化學元素偵察隊：搜索．觀察．實驗118個元素大發現

搜查任務：各種難以捉摸的元素
在我們家裡、在這個世界、在這個宇宙中的任何物質─無論是細菌還是大圳，無論是阿嬤還是駿馬，都是由小到不可思議的「組成單元」所構成的；這一百多種不同的組成單元，科學家稱為「元素」。
有些元素從盤古開天時就存在了；有些元素則是人工製造的，而且只能存在於實驗室。不過，大多數元素原本就存在於地球上，而且其中很多在你家裡就找得到。所有我們能察覺到的物質都是由元素構成的；更神奇的是，大多數元素都是在恆星內部誕生的。不過，你不需要搭太空船去尋找它們，只需要知道它們有什麼特徵，以及到哪裡去找就行了。
這就是我們在這本書裡要做的事─和我的朋友小鼠和海蒂一起探索元素是什麼？它們有什麼性質？如何在家裡找到它們？現在，就和我們一起來搜索⋯⋯當家的元素吧！

最最基本的：原子
地球上的每一樣物質─空氣、水、乳酪和你，全都是由很小的粒子構成的，這些粒子叫原子。原子又是由更小的粒子─質子、中子和電子構成的。在科學家已知的118種元素中，每一種都具有獨一無二的原子─每一種原子的原子核中都有不同數目（從1到118）的質子。正因為這樣，我們可以從質子的數目來判斷元素的種類。元素是構成一般物質的基本組成單元；也就是說，單靠化學反應無法從元素中分離出更簡單的物質。不過，如果利用能量更強大的輻射，就可以把原子「打碎」！

搜查任務：令人怒髮衝冠的氣球
為了了解電子造成的效應，請用一個吹脹的氣球摩擦你的頭髮。這麼做時，你頭髮上的電子會被刮下來，跑到氣球表面。氣球因為獲得了電子而帶負電，這種電就是所謂的靜電。有了靜電，氣球就能「吸」住你的頭髮或小紙片；如果氣球上的負電荷夠多，甚至還能「黏」在牆壁上。

搜查任務：氣球閃電
閃電是雲層裡的冰晶和小水滴互相碰撞、摩擦後產生靜電，發生大量放電的現象。找一個乾燥的日子，在黑暗中用乾布摩擦氣球，接著將氣球靠近門把之類的金屬物品，你就能製造類似小型閃電的現象─在氣球和門把之間會有火花跳動，還會啪啪作響，就像小型的雷聲！

原子很空洞
原子中大多數的空間幾乎空無一物。想像你手裡拿著一根針，站在足球場的中央，你的朋友繞著足球場的外圍跑─如果你手上的針尖代表氫原子核中、那唯一的質子，那麼繞著原子核旋轉的電子，差不多就像你朋友鼻子上的一粒灰塵而已；在這兩者之間，全都是空蕩蕩的空間！然而像金這樣的元素卻又很奇妙的⋯⋯讓人感到沉甸甸而且很紮實！

為什麼氣球會黏在牆壁上？
很簡單，這是因為同性電（＋與＋，或是－與－）相斥，所以氣球上的負電荷會排斥牆面的原子中，帶負電的電子，使牆面的原子帶正電（來自帶正電荷的質子）。氣球就因為正負電荷產生的吸引力而黏在牆壁上。

「氙」後有序：週期表
所有偵探在辦案前，都會從察看嫌犯名單開始。身為一位元素偵探，你的嫌犯清單上共有118個調查對象；幸運的是，已經有人依照它們的體重與個性，幫你整理成一份厲害的表格了─沒錯，就是所謂的「週期表」。
這份表格的構想來自一位聰明的俄羅斯科學家，名叫門得列夫。週期表的設計非常精妙，門得列夫甚至可以用它來預測當時尚未發現的元素！現今的週期表中所包含的資訊，是幾百年來許多聰明的化學家辛苦調查、日積月累綜合而成的結果⋯⋯其中幾位你會在本書中有趣的「原子世界大發現」漫畫裡遇到！
如你所見，在週期表裡，元素排列成許多行與列──縱的每一行都是不同的「族」；橫的每一列則是不同的「週期」（這就是為什麼它叫做「週期表」）。到目前為止，從氫到 ，週期表中共有118種元素，而且可能還會有新元素加入。
每一種元素都有自己的元素符號，就像代號一樣，是由一到兩個字母構成的。例如，氙的元素符號是Xe（來自它的英文名稱xenon）。

