读科普 元素
下载了《阿西莫夫最新科学指南》，看了做点笔记：
早期希腊哲学家对于大部分问题都采取论证与推理的方法， 大约公元前 430 年， 希腊 的恩培多克勒把元素假定为土、空气、水和火 4 种。一个世纪后，亚里士多德又提出天空中含有第五种元素 —— 以太 。
中世纪的炼金术虽然陷入了骗术的泥坑，但发现了大量比金
更为重要的物质 —— 譬如硝酸、盐酸、硫酸（大约在公元 1300 年首次
被制造出来）水银、硫、盐、磷。
到了 17 世纪左右，炼金术士变成了 化学家
波义耳 ( 爱尔兰自然哲学家 ) 在《 怀疑的化学家 》（ 1661 年出版），第一次明确：元素是不能再分解成更简单物质的 一种基质 ，它能与其他的元素结合成 化合物 。
卡文迪什曾经指出，氢可以和氧结合产生水，所以水不是一种元素。后来拉瓦锡
把被认为是元素的空气分解成氧和氮。
大约公元前 450 年，德谟克利特把 物质质点叫做 原子 （意为 “ 不可分割 ” ）。他认为，不同物质是由不同的原子或不同的原子组合所组成的，并且认为，原子重新排列
可以使一种物质转变成另一种物质。考虑到这一切只是聪明的猜
测，人们不免会对他的正确判断力感到震惊。 柏拉图和亚里
士多德断然拒绝接受这些观点。
原子的概念从来没有完全被西方学者遗忘过，法国哲
学家伽桑狄的气体可以压缩和膨胀的实验，显示出气体必定是由
分布很广的质点所组成。这个观点影响了波义耳，并使波义耳和
牛顿成为原子论者。
1799 年，法国化学家普鲁斯特证明，无论怎样制备碳酸铜，其所含铜、碳和氧的重量比例都是整数比，为 5:4:1 。
英国化学家道尔顿在 1803 年提出 原子论
根据道尔顿的学说，每个元素都由一种特别的原子所构成。而且一种元
素之所以不同于另外一种元素，是由于它们的原子性质不同，原
子间的基本物理差异是它们的重量不同，
意大利化学家阿伏伽德罗将原子论应用在气体上，以证明
等体积的气体（不论它的性质是什么）是由等数目的质点所组成，
这就是 阿伏伽德罗假说 。
先称量从化合物中分离出来的每个元素的重量，再根据各种元素的化学性质来推测，就可能得到原子的相对重量。
瑞典的化学家贝采利乌斯。 1828 年，他根据两种标准发表了一个原子量的表，这两个标
准是先任意地假定氧的原子量为 100 和氢的原子量为 1 。
在整个 19 世纪，没有直接的证据可以证明原子和分子是确实存在的而不是抽象的东西。
1827 年苏格兰植物学家布朗注意到悬浮在水面上的花粉粒
会不规则地轻轻移动，以为这是由于藏在花粉粒中的小生命的缘
故，但是大小完全相同的染料质点也显示同样的运动。 1863 年，他首先指出移动是由于周围水分子以不同的力撞击质点。小质 点的杂乱运动几乎成了水和一般物质的 颗粒性 的可见证据。
爱因斯坦对布朗运动作了理论分析，并且指出如何根据染料
颗粒轻微移动的程度来计算分子的大小。
美国的物理学家克鲁在 1970 年报导，已借助扫描电子显微镜观察到铀和钍的单个原子。
1869 年，俄国化学家门捷列夫提出了元素 周期表
1895 年伦琴发现了 X 射线
（伦琴，德国物理学家。1901年，首届诺贝尔奖颁发，伦琴获得诺贝尔物理学奖。）
提出 放射性 这一术语以描述铀元素的放射能力的是居里夫人。 居里夫人在 1903 年把她的研究写成提要，作为博士论文。这也许是科学史上最重要的一份博士论文
很快其他的科学家也陆续有许多重要的发现。从放射性物质
发射出来具有穿透力的辐射线，比 X 射线更具有穿透力，而且能
量更高；现在它们被称为 γ （伽玛） 射线 。另外，放射性元素也被发
现会放射其他种类的辐射，而这些辐射导致后来发现原子内部的
结构。值得注意的是放射性元素在发出射线的过程中会转变为另一种元
素 —— 后来叫做 嬗变 。
1938 年，意大利人费密因为研究中子轰击而获得诺贝尔物理学奖。
1897 年，物理学家 J. J. 汤姆孙证实了阴极射线也会被电荷影
响而偏转，。然而这些阴极 “ 粒子 ” 是什么呢？
那时候惟一知道的带负电的粒子是原子的负离子。实验证明，阴
极射线粒子不可能是这种离子，因为它们受电磁场的偏转如此强，
所以它们必然具有难以想象的高电荷，要不就是非常轻的粒子，质
量不到氢原子的 1/1000 。 因此这些阴极射线粒子被认为是电
的基本粒子。它们被称为 电子 。电子的发现立刻联想到电子可能是原子的亚粒子。
J. J. 汤姆孙由于确定了电子的存在，因而获得了 1906
年的诺贝尔物理学奖。
从原子放出电子，需要少量的能量。相反地，当电子填入原子
中的空位时，它也一定会放出相等的能量（自然界通常是对称的，
尤其在考虑能量时）。此能量会以电磁辐射的形式放出来。
英国物理学家莫塞莱发现周期表每个后继的元素似乎都把电子
束缚得比前一个紧 —— 换句话说，每个后继元素其内部具有较高
的正电荷。
描述周期表的最简单方式是定第一个元素氢具有 1 个单位的正电荷和 1 个电子；
类推一直到铀，它有 92 个正电荷及 92 个电子。
这样一来，元素的原子序数原来是在它们的完整原子中的电子数目。
进一步研究表明，给定元素的电子辐射放射二、三、四或更多个不同波长的辐射。
科学家们推断出电子排列在围绕带正电的原子核的壳层里。最内层的电子束缚得最紧，移走它们需要最多的能量。电子落到此层会放出最高能量辐射。
在 1925 年，奥地利物理学家泡利提出他的 不相容原理 ，它正
好解释电子怎样分布在每个壳层内。由于这项工作，泡利在 1945 年获得
了诺贝尔物理学奖。
