化學元素王國之旅

化學元素王國之旅

 

序 一本化學的旅遊指引書 牟中原

開場白 想像的國度

第一章 鳥瞰王國大地

第二章 物產豐隆

第三章物理的地貌
 

第四章 英雄開疆拓土

第五章 刻上封號

第六章 元素創生簡使

第七章 繪輿圖的人
 

第八章 核心憲法

第九章 外部法律

第十章 區域的管理

第十一章 策略聯盟
 

結語 驚奇讚嘆之地

附錄 化學元素表

名詞注釋

延伸閱讀

 

　　

　　四十八年前念初二時，是在基隆一所山上的初中。記得學校裡有一間老老的理化實驗室，裡面有瓶瓶罐罐，四面牆上都是藥品櫃。化學老師也是一年級的博物老師，姓謝，好年輕，才二十歲出頭。那年頭，沒有什麼第八節輔導課，下午四點鐘就放學了，大夥還喜歡留在學校打球玩。謝老師大概看到我們那群小蘿蔔頭，玩昏了頭不求學。他找了我們組了個小小科學俱樂部，居然就把理化實驗室的鑰匙給了我們，任大家放學後進去玩實驗。

 

　　一天，謝老師教我們做金屬鈉與水的化學反應。他小心翼翼的從一瓶油裡撈出一小塊黃黃的金屬，用小刀切下小小像豆子般大小的鈉分給大家。我也拿一塊，回到我那一大缸水槽，丟進水裡。那塊金屬鈉浮在水面上，立刻就和水反應，冒出氣泡，氣泡劇烈產生後還會著火。鈉塊像是有動力般在水面上跑來跑去。那時我才十二歲，真是深深感到興趣。這是水和鈉的反應，產生氫氣，然後燃燒。

 

　　後來，有天又在實驗室裡弄實驗，老師開會去了。有位同學不知如何找到了一瓶鉀，大家商量著是什麼。有人說書上說鉀和鈉性質很像。也不記得是怎麼搞的，反正最後有人壯著膽子弄了一小片鉀放到水裡去，立刻起火轟然一聲，水槽都炸穿了底。一群人嚇呆了。

 

 

　　這就是化學，很多元素相似又相異。鉀是鈉的弟兄，但它和水和空氣卻會有更劇烈的反應。我也學到必須不能輕視化學上一點點的差異。差異可以很小，但也可有很不同的結果，像鐵軌的分叉。化學這一行就是要了解千千萬萬不同物質相似和相異之處，以及背後的道理。

 

　　最基礎的問題是了解化學元素之間的相似性、差異性。有金、銀、銅、鐵這些金屬，也有氧、氮、氯這些氣體，也有半導體者如矽、硼。它們看來差別很大，像是紐約街頭胡亂遇到的五花八門各式人種。但化學家經過長期研究，發現這些元素可以分家族的，同一家族的長相就類似，但個性並不完全相同，重量也不一樣。鈉和鉀就是同一家族的，鉀比較重一些，但個性反而不穩重，要比鈉活潑。

 

　　要怎麼樣清楚的表示這些元素的家族譜系和鄰居關係呢？俄國人門得列夫（Dmitri Mendeleev, 1834-1907）早在一百多年前提出了元素週期表，把這些元素排出個合理而容易了解的陣營。百年來，這個週期表，就像一張元素王國的地圖。化學家、工程師、學生就憑著這張地圖去了解、摸索元素及其化合物。

 

　　《化學元素王國之旅》這本書，就是向更多的大眾介紹這元素週期王國的地形山川。它是一本化學的旅遊指引書，因此並不會巨細靡遺，但帶你去的多是精挑的。這本書除了介紹元素地形以外，也介紹它背後的道理︰元素的原子構造是如何形成的。就像一本好的導遊書，它也介紹這王國的歷史，也就是許多元素發現的歷史故事。

 

　　元素如果是王國的邦，那各邦之間可以形成聯盟，就好像元素和元素會結合成化合物，本書也介紹化學鍵的形成。

 

　　這本書的作者艾金斯是一位知名的物理化學專家，寫過很受歡迎的教科書。這裡他展現科普書寫作的才華，把一個很難寫的題材寫得很深入淺出，井然有序。如果任何人想通盤了解化學元素，這兒是最好的出發點。

 

　　這本書中譯本於1996年出版，沒想到一晃就是十二年。這當中又不知教了多少學生。每當教普通化學時，我都會提到門得列夫的故事，真是歷久彌新。週期表值得每一個學子一再去了解它。

 

2008年底於台灣大學（本文作者為台灣大學化學系教授）