作者 阿德里安‧丁格爾
譯者 吳志剛
出版社 天下雜誌
適讀年齡 11~15歲
裝訂 全彩、精裝、23.5*28.5公分
出版日期 2013/04/02
ISBN 9789862416914
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週期表上的魔術師:92個化學元素變變變

How To Make A Universe With 92 Ingredients:An Electrifying Guide To The Elements

★2011年倫敦「學校圖書館協會優秀圖書獎」
★2012年奧地利少年圖書「科學研究學術著作獎」

看週期表如何變化出宇宙萬物,
囊括歐洲少年圖書雙料大獎,
讓你愛上化學的超酷指南!

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文字字級

簡介

 

看週期表如何變化出宇宙萬物
囊括歐洲少年圖書雙料大獎
讓你愛上化學的超酷指南
 
汽車、星星、火箭和漢堡,猜猜它們的共同點在哪裡?它們都是從92種元素變出來的。其實你每天接觸到的、看到的、吃的和喝的,都是由元素所組成。但是怎麼知道在食物裡,或是汽車裡有哪些元素呢?本書以幽默有趣的解說和豐富生動的圖像,告訴你元素是如何組成宇宙萬物。
內容分成四個部分,但都彼此相關:包括太空、地球與大自然;日常生活;物質;酷斃的機器
等主題。書末並附酷字頁數檢索、索引和參考的書籍網站資料,方便讀者隨時查閱參考,延伸閱讀。
 
書籍重點:
1.一本最適合中學生搞懂週期表的科學入門書:體驗化學奧妙,認識萬物特性。
2.融入日常生活議題:主題結合生活,擴及萬物,文字解說生動,圖像說明豐富。
3.實驗主題輕鬆有趣:透過動手實驗,大展化學魔力,解析元素如何變出宇宙萬物。
4.編排設計生動活潑:大幅插圖搭配珍貴的科學照片,編排活潑趣味化,更吸引閱讀的興趣。
5.延伸內容豐富多元:〈元素小百科〉、〈超酷科學小知識〉和〈記憶頭盔〉三大單元,介紹歷史典故和相關科學意義。
6.內附最新元素週期表:本書週期表列有IUPAC(國際純粹與應用化學聯合會)2011年最新認可的兩個元素名稱及中文譯名,讓讀者掌握最新資訊。
 
獲獎記錄:
★ 2011年倫敦「學校圖書館協會優秀圖書獎」
★ 2012年奧地利少年圖書「科學研究學術著作獎」

推薦序

 

文/鄭志鵬(教育部「愛學網」國中活化教學列車教師)  
 
說到化學元素,大家總是想起週期表,而週期表似乎是許多人學生時代共同的痛苦回憶之一。背誦那些無聊透頂的元素,讓許多人在國中的時候就會立下誓言:以後絕對不碰化學!
 
但是週期表裡面這些元素,並不是在紙上要背的東西。而是組成宇宙萬物的原料。你沒看錯,就是全宇宙的所有物質,只不過是從這92種元素拼起來的。光是知道這一點,你不覺得就讓人興奮不已嗎?我們正在宇宙萬物的根源上呢!
 
本書從這個觀點出發,用豐富趣味的文字和鮮麗的畫面,帶著我們去認識宇宙萬物與日常生活周邊的種種。從太陽到地球;從火山到大海;從肥皂到玻璃;從電腦到溫度計。以元素的觀點出發去重新檢視這些我們再熟悉不過的事物。
 
如果你是已經學過基礎週期表的中學生,建議你可以讀一讀這本書,它可以讓你更清楚的了解到週期表中包含著多麼廣袤的世界。對於還沒接觸中學課程的小學生來說,也可以讀一讀這本書,雖然書裡面有時候為了要多介紹想法而引進了一些很專門的名詞,或許會造成閱讀上的困難。但我相信讀者還是可以藉由這本書感受到認識元素的趣味。
 

目錄

 

【關於這本書】
這就是元素!
神奇的週期表  
玩轉週期表
當元素同在一起
 
【太空、地球與大自然】
讓你變成「一顆」大明星!
地球:甜蜜的家園
大氣層
一起來Rock一下!
火山,請別發雷霆!
沙漠迷蹤
原始人的家居擺設精品
抓住你的彗星!
大洋與大海
如何「製造」人?
大樹啊,大樹!
水,平凡卻又神奇的水 
你中的是哪種毒?
 
