試評(píng)《化學(xué)元素綜論》

施開(kāi)良

(中山大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 廣東廣州510275)

科學(xué)出版社近期出版了由北京大學(xué)周公度、葉憲曾和吳念祖3位教授編著的《化學(xué)元素綜論》一書(shū)，該書(shū)定位為手冊(cè)型化學(xué)元素知識(shí)參考書(shū)，可供高?；瘜W(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)師生、中學(xué)化學(xué)教師以及有關(guān)科技工作者參考使用。

全書(shū)分為3個(gè)部分。第1部分:化學(xué)元素分論。這是本書(shū)的主要內(nèi)容。作者對(duì)元素周期表中118個(gè)化學(xué)元素逐個(gè)從歷史、存在情況及制備、化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、主要同位素及核性質(zhì)、生物學(xué)作用、特性和應(yīng)用等7個(gè)欄目進(jìn)行介紹。第2部分:化學(xué)元素綜合數(shù)據(jù)表。作者從近期出版的手冊(cè)和文獻(xiàn)中，收集了大量“準(zhǔn)確、可靠、新穎的數(shù)據(jù)”，設(shè)計(jì)了18個(gè)與化學(xué)元素存在情況、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)有關(guān)的數(shù)據(jù)表，顯示了手冊(cè)型參考書(shū)的特點(diǎn)。第3部分:化學(xué)元素周期表。作者系統(tǒng)地介紹了元素周期表發(fā)展的歷史，展示了多種不同形式的元素周期表，并討論了原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)系，使讀者了解化學(xué)元素之間的聯(lián)系，全面地了解和預(yù)見(jiàn)元素的各種性質(zhì)。作者經(jīng)過(guò)深思熟慮，向讀者推薦了一種符合國(guó)情且較為實(shí)用的豎式化學(xué)元素周期表。

讀完本書(shū)，深思良久，對(duì)該書(shū)提出下面3點(diǎn)看法。

(1)編寫(xiě)思路清晰、有新意、有特色。

包含118個(gè)化學(xué)元素的手冊(cè)型參考書(shū)不好寫(xiě)，容易寫(xiě)成流水帳式的數(shù)據(jù)資料堆積，這樣的書(shū)讀起來(lái)枯燥無(wú)味，但在需要時(shí)查查數(shù)據(jù)還是有用的。然而本書(shū)作者的編寫(xiě)思路是怎樣的呢?我們可從書(shū)中3部分內(nèi)容來(lái)具體分析。

首先，在第1部分中介紹每個(gè)化學(xué)元素時(shí)都有“化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)”一欄，結(jié)構(gòu)包含原子結(jié)構(gòu)和單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)，指出了該化學(xué)元素原子的基態(tài)電子組態(tài)以及在不同條件下各種同素異構(gòu)體的晶體結(jié)構(gòu)。眾所周知，元素的性質(zhì)(化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì))與其結(jié)構(gòu)(原子結(jié)構(gòu)和單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu))有關(guān)，即結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。第2部分，作者設(shè)計(jì)了18個(gè)化學(xué)元素?cái)?shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)反映化學(xué)元素的性質(zhì)。這部分的亮點(diǎn)是第13個(gè)表:單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。作者根據(jù)實(shí)際情況，從原來(lái)A1型至A20型20種結(jié)構(gòu)型式中刪去了 A18型，增加了 A3'型(雙六方密堆積)、A3″型(α-Sm 型最密堆積)、A4'型(六方金剛石)和 A9'型(三方石墨)，因此書(shū)中的表Ⅱ.13共列出了23種結(jié)構(gòu)型式，并都配有結(jié)構(gòu)圖。這樣就比較完整地列出元素單質(zhì)在不同條件下的各種同素異構(gòu)體的晶體結(jié)構(gòu)，也隱示了結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有關(guān)。第3部分介紹化學(xué)元素周期表，作者仍舊強(qiáng)調(diào)了結(jié)構(gòu)。用原子結(jié)構(gòu)理論來(lái)討論元素周期表，讓讀者認(rèn)識(shí)元素周期律的理論基礎(chǔ)，了解化學(xué)元素性質(zhì)隨質(zhì)子數(shù)增加呈周期性變化源自元素的原子電子層結(jié)構(gòu)。從上面的分析，初步可以看出作者編寫(xiě)本書(shū)的思路是結(jié)構(gòu)與性質(zhì)并重。

其次，第1部分內(nèi)容中設(shè)置“生物學(xué)作用”及“特性和應(yīng)用”兩個(gè)欄目也是本書(shū)的亮點(diǎn)。這兩個(gè)欄目闡述的內(nèi)容實(shí)屬化學(xué)元素的應(yīng)用。如果說(shuō)前5個(gè)欄目介紹的是化學(xué)元素的“死”知識(shí)，那么后兩個(gè)欄目介紹的則是不斷發(fā)展的“活”知識(shí)，用作者的話說(shuō)就是“后兩方面為探討元素的內(nèi)涵和相關(guān)知識(shí)提供了廣闊的空間”。作者在化學(xué)元素應(yīng)用方面用了較多的篇幅，并強(qiáng)調(diào)應(yīng)用是根據(jù)化學(xué)元素的特性來(lái)開(kāi)發(fā)的。通觀全書(shū)，“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)并重”、“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”、“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—應(yīng)用”構(gòu)成了作者編寫(xiě)本書(shū)的思路，這樣的編寫(xiě)思路應(yīng)該說(shuō)是有新意、有特色的。

