有效的稀土元素：鈰

59可用於焊接護目鏡或綠色顏料：鐠

60日本發明的釹磁鐵元素：釹

61鑭系元素中唯一的放射性元素：?

62與鈷的合金可製成永久磁鐵：釤

63應用於色彩鮮豔的紅色螢光體：銪

64可用於磁振顯影劑或核子反應爐控制棒：釓

65多用於「磁致伸縮」的材料：鋱

66需求量隨電動車市場擴大而增加：鏑

67雷射大幅活躍於醫療領域：鈥

68光纖的必要元素：鉺

69用於光纖或螢光體：銩

70命名源自瑞典的礦產地：鐿

71價格比金還貴的稀土元素：鎦

72與鋯相似的金屬元素：鉿

73電子裝置不可或缺的稀有金屬：鉭

74耐熱性與強度均優秀的元素：鎢

75如幻影消失的「日本」元素：錸

76密度最大的鉑系元素：鋨

77解開恐龍滅絕之謎的線索：銥

78常用在飾品或催化劑：鉑

79有史以來最貴重的元素：金

80有毒的汞蒸氣和有機汞：汞

81以毒藥廣為人知：鉈

82能吸收X射線的元素：鉛

83能在極低溫下成為超導體：鉍

84居禮夫婦發現的放射性元素：鉍

85地球上的存量推估為28公克：?

86由鐳產生的惰性氣體：氡

專欄 元素的發現史



第7週期

87最後一個在自然界中發現的放射性元素：?

88付出生命換來的發現：鐳

89鈾礦中發現的放射性元素：錒

90大量存在地殼中的放射性元素：釷

91用途受限的放射性元素：鏷

92用於核能發電與核彈的放射性元素：鈾

93史上最初發現的超鈾元素：錼

94運用於核能發電燃料與核武上：鈽

95產自鈽的元素：鋂

96二戰結束後於廣播節目中首度發表：鋦

97具有強烈放射性的銀白色金屬元素：?

98可應用於檢查爆炸物等用途：鉲

99元素名取自物理學家愛因斯坦：鑀

100另一個因海上核試爆而合成的元素：鐨

101元素名取自發現元素週期性的門得列夫：鍆

102元素名取自發明矽藻土炸藥的諾貝爾：?

103最後一個錒系元素：鐒

專欄 原子彈與元素

104元素名取自原子核物理學之父拉塞福：鑪

105元素名取自俄羅斯的小鎮杜布納：??

106以氧離子撞擊鉲合成：??

107元素名取自物理學家波耳：??

108和鋨的化學性質很像：??

109以鐵離子撞擊鉍合成：?

110初次產生的鐽半衰期僅0.00017秒：鐽

111元素名取自發現X射線的倫琴：錀

112元素名取自提出日心說的哥白尼：?

113元素名取自「日本」：?

114以鈣離子衝撞鈽合成：鈇

115元素名取自美國莫斯科州：鏌

116以鈣離子撞擊鋦合成：?

117元素名取自美國田納西州：Ts

118元素名於2016年受到認定：Og

專欄 尚未獲得公認元素的序數命名法

專欄 探求新元素



元素名稱由來一覽表

參考文獻

照片提供





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推薦序



元素以及它們的產地



國立清華大學生命科學系助理教授、泛科學專欄作者�黃貞祥



　　這本《看得到的化學──美麗的元素》讓我回想起中學和大學時，充滿好奇心的在化學實驗室裡上課的美好時光。化學元素反應產生的神奇變化，真是叫人目瞪口呆。



　　我們放眼所及的萬事萬物，無不由各種最基本的化學元素構成。化學元素之間鍵結的可能性，如天文數字般的數量，可能比宇宙所有的原子數都還多很多。



　　俄國科學家門得列夫在19世紀末，綜合科學家們的苦心研究，從看似雜亂無章的元素性質中，摸索出精妙無比的規律，製作出世界上第一份元素週期表──就是在化學教科書和實驗室中常見的元素週期表。他把化學元素按原子量的大小排序的同時，還把原子價相似的元素上下排成縱列，並據此預見了12種尚未發現的元素。



　　化學元素的差異在質子數。科學極富魅力，門得列夫一旦製作出元素週期表，就立刻展現出強大的預測力，讓科學家能按圖索驥的進行更多研究。就像一位原本用古地圖到叢林尋寶的探險家，找到的第一個寶物居然是高精確度的GPS，就像如虎添翼、如有神助。化學知識於是在過去百年有了爆炸性的成長，還深遠的影響近代物理學的發展。



　　即使沒有化學元素週期表，中西方的老祖宗也早已發現許多元素及化合物的多種用途，讓人類從石器時代演進至銅器乃至鐵器時代。人類之所以能如此不斷提升物質文明，是因為我們能高效的累積知識。然而，現代科學的濫觴，讓我們能更高效的發現元素的各種性質，並且合成各種化合物，使用在五花八門乃至千奇百怪的用途上。



　　有了元素週期表，科學家已無法滿足自然界已存在的化學元素研究，利用科學理論的計算和推導，科學家利用最頂尖、最先進的科學儀器設備，居然還能透過將兩種元素高速撞擊的方法，增大自然存在的元素原子核的質子數，達到增大原子序數的目的，於是製造出新的人工合成元素。



　　這種「逆天」的行為，迄今已製造出二十幾種人工合成元素，儘管它們均是半衰期，從幾年到只有數毫秒的不穩定放射性元素。不管存在時間有多短，科學家也都能突破極限，偵測到並研究它們的性質；有些在自然界中存量極其稀少的化學元素，科學家也能透過人工合成的方式產生，並且為它們找到合適的用途。



　　這本書用圖文並茂的方式，深入淺出的解說化學元素的主要知識，並讓我們同時見識到自然和科學之美。書中列舉的許多化學元素及它們的化合物等用途，雖然僅是所有人類科技知識的冰山一角而已，但足以讓人目眩神迷。真是感恩化學元素、讚嘆化學元素！

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