認識週期表
週期表就像地圖一樣，包含了豐富的資訊。首先，每個元素的上方有一個號碼，沿同一列由左往右走，每走一格，數字就會加1─這就是每種元素的「原子序」，代表原子核裡有幾個質子，也是判斷元素化學身分的關鍵線索。例如：氫有一個質子，所以原子序是1；氦有兩個質子，所以原子序是2。此外，當你沿著同一列向右走時，由於元素所含的質子愈來愈多，這代表原子也愈來愈重。
對電中性的原子來說，由於電子數和質子數相等，所以從週期表也可以看出氦原子（原子序是2）有兩個電子繞著原子核轉；其他原子同樣可以依此類推。如同我們熟知的地圖，週期表上也會用顏色來標示具有共同點的元素。在118種元素中，大多數是金屬（例如鐵，Fe）─金屬元素成員眾多，因此還可以再細分成不同的「族」。另外還有一些非金屬元素─包括鹵素和惰性氣體（例如氙，Xe）。此外，也有一些性質介於金屬與非金屬之間的奇怪元素，稱為「類金屬」。
最後，還有另外兩類稱為「鑭系」與「錒系」的金屬元素，通常放在週期表主體下方、排成兩列；這是為了讓週期表更容易閱讀。

搜查目標：氫
氫幾乎占了宇宙中所有元素總質量的四分之三。如果你細數宇宙中各種原子的總數，氫原子的數目在其中肯定超過90%。因為氫是透明無色的氣體，所以無法看到它，但你可以在數百萬種不同的物質中找到它的蹤跡。
氫是活性很大的元素，也就是說它很容易和其他元素形成化合物，其中包含許多天然物質，例如脂肪、油、糖和澱粉等⋯⋯所以你可以用搜尋氫作為藉口，開心的大吃一頓了（最好不要）！
你也可以在自己身上找到氫─它就在蛋白質和體液中，而且幾乎占了你身體重量的10%。

搜查任務：水底電池
你可以利用電力把水中的氫原子釋放出來。化學家稱這種方法為「電解」。現在，拿一個玻璃杯裝冷水，再把一個9伏特的電池底部朝下、完全浸入冷水中。你會看到電池的負極（會標示「－」號）出現小氣泡，並且上升到水面。請一位大人點燃火柴，靠近這些氣泡，它們會被點燃。做完這個實驗，記得要把電池拿出來並且擦乾，否則它很快就會沒電。

雙雙對對
氫原子是所有元素中最簡單的─原子核內只有一個質子，核外也只有一個電子環繞。但是在氫氣中，則是兩個氫原子聯合起來，形成一個氫分子（H2），這樣的形式會比個別的原子還要穩定。

咦，怎麼有怪味？
我們的腸道裡有許多無害的細菌會產生氣體混合物，在我們放屁（別懷疑，每個人都會放屁！）時釋放出來。這樣的混合物中包含了一些有臭味的氣體，還有氮氣（空氣中的主要成分），以及許多氫氣⋯⋯也就是說，屁可能爆炸！

代號「水素」
氫在空氣中燃燒時會產生水。很久以前的科學家早就發現這一點，於是將氫命名為Hydrogen，這個字在希臘文的意思是指「水素」。水是一種化合物，化學式為H2O，這表示每個水分子中有兩個氫原子（2H）和一個氧原子（O）。所以，如果你渴望接觸氫元素，可以灌下一杯水，裡面至少有幾十億兆個氫原子！

好大的口氣！
科學家估計，宇宙中大約有一百萬兆兆兆兆兆兆個原子；這個數字是在1之後加上78個零。如果你高興的話，也可以說是一百萬億億億億億億億億億個。反正那真是個大數目，而在這所有的原子中，有90%都是氫原子！

搜查任務：各種難以捉摸的元素
在我們家裡、在這個世界、在這個宇宙中的任何物質─無論是細菌還是大圳，無論是阿嬤還是駿馬，都是由小到不可思議的「組成單元」所構成的；這一百多種不同的組成單元，科學家稱為「元素」。
有些元素從盤古開天時就存在了；有些元素則是人工製造的，而且只能存在於實驗室。不過，大多數元素原本就存在於地球上，而且其中很多在你家裡就找得到。所有我們能察覺到的物質都是由元素構成的；更神奇的是，大多數元素都是在恆星內部誕生的。不過，你不需要搭太空船去尋找它們，只需要知道它們有什麼特徵，以及到...

