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元素周期表何以解释一切读后感摘抄

元素周期表何以解释一切读后感摘抄

《元素周期表何以解释一切》是一本由【英】蒂姆·詹姆斯著作,浙江教育出版社出版的平装图书,本书定价:20,页数:217,特精心收集的读后感,希望对大家能有帮助。

《元素周期表何以解释一切》读后感(一):适合碎片阅读的化学科普

轻松好玩的化学科普,一个个小短篇很合适利用碎片时间阅读,虽然各种介绍都是浅尝辄止,但是轻松开开眼界也挺好的——比如最易燃的物质三氟化氯,比如是量子力学促使了元素周期表的最终形式,比如霓虹灯的命名其实是因为氖(Neon)……

对元素周期表又有了一些新的认知——不同的列代表特定的轨道形状,每一行表示一个周期而随着质子数增加体积减小,表左边的原子体积大而弥散且轨道长而松软易共享电子而容易导电,氢和氦分开放在元素周期表的两边是为了致敬意见不一的薛定谔和门捷列夫(前者认为该放左边,后者认为该放右边)……

甚至还可以很浪漫——[你晚上看到的星星,实际上与你是同一种物质。它们是你的远房亲戚,当你死后,你会回归星空。如果地球也寿终正寝,你身上的原子就会扩散到整个宇宙中,你将成为另外一个星球的一部分,甚至成为另外一个生命的一部分。也许,那些崇拜星辰的古代人类,选对了他们的神明。]

《元素周期表何以解释一切》读后感(二):这才应是教科书

《元素周期表》好像跟我们的生活毫不相关,它只应该在化学教科书中存现。当我们不再需要化学考试,那么《元素周期表》也应该在我们的生活中退休。但是,我们却也随之丢失了从元素周期表里看世界的乐趣。

“现实的菜谱 追逐火焰 炼金术士之梦 生命生命 量子力学拯救一切”看看上面这几个短句,能想象是一本关于化学的书吗?作者完全是用文科生的路数,写了一本理科内容的书籍,它真的非常适合作一本文科生的化学启蒙书。我也在扉页上提上了一句,刚读完时候最强烈的感受“这才算做教科书”。

老实讲现在让我回忆书中的内容,也记不起来多少了,它带给我最大的收获是把元素的道理给我讲明白了。很惭愧的说,我上学的时候化学最低分拿过7分,百分制的7分。可见我当时对待化学的态度是如何的——毫无兴趣可言。读了这本200页的小书,我不仅对元素有了形象的认知,他们的排列规律 化学价 酸碱性 电子 原子核 质子 中子的关系,我都有了一定的了解,甚至我还了解了他们之间为何彼此不同。

我越来越理解孔子所说的“因材施教”是什么意思了,从没想过我会对化学产生兴趣,甚至对理科敢于尝试,可是相继度过了一些物理 化学 数学的著作以后,竟然有了勇气继续挑战下去,虽然一辈子都没机会去应用他们,也不会再有考试来证明我掌握它们,甚至我根本就没法去展示我明白一点它们,但是不重要,不会干扰我愿意去学它们。因为它们给了我一个认知世界的一个角度,比如说从元素的角度去看世界,用超微观的视角去看事物,把这杯水解读成两个氢原子个一个氧原子在这个温度下呈现的液体状态,当温度环境变化,它的呈现方式可能是气态也可能是固态,但它还是两个氢原子个一个氧原子的结合成的水分子。

我也曾用元素来格物,这世界唯一不变的真理就是变,元素们在不断的变化,根据环境 温度 速度 位置等等的变化,呈现出不同的状态,也可以说它们在一刹那不停的熵增,不过是我们的肉眼局限性太强了,我们看不到也感知不到,所以就常常以为一切都没变,甚至会天真的相信它们会永恒如此。所以对待变化我们有两种选择,一个就是一刹那不停的去跟踪变化,以便最快的随机应变,来保证自己的安全感;还有一种就是承认自己跟不上变化,只做力所能及的努力,承认自己掌控不了变化,同时我们也在一刹那不停的变化。

