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元素简史:从炼金术到元素周期表-电子书下载

人文社科 3个月前 (07-15) 154次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

简介

从古罗马人制造排水管用的铅,到为恒星燃烧提供燃料的氢,宇宙中的一切物质都由元素构成。破解元素之谜,就揭开了万物构成的法则! 1869年,俄国化学家门捷列夫制成了第一张元素周期表,成为人类探索自然之路上的一座里程碑。 从中世纪炼金术师到现代化学家,从阴差阳错的发现到严谨的科学实验,从原始冶金到粒子对撞,每一种元素的发现背后,都有你不知道的有趣故事。不仅是一场破解元素奥秘的探索之旅,更是一部揭秘万物构成法则的科学简史。 作者简介:
安妮·鲁尼(Anne Rooney) 英国科普作家,生于1959年 剑桥大学三一学院博士,曾任教于约克大学、剑桥大学 英国皇家文学学会成员,曾入围安万特科学图书奖 代表作有《身边的科学真好玩》《发现与发明》《科学全知道:那些古怪有趣的科学现象》等

部分摘录:
神奇的“永生”金属 上述所有金属都有其各自的应用,但有这么一样金属,乍看之下似乎毫无用处。它锻造不出任何类型的器具,却可以毒害你,甚至连提取的过程都充满危险性——它令人讨厌,却又很可爱。这就是汞,唯一在常温下呈现液态的金属。一旦看到,你就再也忘不了它了。几颗汞珠在物体表面滚动,金风玉露一相逢,立即浑然凝聚。尽管看起来很美,但玩起来却致命。由于“擅长”快速滚动,汞也被称为“快银”。
人类最初使用的汞存在于天然化合物当中,汞本身并不可见。距今3万年前,旧石器时代的人们使用矿物朱砂制造鲜红的色素,在法国和西班牙的洞穴壁上绘制野牛等动物。在朱砂中偶尔能发现小颗的汞珠,这是一种矿物——硫化汞(HgS)。先在空气中加热朱砂,再冷凝从中散发出来的汞蒸气,这种制取汞的做法极其危险,甚至致命,因为汞作为一种气体具有很强的毒性。汞的元素符号Hg来自拉丁文“hydrargyrum”,意思便是“水银”。
也许由于汞的美丽和独特,人们相信它对健康非常有益。公元前2000年,它在中国就已广为人知,也曾出现在公元前1600年的古埃及墓葬中。中国的第一位皇帝秦始皇嬴政在公元前210年去世,享年49岁,据说他就是死于汞中毒。他服用了大量的汞丸,指望能由此实现长生不死的梦想。
水银护城河
秦始皇陵至今仍未被发掘。秦陵位于陕西西安东北部,毗邻一座埋葬着数千兵马俑的墓园。据说,其主墓群是一座被水银护城河包围的完整的地下城池,自然,这一带土壤中的汞含量也非常高。传说中,墓穴充满诅咒和圈套,使历代的掘墓者都难以得手。
026 早在大约公元前25000年,朱砂就开始被用作洞窟岩画的颜料
汞和金 汞之所以让古人着迷,除了形态独特,还有另外一个因素:它可以溶解黄金。汞很早就被用于提炼砂金,也就是沉积在河底淤泥中的金屑。金(以及银)溶于汞,但其他杂质不会。排除杂质后,烘烤汞齐(汞合金),汞就会蒸发掉,那么残余物就是珍贵的金银了。但汞的副作用也很大,不仅污染环境,还会伤害矿工的身体健康。早在2700年前,腓尼基人和迦太基人便使用西班牙地区开采的汞来提炼黄金。在公元前1世纪,古罗马自然史家老普林尼就描述过这种处理方法,罗马人也借此提取了更多的黄金。公元前77年前后,他们每年从西班牙地区引进7吨汞,用汞齐法提取黄金。不过,尽管罗马人似乎不知道铅的害处,却可能看清了汞与环境造成的健康问题有关系,因为这种加工方法没过100年就被禁用了。
1554年,用汞提取黄金的方法传到了南美洲。1580年至1900年间,西属美洲地区平均每年消耗612吨汞。而在北美洲,从1850年到1900年,每年要使用1360吨汞,主要都是为了提取金银。在这漫长的年岁里,共有大约25万吨汞流失到环境当中。加州“淘金热”时期也使用了汞,甚至到了20世纪,这种原始的方法也没有被废止。南北美洲某些地区土壤中过高的重金属含量,很可能就是用汞炼金造成的后果。巴西的亚马孙河流域以及菲律宾的某些地区都曾有汞中毒事件的相关报道。
027 水银的升华处理过程(摘自《英国皇家艺术与科学通用辞典》,1791年)
致命保健品 对于汞的应用,千百年来花样层出不穷,而且通常都带来了不幸的后果。中世纪时,阿拉伯医生在治疗皮肤病的洗剂中添加了汞。到了10世纪,阿拉伯炼金术士拉齐在动物身上进行了汞的毒性实验。又过了一整个世纪,阿拉伯医学家伊本·西那才明智地断定:汞这种东西仅限外用就好。
中世纪瑞士化学家、医学家巴拉赛尔苏斯却保留了不同看法,力推汞在医药中的神奇效果。15世纪晚期,通过性行为传播的梅毒在欧洲流行开来。巴拉赛尔苏斯在其著作中论述道,汞正是治疗梅毒的灵药(它确实可以杀死引起梅毒的线圈状病毒——梅毒螺旋体)。在接下来的几百年间,以汞为核心的梅毒治疗方法不断进化,包括汞蒸气熏蒸、吞服含汞药丸,或者使用含有氯化亚汞(甘汞)的洗剂或药剂。这些方法和药品当然产生了令人万分不适的副作用——汞中毒。
028 用于储存汞丸的罐子。汞丸是一种流行了数百年的有毒药物
不过梅毒也同样令人不适,而且更加致命,所以两害相权取其轻,倒也值得赌一把。患者们除了皮肤、口腔和咽喉溃疡,还要承受牙齿脱落、神经损伤,有时候还不得不面对死亡。另外还有些虽不那么严重,却也谈不上舒爽的症状,比如汗水和口水都流个不停,此类症状也让这种疗法多了一个称呼——流涎。
特效良药!用于面部及其他部位皮肤的各种坏血和疱疹症状,无论轻微还是极其顽固难医、达到了毁容程度;无论是细小的丘疹、水疱,还是扩散性的爆发或溃疡;可根治鼻子、手臂或其他部位的红肿。总之,本品可治疗任何部位皮肤易患的问题,无论是新发还是化脓,无论其多么剧烈抑或顽固。
——18世纪中叶高兰洗剂的广告词
(该洗剂中含有氯化汞或白铅,或者两种成分都有)
有一件事令人百思不得其解:汞同时也是老鼠药的成分,难道没有人觉得这东西不适合给人当药吃吗?看起来的确没有,因为氯化亚汞(尤其是掺了白兰地的氯化亚汞)简直供不应求。
另外,制帽匠在处理毛毡时也用了汞,并因此引出一种新的病症——“疯帽病”。其症状包括精神错乱、病理性羞怯(社交能力缺失)、易怒、抑郁、冷漠,总害怕被人嘲弄,一遭到批评就雷霆震怒,以及极端情况下出现的失忆、人格改变和发狂。这种情况十分常见,以至于出现了一句谚语:“疯得像个帽子匠。”

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