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生命的元素(彩圖版) 版權信息
- ISBN:9787574206489
- 條形碼:9787574206489 ; 978-7-5742-0648-9
- 裝幀:一般純質紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:
生命的元素(彩圖版) 本書特色
?? 增添新知:知曉11種重要元素的作用、如何開采與利用、產生了什么后果。 ?? 提升認知:給你增加一個從原子層面理解世界運轉的維度,提升社會認知水平。 ?? 不止科普:不僅是知識科普,還能引發強烈的人文思考。 ?? 大師手筆:環境主義版的《迷人的材料》,記錄片式講述,用故事激活你的化學DNA。 ?? 刷新觀念:你的宇宙觀、歷史觀、知識觀、資源觀、環境觀、經濟觀。
生命的元素(彩圖版) 內容簡介
如果沒有元素周期表中那些看起來并不起眼的英雄,人類將會迷失方向。我們的DNA需要磷來維持運作,視神經需要鉀來提供動力,其他的基本元素還能讓我們的生活和社會保持正常運轉。如:手機需要利用硼和鎵以控制信號和存儲信息;用銦和錫制作觸摸屏以及鋰提供電能。作者周游世界,帶我們去尋找這些元素被發現的地點,跟隨材料的生命,從如何開采、怎么利用它們,再到為何逐漸產生了既美妙又災難性的后果。每個星系、恒星和行星都由元素組成——從地球核心的鐵到沙子里的硅。但元素從何而來,又將會去哪里,它們是否會被耗盡呢?本書以提出疑問為結尾,留下回味的空間,交給讀者自己去思考:保護人類賴以生存的元素這件事,有多么緊迫。
生命的元素(彩圖版) 目錄
引言 我們所居住的這顆星球與我們之間奇妙而致命的關系
**章 元素的七天創世史
第二章 閃光的不都是金子
第三章 不會終結的鋼鐵時代
第四章 銅、鋁、鈦—從燈泡到賽博格
第五章 骨骼與混凝土中的鈣和硅
第六章 多才多藝的碳:橡膠和塑料
第七章 鉀、氮、磷:給了我們面包的元素
第八章 沒有能量的世界,一切戛然而止
第九章 B計劃
第十章 我們能讓地球消耗殆盡嗎?
生命的元素(彩圖版) 節選
第三章 不會終結的鋼鐵時代 我靜靜地躺在一直晃動的床上。明天,我將奔赴山的另一邊參加一場會議。今晚,我正被火車的運動晃得昏昏欲睡,就和前幾代人那樣。這種火車旅行讓我感覺自己像是一段漫長故事的一部分,早在我們擁有汽車和飛機前,鐵路就已經穿越鄉村,在城市之間輸送旅客和貨物。 火車和軌道都由鐵構成—這是我們文明中*重要的金屬。一方面,人類*早使用的金屬—金、銅以及由銅與錫形成的青銅合金,在多數情況下都太軟,無法取代石頭與木頭制成的工具。另一方面,鐵的應用引領了戰爭與農業的革命。只需想象一下,耕地時使用木犁和鐵犁的區別。鐵制工具讓耕地、修路、劈柴都變得更容易。在與箭頭和刀劍這樣的鐵制武器結合后,鐵這種金屬為那些比鄰居更早掌握它的人提供了巨大的優勢。 沒有鐵,就沒有呼吸的支點 然而,鐵并不只是在我們的社會中發揮著重要作用,它也是人體自身輸送系統的重要組成部分。一個成年人的身體中大約含有 4克鐵原子(足夠打出一枚中等尺寸的釘子),我們則利用身體中的鐵來完成維持生命所必需的任務。 為了生存,我需要呼吸。在我體內,所有的細胞都需要氧氣。當我呼吸之時,我的肺部會獲取氧氣,但我仍然需要某種方法將氧氣進一步輸送到我的細胞中。這就是鐵露面的地方。與黃金酷愛保留自己電子的特性不同,鐵是一種很慷慨的元素,它非常樂意送出一些電子。這在鐵和氧之間創造了一種緊密的友誼,因為氧總是渴望從其他元素中獲取額外的電子。 當血液與我肺部的空氣接觸時,氧氣會借此機會讓自己附著在鐵原子上,而這些鐵原子與我血液中的一些分子結合在一起。