用元素的角度来看自己,我便不知我是谁了。这个问题就不展开聊了,这是个哲学的大问题,我的头发是我,我的指甲是我,那当我的指甲离开我的身体,它还是我吗?推而广之,哪个身体部位可以完全代表我呢?那什么是我呢?所以推到最后就剩下——精神。那精神又是什么呢?如果用元素来表示呢?每每想探究一个问题,总是会到如此地步,科学 哲学也是有局限性的。换句话说我们能看到的不一定就存在,我们看不到的不能说不存在,太虚无了,什么问题到这里都显得不可辩了。我们为世界建立的概念 名词 规律,除了能让我们自己互相沟通方便以外,好像根本就不能表示任何本质,本质也根本无法用概念表示。

我们为万物命名,是以我们肉眼可见的范围来定义它们的,如果用更微观或者更宏观的视角来看它们,它们便是另一个样子,当然也不合适匹配当下的名称。想起佛家说的“缘起性空”和道家的“无名天地之始,有名万物之母”。我并不觉得我跑题了,这就是我通过理解元素而想到的东西,化学是科学的探究,科学是哲学的探究,无穷无尽,没有答案。

《元素周期表何以解释一切》读后感(三):炼金术士的迷人世界

每一列元素代表特定的轨道形状。唯一的差别在于,越往下轨道会越大。理科世界多么迷人,是人类大脑所能创建的庞大而复杂的星辰大海,如果学生时代可以有人这么细致的解释元素周期表,我大概会弃文投理吧。

读书笔记:

◆ 史上最易燃的物质

>> 史上最易燃的化学物质比氧气要糟糕得多。这种物质是三氟化氯(ClF3),两位科学家奥托·拉夫和赫伯特·克鲁格在1930年发现了它

◆ 水中取火

>> 古希腊哲学家赫拉克利特非常迷恋火,他宣称火是最纯净的物质,是现实世界的基础。他认为,世间万物都是由某种形式的火组成的。换句话说,火就是元素。

>> 以核物理研究使用的元素镤(Pa)为例,英国原子能机构拥有一块重125克的薄片,供全球使用。

>> 布兰德把这种化学物质命名为“磷”(P),在希腊语中的意思是“光明使者”。接下来的6年里,布兰德一直秘密地做实验。这6年并不有趣,因为每煮5.5吨尿液才能得到60克磷。

◆ 建立规则

>> 拉瓦锡的这个观点精妙绝伦,但并不完美。他错误地认为,酸的酸味也跟这种气体有关。他把这种气体命名为“氧气”(oxygène),这个词源自希腊语中的oxys-genes(形成酸的),英语翻译成oxygen。

>> 亨利·卡文迪许分离出来的爆炸性气体是一种不同的元素(包含在酸中,非金属元素),这种元素与氧气混合加热时,就会形成水。拉瓦锡把这种气体命名为“氢气”(hydrogène),这个词源自希腊语中的hydros-genes(形成水的),英语翻译成hydrogen

◆ 化学史上最倒霉的人

>> 《旧约》回溯了3,000年的历史,其中提到了金、银、铁、铜、铅、锡、硫(sulfur,正确的拼写有一个f——参见附录Ⅰ),可能还有锑

◆ 钻石、花生与尸体

>> 牙釉质的硬度为5,而铁的硬度为4。因此从理论上来讲,你的牙齿比铁更硬。但我不建议你用牙齿咬铁,因为你很可能不小心咬到了钢(含碳杂质的铁),钢的硬度是7.5左右。你会后悔的。

>> 钻石的确是在地幔中形成的,而不是在地壳中。

钻石中只含有碳元素,形成一颗钻石需要几十亿年的时间。植物中的确含有碳元素,但从植物化石变成钻石需要很长时间,今天我们从矿山中挖到的钻石不会是植物压缩而来的。

>> 钻石形成的位置是距离上地幔深几百千米的地方,那儿的压力比大气压高几十万倍,温度与太阳表面相当。钻石形成以后,会随着火山喷发到达地表,最终被我们挖出来。

>> 钻石不太稳定,经年累月就会腐烂成煤

>> 然而煤炭并不是不可或缺的材料。德国巴伐利亚地质研究所的丹·弗罗斯特成功地把花生酱压缩成钻石。“生命珍宝”公司的总部位于伊利诺伊州,它能够把你已故亲人的骨灰压制成钻石。只要有碳,就能够变成钻石。

◆ 证明上帝存在的人

>> 如果你走得足够远,一定是因为迈出了第一步,而第一步本身是没有原因的。像这样的事情(没有其他原因的原因)超出了正常的自然法则,同时也能够影响法则本身。换句话说,是上帝决定了这一切。

◆ 我是“J.J.”

