【839】亲子阅读百科新知系列之《92种元素组成神奇宇宙》

我是昭君,我想记录我生活工作的点点滴滴,今天是我每日一篇文章的第839天。


我们的世界是由什么组成的呢?是人和动植物?还是各种原子分子?化学家们也许会告诉你,这个世界是由元素组成的。

化学元素的定义是这个样子的。一个物质,如果不能用化学方法把它分割成更简单的物质,那它就叫做元素。也就是说,如果我们把一种元素拿来进行化学反应,它不会变成更简单的东西,它只能变得更加复杂。

每一种元素都是由非常小的粒子组成的。这些粒子叫做原子。而原子由更小的粒子组成,也就是质子、中子和电子。如果是同一种元素,它们一定拥有相同的质子数,质子的数量也决定了元素的种类。

比如拥有一个质子的元素一定是氢元素,自然界中天然存在着92种元素。这些元素构成了宇宙中的所有物质。这些元素之间也并非毫无关联。俄国科学家门捷列夫发现了元素的周期律,并且制作出了世界上第一张元素周期表。被公认为“现代元素周期表之父”。

可不要小看这一张简单的表格。根据元素在表中的位置,就能推测出这种元素的性质。在门捷列夫制作出元素周期表时,有些元素尚未被发现,而天才的门捷列夫,根据元素的周期性推测出了这些元素,并且在表中给它们预留了位置。

如今这张表格果然像他预测的那样被填满了。门捷列夫究竟是如何发现元素的周期律的呢。长久以来人们对这个问题都非常感兴趣。对此的传说也有不少的版本。其中流传最广的是说,门捷列夫是在玩纸牌的时候偶然发现了周期律,这听起来似乎有些荒唐,不过根据门捷列夫自己的说法,这种猜测似乎事出有因。

在门捷列夫元素周期表发现之前,人们在积累收集元素知识材料,和探索元素间的联系规律方面,做了大量大量辛苦的工作。所提出的元素的分类方法不下50余种。

门捷列夫分析了这些分类方法之后,认为它们都没能揭示元素的完整体系。他认为化学元素之间一定存在着某种必然的联系。他把元素和它们的原子量,以及种种基本性质写在了一张张卡片上,尝试着把性质相似的元素和相近的原子量排成行列,最终发现了元素的性质,是随着它们的原子量而周期地变化的,这或许就是玩纸牌游戏得出的元素周期律的来源了。

可见没有一项科学成就是灵光一现的。元素周期表是化学这门学科的基础。最早发现元素周期律和排出第一张元素周期表的门捷列夫,居功至伟。可是就是这样一位伟大的科学家,却没有获得过诺贝尔化学奖。知道这其中的原因吗?

在1869年,门捷列夫发现了元素周期律和排出了第一张元素周期表。而到了1901年,才颁布了第一次诺贝尔化学奖。在此之间迈耶尔,贝利,巴塞特,汤姆生等等科学家,尝试排布,并发表过其他形式的周期表。

评审委员会当中的一位委员认为,门捷列夫的贡献太过陈旧了。而且元素周期表已经广为人知了,所以不应该给他颁奖。虽然1905年和1906年他都获得了诺贝尔化学奖提名,但最终都未获奖,直到1907年门捷列夫去世,他就彻底与诺贝尔化学奖无缘了。

门捷列夫的元素周期表真的过于陈旧吗?根据150年来它在科学研究上的作用来看并非如此。有一位科学家曾经意味深长地说,周期律无论过去、现在乃至未来都是化学、物理学、地质学以及其他科学领域成千上万种创造发明的指路明灯。

门捷列夫与诺贝尔奖的失之交臂,也成为了科学史上的一大憾事。门捷列夫的元素周期表中,藏着元素的秘密,也藏着宇宙的秘密,组成世间万物的元素。并不总是单独存在。有时候元素们组合在一起,才有了这么多姿多彩的世界。

水银温度计中的汞元素总是喜欢独来独往。汞原子们自由地四处走动,而我们熟悉的氧元素则喜欢结伴。两个氧原子结合成为一个氧气分子,一个氧原子和两个氢原子,它们会结合成为水分子。像氧气这样由相同的元素,组合成的物质叫做单质。而水这样由不同元素组成的物质,则叫做化合物。就像人类更喜欢群居一样,元素们也会更加倾向于组成化合物。

根据如今影响最广泛的宇宙大爆炸理论来看,在宇宙大爆炸的十秒内逐渐形成质子、中子、电子,直到30万年后,它们才结合成稳定的原子。也就是真正意义上的物质。最初形成的是元素周期表中前几位,大量的氢、氦以及少量锂铍硼,它们渐渐冷却下来,形成了恒星和恒星系统。

