週期表上的魔術師：92個化學元素變變變

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★ 2011年倫敦「學校圖書館協會優秀圖書獎」
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推薦文
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...

◎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
鹽
白醋

步 步驟1：把白醋倒入碗中，要能蓋過硬幣。
步 步驟2：加入一些鹽。
步 步驟3：把硬幣丟入碗中，靜待十分鐘。
步 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！
（註1）
如果你找不到氫和氧，也可以用水來代替！

（註2）
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。

（註3）
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。

◎如何搞出錢來？！
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