【推薦序】
國立嘉義大學數理教育研究所 教授 —林樹聲

還記得國中時代，我開始學習原子、分子、元素……等科學概念，當時教科書上「週期表」中的元素就這麼冰冰冷冷地闖入了我的記憶，在我的認知基模裡占據了一個又一個的位置。喜歡科學的我雖然不至於討厭這些描述元素樣貌、性質和反應的各種知識，但總覺得少了一點趣味。

數十年後的今天，我接觸到了《化學元素偵察隊》這本書，突然覺得這本書若能出現在當時，相信一定會讓很多學生在學習元素時，覺得津津有味；而且也能深入體會到：化學元素不僅就在我們的身邊，也出現在我們身上，更普及於我們的生活當中，完完全全地掌控了我們的世界和宇宙。

這本書除了圖文並茂之外，一個一個「搜查」並介紹元素，同時也穿插了許多「案件」；再加上它也以漫畫的形式，呈現各種有關元素的「世界大發現」，這些安排都突顯了本書的特色，而且也大大軟化了原本生硬的知識。也就是說，作者本身就如同煉金術士一樣，焠煉出了一道道亮點，這樣的巧思令人激賞！

總之，閱讀這本書，開啟了我們認識元素的一扇窗。你可以用休閒、增廣見聞的角度來讀，也可以當作簡易的元素百科全書來查閱。不論何種途徑，都讓人愛不釋手。更重要的，讀了此書之後，「自然世界因為元素而變得多彩且奧妙」的領悟，不斷從心底油然升起！

LiFe生活化學 創辦人 — 陳柏憲(Po)
身為兩個孩子的理科爸，我時常跟他們提起宇宙萬物是因為物理與化學才會存在，我們看到的所有物體與元素都是源自恆星(與超新星)。我也時常與孩子們一同探索生活中的物理與化學知識，並透過觀察、推理、實驗來培養科學思維。

《化學元素偵察隊》是一本內容相當多元豐富的科普童書！它囊括了元素起源(從宇宙大霹靂到各元素由來)、風趣的化學史漫畫、簡單小實驗、元素物性介紹與那些物體含有該元素。自己在閱讀的過程中也重新學到許多新知，猶如體驗了化學版的Fantastic elements and where to find them！

孩子天生就是充滿好奇心的科學家！父母能做的就是協助孩子們在成長過程中能維持好奇心、創意。覺得”有趣、好玩”不就是引發興趣的最佳動能嗎？而《化學元素偵察隊》正是一本能用詼諧幽默的方式讓讀者感受到其實化學超級有趣的科普書籍，且難得的是不論大人或小孩都相當適合閱讀。相信您也會和我一樣被書中許多幽默梗戳到笑點而噗哧一笑(如果在圖書館閱讀請務必忍住)……

您準備好跟著科學神探歐姆一起破解化學奇案了嗎？

「自從我們出生將O₂轉換為CO₂的第一個呼吸起，生活與化學就分不開了！」對於大部分的人們而言，生活化學就是那麼理所當然卻易視而不見的存在著。

「阿魯米玩科學」版主／宜蘭縣岳明國小自然老師 —盧俊良
自然課本中提到空氣和礦物時，孩子們常常感到疑惑，空氣的成分除了氮和氧外，還有其他的氣體嗎？礦石除了提煉出金、銀、銅、鐵外，還可以找到什麼呢？這些疑惑都可以在《化學元素偵察隊》找到答案。《化學元素偵察隊》透過歐姆偵探與助手小鼠，以生動活潑的圖文介紹、生活化的連結、科學史介紹、自己動手做實驗等，讓週期表變得更有趣，觸及的知識範圍幾乎涵蓋孩子們的生活經驗，是本用孩子的視角認識與學習元素的啟蒙書，除了豐富了孩子的知識涵養，也讓小朋友有機會試著解構這個世界的構成元素，讓看待這個世界的方式變得更有趣。

【推薦序】
國立嘉義大學數理教育研究所 教授 —林樹聲

還記得國中時代，我開始學習原子、分子、元素……等科學概念，當時教科書上「週期表」中的元素就這麼冰冰冷冷地闖入了我的記憶，在我的認知基模裡占據了一個又一個的位置。喜歡科學的我雖然不至於討厭這些描述元素樣貌、性質和反應的各種知識，但總覺得少了一點趣味。

數十年後的今天，我接觸到了《化學元素偵察隊》這本書，突然覺得這本書若能出現在當時，相信一定會讓很多學生在學習元素時，覺得津津有味；而且也能深入體會到：化學元素不僅就在我們的身邊，也出現在我們身...