科普 |《走进奇妙的元素周期表》:从元素周期表中发现宇宙和生命的神奇
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科普 |《走进奇妙的元素周期表》:从元素周期表中发现宇宙和生命的神奇

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听书笔记 


《走进奇妙的元素周期表》的作者为日本科普作家吉田隆嘉。 作者吉田隆嘉结合元素在生活和生产中的实际应用,在不用算式的情况下,呈现了建立在化学元素上的世界观。


第一,元素周期表存在怎样的规律?


1869年,俄国科学家门捷列夫发现元素的性质存在着周期性变化。他根据变化规律,将已知的元素归纳进一张表——元素周期表就此诞生。一开始,这张表并不是填满的,门捷列夫在元素周期表中为尚未发现的元素空出位置。随着新元素一个接一个被人们发现,元素周期表逐渐被填满 ,而且这些新元素的性质与门捷列夫的预言不谋而合,从而证实了元素周期表的科学性。 

共有十八列,每一列称为一个“族”,每一横行称为一个”周期”。


所有的元素都是由原子组成的,原子包含原子核和绕着原子核运动的电子,最外层电子的数量决定了元素的基本性质。元素周期表上的同一列元素,最外层电子数量往往相同,所以同一列的元素通常具有相似的特性。



第二,元素和人体有什么关联? 


天然元素大多来源于宇宙,它们几乎都无法在地球上形成。因为元素的诞生有一项至关重要的条件——温度一定要超过1000万度。在浩瀚的宇宙中,超高温状态主要出现在三种情况中,第一、宇宙“大爆炸”之后,第二、太阳等恒星内部的“核聚变”,第三是恒星寿终正寝的时候,也就是“超新星爆炸”。天然元素正是在这三种情境下产生的。


46亿年前,围绕太阳运行的岩石和尘埃聚集到一起,形成地球,在此之后的悠长岁月里,地球上的元素几乎没有发生任何变化,发生改变的不是元素本身,而是元素的“搭配组合”。因此,组成人体的元素和宇宙中的元素有着密切的联系。


人体元素的99.5%以上是氢、氧、碳、氮四种元素。 剩余的是磷、钙、硫、钠、钾、氯、镁等少量元素。从元素周期表上来看,组成人体的元素基本都集中在周期表的上方。人体内还包含铁、锌、锰、铜、锶和碘等微量元素,不过在第6周期之后的元素基本不可能在人体内找到。


人类在38亿年的漫长进化时光里,不断尝试了各种化学反应。采用与环境相适应的化学反应,个体才能存活下来,否则将会被自然淘汰。所以,人体内的元素以宇宙中大量存在的元素为主。


肌肉伸缩和神经传导的工作原理几乎相同,而且都离不开钠和钾这两种关键元素。钠和钾都是以正一价阳离子的状态存在于人体中,钠离子主要在细胞外侧的淋巴液和血液中,钾离子主要在细胞内侧,细胞膜上有供两种离子出入的专用通道。当你平静的时候,细胞内的电位为负,细胞外的电位为正。


当肌肉细胞受到刺激时,钠离子就会向细胞内侧转移,使得细胞内外电位发生改变,刺激肌肉细胞内的收缩蛋白。神经细胞内外侧电位的变化会刺激到神经元,产生脉冲来传导信息。而后,钾离子会跑到细胞外面,让细胞内外电位恢复平衡。这样一来,肌肉细胞与神经细胞就能为下一波刺激做好充分的准备。


第三,稀有元素有哪些作用?


那些地表储量较少或是难以简单提取的金属,统称为“稀有金属”,比如钛、钒、铬、锰、镍,等等。“稀土元素”指的是元素周期表第3族中第4周期至第6周期的稀有金属。


用稀土元素制造的磁铁叫稀土强磁,它最吸引人的地方就是能长久保持强大的磁力,很多前沿的科技产品都离不开强磁铁,比如,LED灯、电视机荧光屏、燃料电池、汽车尾气净化装置,等等。


稀有气体分布在元素周期表最靠右的一列,它们的最外层轨道完全被电子填满,元素不仅不会和其他原子发生化学反应,相互之间也不会反应,稀有气体又称为惰性气体。比如,被广泛用来填充飞艇和气球的氦气;餐馆招牌和五颜六色的霓虹灯里的氖气;白炽灯中阻止灯丝被空气氧化的氩气。


解读 | 陈小光

科普作者,毕业于武汉大学计算机专业。

播音 | 邱博

策划编辑 | 陈艳

音频编辑 | 陈子夫

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