>> 一般的原子会相互吸引,而电子则会相互排斥。这种相互排斥的属性被命名为“电荷”。老实说,电荷仍然是个谜。我们可以测量电荷的影响,描述电子相互排斥的机制,但电子为什么有电荷,这个问题还没有办法解释。

◆ 不可儿戏

>> 卢瑟福发现,大的原子可以辐射出小的碎片,他把这些碎片称为“α粒子”。α粒子比电子更重,带有相反的电荷。卢瑟福因此获得了1908年的诺贝尔化学奖。

◆ 你疯了吗?找个坚果!

>> 显然,原子核是由两种粒子构成的。具有黏性的粒子是中子(呈电中性),带电荷的是质子(在希腊语中的意思是第一)。质子吸引核外的电子。

>> 原子中绝大部分空间什么东西都没有。锇(Os)是密度最大的元素,空的部分占体积的99%。人也一样。

◆ 宇宙中最寒冷的地方

>> 日常生活中我们使用的温度刻度是安德斯·摄尔修斯(Anders Celsius)在1742年发明的。他测量了淡水的冰点和沸点,将中间的刻度平分为100份,并称之为“摄氏度”(centigrade)。这个词在拉丁语中的意思是一百步。

>> 查理定律表明,在某一温度下,由于温度太低,粒子不占据任何空间,就像不存在一样。不过这个假设的温度永远达不到,所以我们称之为“绝对零度”,计算出来的值是-273.15℃。

◆ 一闪一闪

>> 地球上含量丰富的元素是氧、硅、铝、铁,而恒星几乎完全由氢和氦组成。

>> 事实证明,宇宙几乎完全由氢和氦组成。

◆ 无数星星

>> 地球的全部能量来自太阳,它仅仅是围绕着超大质量的黑洞人马座A*的数十亿颗恒星中的一个。

>> 在我们已知的宇宙中已经发现了超过1.7亿个星系,每个星系都有超过数十亿甚至数万亿颗恒星。

◆ 恒星是怎么形成的?

>> 宇宙大爆炸最初的半秒内,最早的粒子是光子和中微子(参见附录Ⅱ),它们开始碰撞,形成了我们熟知的质子、中子和电子。几百秒后,质子与中子结合起来,变成氢原子核与氦原子核,并有少量的锂原子核与铍原子核(3号和4号元素)。之后的38万年里,再也没有任何变化。

◆ 星尘之子

>> 在你生命萌发的最初九个月里,母亲的食物变成你全部的营养,但食物中的原子来自地球。而地球诞生于很久以前就死去的恒星的残骸。不仅仅是氢元素,你体内所有的原子都是诞生自某颗恒星。正如卡尔·萨根所说,你是恒星之子。

◆ 破纪录的滋味

>> 最甜的化学物质是N-(4-氰苯基)-N-(2,3-亚甲二氧苄基)胍乙酸,比蔗糖甜23万倍,会引发严重的呕吐

>> 最黑的物质是“梵塔黑”,即使火焰照在上面也不会有一丝光芒。

◆ 元素战争

>> 毕达哥拉斯是最早尝试标识元素的人。这似乎有些奇怪,因为大多数人是通过学校里学的勾股定理知道他的。很少有人知道,毕达哥拉斯可能是世界上第一个宗教领袖。

◆ 追梦人

>> 门捷列夫意识到,元素是根据质量大小排列的,不过有些元素还藏在岩石中没被发现。那些在元素表中错位的元素,只是因为相邻的元素还没有被找到。

◆ 量子速成课

>> 薛定谔在科学上最大的贡献是“薛定谔波动方程”。这个方程帮助建立了元素周期表,并解释了元素的行为。方程是这样的:

>> 电子之所以会形成轨道,是因为电子的运动是波形的。电子不是像桌球那样做线性运动,当它从一个点移动到另一个点的时候会产生涟漪。波只能以特定的形状出现(例如,不存在半波),电子的轨道也是。

◆ 为什么是这个形状?