虽然我们的太阳也是恒星,但是别着急。太阳还没有形成,这些元素聚集在一起,形成了一个巨大而炽热的火球,内部的元素相互碰撞发生核反应,形成更加复杂的新元素。

恒星可是宇宙中新元素的创造者,然而当恒星中的氢,因为制造新元素而消失殆尽时,这颗恒星就会消亡。有些恒星生命走到尽头的时候,会发生剧烈的爆炸,称为超新星爆发。在爆炸中也会产生更多的新元素。

这种爆炸不仅把产生的新元素释放到宇宙中,还会扰动分子云,从而产生新的恒星系统。我们的太阳系就是这样产生的,所以说我们生活的地球上存在的元素,基本上是已经消亡的古老恒星留下的遗产。而新的恒星太阳则延续着恒星的使命,大量的氢元素、氦元素、原子核不断地发生碰撞,产生更重的元素。

比如氧、碳等等元素,如今太阳中元素含量比例为70%的氢元素,28%的氦元素,以及2%的碳、氧、硅、镁等等元素的混合物。既然在地球形成之初,就已经具备了92种元素,那么地球在进化史中出现的所有东西,不过是这些元素千变万化的组合而已。

这样想一想是不是觉得很神奇呢。小小的一张元素周期表竟然装下了整个宇宙,好奇心会引导孩子们去发现更多的元素的故事。孩子们也许会思考,眼前见到的事物到底是由什么元素组成的。比如岩石里有什么元素,大树里又藏着什么元素,咕噜咕噜冒泡的可乐里面又有什么神奇的元素呢。

如果不是专业的化学工作者,相信很难准确地回答孩子们的问题。别担心!这些问题的答案就在《92种元素组成神奇宇宙》。

不仅介绍了什么是元素,还从光年之外的恒星,一路穿越到了近在咫尺的睡前零食,介绍了许多孩子们感兴趣的物质的组成元素。让孩子们既能看见天地,也能看到自己。无论孩子是喜欢沙漠海洋还是数码机器。这里介绍的话题总有一个是他感兴趣的。

对于化学的初学者来说,学习物质的构成以及各种粒子的组合常常很困难。这本书用简单生动的语言介绍了一些重要概念,又用有趣的案例引发孩子们一探究竟的兴趣。这对孩子们来说也许是一个启蒙的好机会。在今后的学习生活中一定会大有裨益。

了解物质的起源是为了更好地创造,说起来的简单的元素,其实是记录了宇宙历史的书卷。

这本《92种元素组成神奇宇宙》可以带给您一窥元素的前世今生。当小朋友们打开元素周期表,想要认识元素时,或许会被复杂的生僻字,不知含义的各种数据搞得晕头转向。

别着急,家长们不如和孩子一起开启一场收集元素之旅。元素构成了与我们生活息息相关的所有物质。准备一本元素日记,每天寻找一样东西,记录下它都是由什么元素组成的。

比如我们每天喝的水,它就是由氢和氧两种元素组成的。炒菜时用的盐,就是由氯元素和钠元素组成的。当小朋友们吃汉堡包的时候,想一想汉堡中有哪些元素呢?植物油和动物脂肪几乎是汉堡和薯条的一切快餐中的重要成分。大多数的油脂和脂肪都由一种叫做甘油三酯的有机物组成,而这种叫做甘油三酯的物质则是由碳元素,氢元素,氧元素构成的。

当然除了油脂,汉堡包中的牛肉还含有一些蛋白质。因此小朋友还可以在汉堡包中,收集到氮元素和硫元素。从生活中收集元素的游戏是不是很有意思呢?

在这个过程中,大朋友们还可以向小朋友们传达更多的生活知识。比如汽水中的酸性物质会损伤牙釉质,导致龋齿,而牛奶中含有氮元素的氨基酸,则是人体维持正常功能必须的一类有机分子。

我们常见到的这些物质,通常是多种元素组成的化合物。化合物之间又会发生许多有趣的反应,从而生成新的物质。人类用智慧的头脑和勤劳的双手,让这个世界变得更加地丰富多彩,利用元素之间千变万化的组合规律。爸爸妈妈和小朋友们在家里,也可以操控物质的变化。

比方说书中推荐的“桌上火山”小实验,瓶子中小苏打和白醋会发生反应,生成二氧化碳气体,从而造成肥皂泡沫。随其一起喷出,看起来就像火山喷发一样,这样的小实验简单有趣又没有危险,其实非常适合全家一起来动手操作。

我们就生活在这样一个时时刻刻发生着千变万化的世界里。了解化学元素是揭开这些变化的秘密的基础,快去书中打开化学世界的大门吧。

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