【日常生活】
光來了!
劃亮火柴!
如何搞出錢來?!
可樂中的化學
速食!
來點睡前小點心吧!
 
【物質】
焰火中的趣味化學!
霹靂啪啦砰砰砰!
帶著顏料到處跑!
令人目眩神迷的鑽石     
讓我們搞清楚「玻璃」到底是啥?
肥皂如何洗去污垢?            
值得關注的大問題:汽油     
奇妙的磁力       
摩天大樓       
 
【超酷的機器】
電腦,計算的事就交給你了!
冷、冷、冷死了!
轟隆隆,房子快被震垮啦!
讓我們飛翔吧!
就定位,預備,衝!
準備好了嗎?開始通電!
電視機裡到底藏了什麼?
來量量溫度
 
酷字辭典
更多參考資源
索引

內文試閱

 

◎如何搞出錢來?!
過去的錢幣是用黃金這類昂貴的金屬鑄造,只要刮一點下來就很值錢。但現在大部分的硬幣都是各種金屬的混合物,只有金錢的象徵意義,材料本身根本沒什麼價值。
 
在過去幾百年裡有幾十種金屬被用來鑄造錢幣,其中有三種最常用,被稱為「鑄幣金屬」:銅、銀和金,它們同為週期表上第十一行的元素。現在大部分國家都採用這幾種不同金屬的混合物,或稱為「合金」,來鑄造硬幣。
 
‧它是什麼組成的?
銅、銀、金、鋅、鎳、錫、鐵和銅。
 
‧「銅」板?(其實不全是銅!)
英鎊中的一便士和兩便士硬幣慣稱為「銅板」,但這只是一個誤解。它們根本不是純銅,而是青銅(bronze)!其實絕大部分的銅板通常都是用青銅鑄造的,不過,1992年之後發行的1便士和2便士硬幣則是鍍了銅的鋼幣!
 
‧元素小百科
Cu銅
原子序:29
原子量:63.55
同位素:在自然界中有兩種
沸點:2,567℃
熔點:1,084℃
 
‧銅
銅是一種金屬,古代用它製作工具和武器,現代生活中也常被應用在電子產品(如電線)中,在建築上則用做水管和屋頂的材料。銅常和其他金屬混合做成合金,例如青銅(銅和錫)、黃銅(銅和鋅)。有些動物的血液中也含有銅的化合物,可以攜帶氧氣送達身體各處,不過這種血液是藍色而不是紅色的。
 
‧小試身手 
閃亮亮的硬幣
喜歡嶄新光亮的硬幣嗎?你不必自己開一間鑄幣廠,只要把舊硬幣稍微處理一下,就能得到一枚閃亮亮的新硬幣了。
 
‧你需要準備
一些又舊又髒的硬幣
白醋
 
步驟1:把白醋倒入碗中,要能蓋過硬幣。
步驟2:加入一些鹽。
步驟3:把硬幣丟入碗中,靜待十分鐘。
步驟4:取出來用衛生紙擦乾淨,大功告成!
 
‧這是什麼原理?
硬幣之所以會「髒」,是因為它和空氣中的氧結合,在表面形成了一層薄薄的氧化銅的緣故。醋酸(其實是乙酸)和鹽(氯化鈉)能溶解這層氧化的物質,讓硬幣表面恢復光澤,就像新的一樣。
 
◎氣泡飲料的化學
人人都愛喝氣泡飲料,其實它們不過是水和二氧化碳(CO2)而已。(還有一些香料和糖……,很多很多的糖。)
 