(2)揭示了化學(xué)元素知識(shí)在自然科學(xué)中的地位和作用。

上世紀(jì)50年代，中學(xué)生信奉“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下也不怕”，報(bào)考化學(xué)專(zhuān)業(yè)的中學(xué)生大有人在?？傻搅?0年代，北京有中學(xué)生問(wèn)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者英國(guó)化學(xué)家克羅托教授:“人們都說(shuō)21世紀(jì)是生命科學(xué)和信息科學(xué)世紀(jì)，您能否告訴我化學(xué)有什么用，我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)化學(xué)呢?”克羅托回答說(shuō)“正是因?yàn)?1世紀(jì)是生命科學(xué)和信息科學(xué)世紀(jì)，所以化學(xué)才更為重要?！?/p>

化學(xué)為什么更重要呢?因?yàn)槭澜缡俏镔|(zhì)的，物質(zhì)是由化學(xué)元素原子之間通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合形成的，化學(xué)元素是組成物質(zhì)世界的基本要素。作者在本書(shū)中設(shè)計(jì)了“生物學(xué)作用”和“特性和應(yīng)用”兩個(gè)欄目，前者反映化學(xué)元素在生物體中的作用，如人體中至少含有37種化學(xué)元素，其中25種是生命必需的元素。科學(xué)家們對(duì)人體中30多種化學(xué)元素開(kāi)展的大量研究，促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展，迎來(lái)了生命科學(xué)世紀(jì)。后者則更廣泛了，化學(xué)元素應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)藥、衛(wèi)生、交通、能源、環(huán)境、材料以及正在蓬勃發(fā)展的一切高科技領(lǐng)域，促進(jìn)了信息科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展。正如作者在本書(shū)前言中指出的:“化學(xué)元素知識(shí)對(duì)自然科學(xué)各學(xué)科具有基礎(chǔ)性、廣泛應(yīng)用性和發(fā)展創(chuàng)新性的作用”。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不懈的勤奮工作，科學(xué)家應(yīng)用化學(xué)元素開(kāi)發(fā)出約7千萬(wàn)種化學(xué)物質(zhì)，為21世紀(jì)人類(lèi)文明社會(huì)提供了強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ)。

(3)客觀地撰寫(xiě)化學(xué)元素周期表的發(fā)展歷史并提出豎式元素周期表。

讀完本書(shū)第3部分，有以下兩點(diǎn)感想:

首先，在我入大學(xué)時(shí)正是“一邊倒”全面學(xué)習(xí)蘇聯(lián)的時(shí)候，化學(xué)專(zhuān)業(yè)的教材都是從蘇聯(lián)引進(jìn)的。大一的無(wú)機(jī)化學(xué)用的是涅克拉索夫編寫(xiě)的《無(wú)機(jī)化學(xué)教程》，書(shū)里告訴我們是門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律。本書(shū)作者能夠比較客觀地闡述化學(xué)元素周期律的發(fā)展歷史。在科學(xué)發(fā)展進(jìn)程中，對(duì)原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的認(rèn)識(shí)不斷深入提高，與門(mén)捷列夫同時(shí)期還有一些科學(xué)家也在研究元素周期律問(wèn)題，如1862年法國(guó)尚古爾多、1864年英國(guó)歐德林和德國(guó)邁耶爾都先后提出了元素周期表。邁耶爾更在1868年和1870年提出第2張和第3張?jiān)刂芷诒怼Ｒ虼俗髡咴跁?shū)中說(shuō):“邁耶爾獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了元素周期律”。對(duì)于1869年俄國(guó)門(mén)捷列夫提出元素周期律和元素周期表，本書(shū)作者也給以充分肯定。這樣撰寫(xiě)體現(xiàn)了作者尊重事實(shí)、尊重歷史、實(shí)事求是的科學(xué)精神。

其次，我國(guó)的中學(xué)化學(xué)教材和大一無(wú)機(jī)化學(xué)教材，都會(huì)在最后一頁(yè)附上一張經(jīng)過(guò)折迭的元素周期表。打開(kāi)周期表，教材好像長(zhǎng)出了尾巴，半個(gè)多世紀(jì)來(lái)，尾巴始終保留著。近來(lái)中學(xué)化學(xué)教育經(jīng)過(guò)改革，設(shè)置2個(gè)必修模塊和6個(gè)選修模塊，但是教材后面的尾巴沒(méi)有割掉。翻開(kāi)《化學(xué)元素綜論》一書(shū)的封面，呈現(xiàn)出一張精美的豎式元素周期表，這是作者精心設(shè)計(jì)并向讀者推薦的符合國(guó)情且較為實(shí)用的元素周期表。它的優(yōu)點(diǎn)在書(shū)中都談了，這里不再?gòu)?fù)述?！痘瘜W(xué)元素綜論》將成為我國(guó)第一本割掉書(shū)后折疊式元素周期表尾巴的書(shū)。

綜上所述，《化學(xué)元素綜論》是一本有新意、有特色、頗有參考價(jià)值的參考書(shū)。尤其是對(duì)中學(xué)教師群體而言，一冊(cè)在手，供備課時(shí)翻閱大有裨益。高校大一學(xué)生學(xué)習(xí)元素化學(xué)，教師可以不必系統(tǒng)地講授，可以充分利用本書(shū)的資料，按照“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—應(yīng)用”的思路，組織學(xué)生開(kāi)展研究式、討論式教學(xué)，相信教學(xué)效果會(huì)更好。