>> 每一列元素代表特定的轨道形状。唯一的差别在于,越往下轨道会越大。

>> 现在,从左到右读一行(周期),是质子数的升高;从上到下读一列(族),是原子形状的变化。每一个周期之后,就是下一个周期。

>> 碘下面是砹,地球上最稀有的元素(全球含量不足1g)

◆ 结构简单

>> 薛定谔关于电子轨道的研究以及门捷列夫关于元素性质的研究都对元素周期表的生成起到了重要的作用。

◆ 威力最大的炸药

>> 除了核武器,大多数炸药的工作原理是一样的。第一步,合成一种高度不稳定的材料。用化学术语来说,这意味着它一有机会就会分解。第二步,激发这种材料,让它分解并重新排列成稳定的物质。在这个过程中,巨大的能量以光和热的形式释放。

>> 钠的火花是黄色的,钡的火花是绿色的,铜的火花是蓝色的,而锶的火花是砖红色的。没有紫色的火花,因此通常把铜和锶混合在一起。

>> 所有爆炸都取决于不稳定的化学物质,有史以来最不稳定的化学物质是“叠氮化碳”,托马斯·克莱普茨克在2011年合成了这种物质。

◆ 兜售死亡的人已死

>> 炸药的工作原理很简单:把大量的硅藻土浸泡在硝化甘油中,然后装进雷管,把保险丝插进去。当保险丝烧断的时候,热量就被转移到硝化甘油中,并且爆炸。

>> 硝化甘油就是我之前提到的那种不稳定化合物。它由碳、氮、氧、氢四种原子构成,是一种能够自反应的物质

◆ 化学不是个好名字

>> “化学”(chemistry)这个词源自炼金术(alchemy),但这个学科更好的名字是“电子”,因为一切化学反应都涉及电子。原子核比原子半径小得多,所以是电子与周围的一切发生的反应。

◆ 你从未听说过的最昂贵的元素

>> 2017年4月3日,周大福集团在拍卖会上拍下了“粉红之星”钻石,成交价是7,100万美元。截止到写这篇文章的时候,这是最贵的宝石。

>> 98号元素锎被用作核反应堆的启动剂,每克售价为2,700万美元。“粉红之星”钻石重12克左右,以克论,锎的价格是它的4倍还多。

锎在自然界中并不存在。这是一种人造元素,所以它才这么贵。

◆ 都是魔女

>> 元素的种类要由原子核中的质子数决定

◆ 超级英雄的起源

>> 玛丽·居里是唯一一个在两门科学中获得诺贝尔奖的人。在贝克勒尔的发现之后不久,她把这种现象命名为“放射性”(radioactivity),这个词来自希腊语中的radius(车轮辐条)和拉丁语中的aktinos(光线)。

◆ 内在不稳定性

>> 尽管质子可以留住电子,但质子本身会相互排斥,因此需要中子把质子粘在一起。

>> 衰变后的原子核中,中子数往往非常特殊,与普通元素不同。这些子代粒子只能通过放射性衰变产生,所以,如果测量母代原子与子代原子的细胞核数量,根据比例就能够计算出衰变的数量,以及岩石存在的时间

◆ 长期行动

>> 中子可以转变成质子,然后发射电子。

◆ 香蕉

>> 如果接触了太多放射性光线,细胞内的DNA就会分解,身体也会由外而内地崩溃。通常来说,生长最快的部分(头发和指甲)最先受到影响,因此患有辐射病的人的这些部位会首先脱落。接着会发生一系列恐怖的事情,比如皮肤脱落、牙齿脱落、内脏逐渐溶解成一团混乱的糊状物

◆ 扮演上帝

>> 1940年,美国化学家戴尔·科森分离出第85号元素砹。门捷列夫的元素周期表早就预言了这个元素,这也是最后一个被发现的自然元素。

把砹放进合适的位置,这下我们得到了完整的元素周期表,从1号到92号没有任何空白。

◆ 完成元素周期表

>> 元素周期表现在有了7个周期,代表七层轨道;有了18个族,代表每个轨道中有多少电子。

>> 元素钫是元素周期表中第二稀缺的元素(仅次于砹),地壳中的含量大约只有30克。但如果用氧原子轰击一块黄金,就能够得到它。

◆ 一切都结束了

>> 西博格怀疑,元素周期表可能会终结在第126号元素上,因为这是一个神奇的数字。这时质子间的排斥力会变得很大,无论有多少中子都会崩溃。我们把这个元素称为Ubh,在元素周期表中起到占位符的作用

◆ 为什么金属会导电?

>> 质子的电荷越多,就有越多的电子被拉向核内,原子就变得越小。这意味着每一行从左到右的原子体积都在逐渐减小。

>> 因此,元素周期表左边的原子体积大而弥散,轨道长而松软。它们的电子离核较远,位置不固定。

>> 导电率超过100万西门子每米的物质被归为导体,而低于0.01的是绝缘体。的确,0.01和100万之间有很大范围,但这其中的物质很少。这类物质被称为半导体。

◆ 一个异类

>> 物质呈固态、液态还是气态取决于粒子间的相互作用。

◆ 电流和你

>> 只有当电流持续通过你的心脏、肺和大脑,那才会致命。

◆ 燃烧!燃烧!