如果氣泡飲料中只有水和二氧化碳,一般人根本不會喜歡喝這樣無色無味的二氧化碳水溶液,所以大部分的氣泡飲料中都加了大量的糖、色素、香料和防腐劑。
 
所有的氣泡飲料也都是碳酸鹽,溶解在水裡的二氧化碳就是飲料中氣泡的來源。汽水工廠用高壓把二氧化碳打入水中,然後將瓶口密封,當瓶蓋被打開時,壓力釋放的瞬間,二氧化碳也隨著氣泡衝出來,發出「嘶嘶」的聲音。溫度升高也會使二氧化碳從液體中跑出來。這就是為什麼汽水打開後一段時間就會變成平淡無趣的糖水。
 
我們的身體就是一座二氧化碳工廠,當我們呼吸時,吸入的氧會被轉換成二氧化碳呼出來。
(註)
糖是一種碳水化合物,主要由碳、氧和氫組成。
 
‧記憶頭盔
天哪,氧是這樣來的!
 
約瑟夫‧普利斯特里(Joseph Priestley,1733-1804)
約克夏人普利斯特里是一個瘋狂科學家,他不只做了許多電學和化學的實驗,還對於非科學性的主題有深入的研究,例如英文文法、神學和形而上學。一般人聽說過的「脫燃素氣體」(dephlogisticated air)就是由他所發現,而這種氣體就是我們所說的氧氣。但是很少人知道,廣受世人喜愛的氣泡飲料,其實也是普利斯特里在1774年所發明的。
 
‧氣泡飲料的真相
在普利斯特里發明氣泡飲料之後,所有這類碳酸飲料在美國都被稱為「蘇打水」。全世界最有名的氣泡飲料就是由美國人在十九世紀末所創造的。可口可樂最初是化學家調配出來的,因為當時的人認為碳酸水有益身體健康,到後來可口可樂風行全球,成分除了水、二氧化碳和糖之外,它的配方一直是最高機密!
 
‧牙醫的頭號敵人
哪種食品對你的牙齒危害最大?是糖嗎?錯!是溶解在酸中的糖!也就是大部分氣泡飲料的成分。當水裡溶解了二氧化碳時,會變成弱酸性的碳酸水,所以氣泡飲料具有輕微的腐蝕性,會侵蝕牙齒的琺瑯質,如果碳酸飲料再加上一定程度的糖,除了搖身一變成為可口的氣泡飲料外,還成了牙醫揮之不去的夢魘(除非牙醫自己也喜歡在夏天來上一杯冰冰涼涼的碳酸飲料)。
 
◎如何「製造」人?
如果你的爸媽太嚴厲,或沒有指點你人生該何去何從,告訴你一個最好的答案:做你自己!
 
‧如何「做人」
下面是製造一個七十公斤的人所需要的材料和步驟,至於要做出一個拳擊手或芭蕾舞者,則還需要做一點調整。除了必要的元素之外,另外還需要兩百零六根骨頭和一個獨特的骨架模型。
 
步驟1:先將十六公斤的鈣慢慢加熱,一邊倒入氧、氫(註1)、氮和硫,製造出構成人體的有機分子。(記得留一點氧,待會兒要和硫和鈣混合做骨頭用。)
步驟2:把剛才剩下的氧加一些磷,產生磷酸分子(PO43-),再加入鈣一起烤,等它硬化後就成了骨頭。
步驟3:把步驟一所做的有機分子和步驟二所做的骨頭,放到骨架模型上。在這個步驟中要特別注意,隨時留意所加入元素的量,因為這個階段加進去的元素都極少極少,是以ppm和ppb(註2)為單位。建議你可以使用類似胡椒粉瓶那樣一次只會倒出一點點的工具。還有,你必須靠目測來判斷加入的量,因為廚房裡的量匙可量不出像ppm或ppb這麼少的量。
步驟4:把你做出來的人放在溫暖的環境中大約九個月(最好是在暗的地方)。當人完全成形後,就可以打開骨架模型(註3)了:一個有骨有肉的新人類就此誕生了!
 
‧坦白說! 
歷史上最有名的「造人者」是弗蘭肯斯坦(Frankenstein)博士,他是大約兩百年前一部小說《科學怪人》裡的虛構人物。
故事中,他把一些不同的人體組合起來,通上電流後居然就真的活起來了,但是這樣造出來的生物和他原先所想像的大不相同,它竟然開始殺人!所以當你在「造人」的時候,要格外謹慎小心啊!
 