通過這種方式,血液將氧氣輸送到身體中更遠的位置。在我的細胞中,還有其他一些分子勒令鐵和氧氣再次分離,于是孤獨的鐵又會繼續通過血管一路抵達心臟,然后被泵回肺部以獲取新的氧氣。倘若我的血液中沒有鐵,那么無論我呼吸多少都無濟于事,因為實際上我無法利用費力吸入到肺里的任何氧氣。這也就是為什么在我向血庫捐獻了約 400毫升血液后,必須持續服用幾周鐵劑。我的身體可以很輕松地自行產生新的血液細胞,卻不能自行產生鐵。 一旦鐵向氧原子釋放電子,就需要很多能量才能讓這兩種元素再次分離。人們花了很長時間才學會如何破壞這種化學鍵,讓鐵原子取回它們的電子,這是將鐵轉化為便于制作武器和工具的金屬的必由之路。 步入鐵器時代 3500年前,當埃及法老圖坦卡蒙被下葬時,他的石棺中放置了一把鐵質的匕首。這把匕首以及全球范圍內發現的其他古代鐵器,在很長時間內都是一個巨大的謎題。畢竟,冶煉出金屬鐵以打造這些物品所需要的方法,直到一千年后才被開發出來對這個謎題的破解,超越了我們的星球:圖坦卡蒙匕首中的金屬并非來自地球。 在外太空,存在著無數大大小小的小行星,它們由含鎳的鐵構成。在那里,它們沒有暴露在水或氧氣中—這就意味著小行星中的鐵永遠都不會生銹,能夠保持光澤與金屬特性。每隔一段時間,就會有一些小行星以隕石的形式墜落,光顧地球,因而能夠被直接從地面上撿起來,再被錘成匕首或其他物件。這是我們人類使用的**批金屬鐵。所有這些早期的鐵器,很可能都是由隕鐵制成的。 地球上極少存在這樣的地方—自然條件下的鐵原子在這里不會與其他元素結合,而是以金屬的形式存在。其中一個這樣的礦床位于格陵蘭島的某個位置,很久很久以前,那里的鐵質熔巖就滲透到了地殼中。在上升的過程中,熔巖穿過了一層煤—那是幾乎完全由碳構成的史前植物的遺骸。碳*有用的性質之一,就是它比鐵更渴望釋放電子。結果,當熾熱巖漿中已經鍵合的鐵原子和氧原子與這層煤里的碳接觸時,碳設法“說服”鐵原子接受它們額外的電子。碳和氧以二氧化碳的形式噴入大氣層中,留下了一層鐵,我們人類就可以直接使用。 這里蘊含了生產金屬鐵的關鍵—也是人類能夠進入鐵器時代之前必須要找到的關鍵。我們周圍有大量的鐵(地殼中包含大約 4%的鐵),但幾乎所有的鐵都和氧結合在一起。鐵礦石可以被轉化為金屬鐵,這需要通過將其與煤混合后加熱,直到煤被點燃。隨后,在熊熊燃燒的煤中,碳與鐵礦石發生反應,釋放電子并“偷走”氧氣,然后將鐵元素以金屬的形式留在身后。 人類開始生產鐵以后,也帶動了對木材需求量的增加。當木材被置于隔絕氧氣的密閉土坑中加熱時,它就變成了可以被用來生產鐵的木炭。這往往導致當地的森林承受巨大的壓力,濫伐森林就成了一種常見而又不幸的連帶后果。如今,我們使用從地下挖出來的化石煤炭來煉鐵,因而杜絕了對伐樹的需求。從某種意義上說,煤礦在拯救世界上多數森林免于成為礦坑木炭的宿命方面,起到了舉足輕重的作用。然而,與此同時,當我們焚燒化石煤炭時,排放到大氣中的化石碳也對我們地球的升溫產生了作用。每生產一噸鐵,煤炭中的碳和鐵礦石中的氧也會產生大約半噸二氧化碳。從長遠來看,這可能對森林以及生態系統構成了比以往任何伐木活動都要更嚴重的威脅。
生命的元素(彩圖版) 作者簡介
安雅·羅因(Anja Royne):奧斯陸大學物理系研究員及講師,專門研究納米級的物理化學。2021年開始致力于研究物理與能源資源、物理與氣候變化等課題。此外,她還有自己的科學博客——物理與魅力(Fysikk og fascinasjon),分享專業的科普知識,并經常進行科普講座。
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