>> 酸是一种物质,其分子溶解在水中,产生自由漂浮的氢核。氢核是一种带电粒子,大多数时候都在电子轨道内。可是它们一旦从分子中释放出来,就会造成难以估量的伤害。

◆ 最强的酸

>> 如果你上网查询,大多数大众科学网站认为氟锑酸是世界上最强的酸,它的pKa值是-19,是浓硫酸的1亿亿倍。电子工业中偶尔用氟锑酸来腐蚀设备,但它应该得不了最强酸的金牌。这的确是一种非常强的酸,在历史中只合成过一次注7。

>> 氦的不活跃也导致它在另一项特性上打破了纪录:液态氦是宇宙中流动性最好的液体。当液氦样品冷却到-269℃时,原子失去全部能量,变成了液态。大多数液体中,原子间仍然有相互作用。但是在液氦中,原子保持绝对独立。

如果你有一杯液氦,搅拌一下,它就会一直转动。任何液体都会与容器发生相互作用,速度减慢,但液氦不会产生摩擦,因此永远不会停下。

那么,这是一个永动机吗?如果我们把类似于螺旋桨的东西放在液氦的漩涡中心,液氦也会围绕着它运转。

◆ 闪光的生物

>> 最珍贵的晶体不是硅与氧的结合,而是铝和氧。氧化铝就是刚玉,是一种白色晶体,其外观与食盐相似。但如果混合少量铬原子,就变成了红宝石。用钛或者铁原子代替铬,就得到了蓝宝石。

◆ 夸张的元素

>> 氖气发红光,氦气发橙光,氩气发蓝光,氪气发绿光,氙气发蓝绿光。氖(Neon)是最早被发现的,所以我们把这些耀眼的气体管称为霓虹灯(neon lights),就是在商店橱窗外看到的那种。

◆ 最毒的毒药

>> 科学家使用“LD50值”来解决这个问题:一种毒物的致命剂量可以保证杀死群体中50%的生物,单位是mg/kg(杀死每一千克生物需要多少毫克毒药), LD50值越小,毒药的毒性越强。

>> 以毒性论,磷是毒性最强的元素,但如果考虑到放射性物质,磷就被甩出十万八千里了。放射性元素不仅仅会扰乱人体机能,还会释放出α粒子(见第8章),使你身体的细胞分裂。

◆ 生命元素

>> 人体所有的DNA包含2,040亿个原子,全部都是碳、氢、氧、氮、磷。没有别的“材料”使人更特别。

◆ 打破平衡

>> “帕拉塞尔斯原理”以他的名字命名,他有一条最著名的格言说的是:“剂量决定毒性。”换句话说,一种物质有益还是有害,取决于物质的数量。

>> 砷是一种著名的毒药,但微量的砷可以用于治疗白血病。砷也是撒尔佛散的核心元素,这是世界上第一种特效药,也是治疗梅毒的首要功臣。锑是一种抗菌药物,可含量太多就会杀死宿主;少量的铈可以治疗肺结核,太多了就会引发心脏病。

药物之所以有推荐剂量,就是因为帕拉塞尔斯原理。对的剂量是在拯救生命,错的剂量反而有害。

◆ 炉内

>> 我们必须保持审慎。我们无法对这些现象做出合理的解释,并不意味着我们必须接受某个虚妄的东西。我们解释不了,明智的做法是承认不知道,而不是提出令我们满意的假设。

◆ 帝国的食物

>> 锡的特殊之处并不在于它作为纯金属的功能,而是它与其他金属混合在一起的时候会改变它们,形成所谓的合金。

锡很软,因此能和铜混合制成青铜

◆ 金玉其外

>> 金是可塑性最强的元素,它太柔软了,以至于28克黄金能够拉伸成一条长线,其最大长度是珠穆朗玛峰海拔高度的9倍。

◆ 知识与力量

>> 铅是制造子弹的最佳金属。这不仅是因为铅容易获得且易于操作,还因为它密度足够大,从枪管里发射后能一直保持直线运动。除了铅以外,没有别的金属密度这么大,能够保持运动轨迹不变。

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