‧想玩水嗎?你就是水
知道嗎?其實你的身體中大部分都是水,H2O佔了你體重的60%,是最主要的成分,不然,你哪來那麼多的汗和尿!
如果你找不到氫和氧,也可以用水來代替!
ppm和ppb是「每百萬分之一」和「每十億分之一」的意思,也就是1/1,000,000和1/1,000,000,000。
可能需要大人來幫忙!
 
‧它是什麼組成的?
氧、碳、氫、氮、鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯、鎂、鐵、氟、鋅、矽和其他四十四種元素,包括金。
 
‧警告!
它的情緒無法控制!
 
◎冷、冷、冷死了!
食物和飲料應該是冰箱裡最有趣的東西吧?錯了!藏在冰箱裡能把一切東西冷凍的那些氣體才真酷呢!
 
‧為什麼冰箱如此重要? 
冰箱是現代生活中最不可或缺的用具,所有的食物中都有細菌,會導致食物腐敗,冷凍可以減緩這個過程。在冰箱發明之前,食物通常都得靠鹽或醃漬來保存,有了冰箱,一切都簡單多了…
 
‧不是加冷,而是吸熱! 
當壓縮機把液態冷卻劑打入冰箱管線時,冷卻劑會因為快速膨脹而吸熱冷卻,這些超冷的氣體會順著管線流過冰箱外圍,使冰箱的內部冷卻。在這段過程中,冷卻劑氣體不斷把冰箱內的熱量吸走,氣體本身和管線變熱,並把熱排放到外界,冷卻劑也再變回液態。整個過程就這樣反覆進行著。
 
‧冷凍庫呢? 
冷凍庫比冰箱有更多的冷卻線路,儲藏的東西也比較少,所以可以降到更低的溫度,甚至冰點以下。
 
‧它是什麼組成的?
碳、氟、氫(但不再有氯)
 
‧小試身手--自製冰淇淋
教你快速自製簡單的冰棒盒,不過當中的化學原理卻不簡單喔!
 
‧你需要準備
220毫升鮮奶油
220毫升牛奶
香草香精
70克的糖
適量的封口袋
一顆蛋
碎冰
岩鹽
 
步驟1:把鮮奶油、牛奶和糖裝進封口袋裡,再加入一顆蛋、一小匙香草香精,然後均勻攪拌。取出四分之一的冰淇淋混合料放到另一個袋子裡,輕輕把袋子裡的氣體擠出來後,把袋口小心封好。
步驟2:再拿第三個封口袋,裡面加滿碎冰。
步驟3:在碎冰中倒入幾把岩鹽。
步驟4:把密封的冰淇淋混合袋丟到碎冰袋中,然後把碎冰袋也密封起來。
步驟5:輕輕地擠壓大約二十分鐘,可口的冰淇淋就完成了!
 
‧這是什麼原理?
把鹽加進碎冰裡,可以讓水(H2O)的凝固點降到正常的冰點(攝氏零度)以下,就是所謂的「降低冰點」。加越多鹽,冰點就降得更低,袋裡的溫度也更低,足以讓冰淇淋混合物結成固態的冰淇淋。同樣的道理,冬天在路面上灑鹽,也可以避免水在道路上結冰。
 
‧元素小百科
F氟
原子序:9
原子量:18.99
同位素:在自然界中只有一種
沸點:-188℃
熔點:-220℃
氟是最活躍的元素之一:它很容易和其他元素形成鍵結。氟這種鹵素(週期表中鹵素族的元素是一種淡黃色氣體,常被加在水和牙膏裡,可以幫助強化牙齒。氟也存在於有名的有機化合物,例如CFCs(氟氯碳化物)中。過去CFCs用於冷卻劑,但是因為它會破壞臭氧層,把大氣中的臭氧(O3)分解成氧氣(O2),因而被禁用。還有一個地方也有氟的蹤跡,那就是不沾鍋的表面層,一種被稱為「鐵氟龍」(Teflon)的聚合物。
 


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