具体描述
Written by one of the founders of gas-chromotagraphic methods in radiochemistry, this book attempts a genuine first. It is a discussion of the state of art of heavy element inorganic radiochemistry. It aims to be a real addition to the understanding of this crucial topic. Written as much for newcomers to the field as experts, its goal is also to stimulate wider use of the advantageous gas phase techniques for common elements.
物质世界的深层探索：从元素周期表到宇宙起源的化学之旅 图书名称：《物质世界的深层探索：从元素周期表到宇宙起源的化学之旅》 图书简介： 本书旨在带领读者踏上一段跨越化学、物理学、地质学乃至天文学的宏大旅程，深入探究物质世界的本源、演化及其在宇宙中的地位。我们聚焦于元素——构成万物的基本砖块——的性质、行为及其在自然界中的深刻影响，尤其关注那些在传统化学领域中常被边缘化的、却对理解极端环境和宇宙过程至关重要的元素群体。 本书的叙事结构围绕“周期性规律的普适性与例外性”展开，通过详尽的实例和前沿的理论探讨，力求揭示元素周期表背后的深刻物理学原理，并将其与地球形成、生命起源以及恒星演化等宏大课题联系起来。 第一部分：元素本源与周期律的精妙结构 本部分首先回归化学的基础，但视角更为宏大。我们详细剖析了原子核的结构——质子、中子的组成、壳层模型（包括相对论效应的初步引入）如何决定了元素的化学行为和稳定性。重点讨论了元素周期表的设计原理，并深入探究了同位素的概念及其在自然界中的分布规律。 我们不仅仅停留在描述元素的宏观性质（如熔点、密度、氧化态），而是深入到电子构型对反应活性的决定性影响。例如，为何惰性气体如此稳定？为何过渡金属的d轨道电子能产生如此多样的颜色和磁性？我们会用量子力学的基本图像来解释这些现象。 特别地，本部分会详细考察元素周期表中“断裂点”的意义。例如，稀土元素（镧系和锕系元素）的电子排布异乎寻常的相似性及其对材料科学的深远影响。我们探讨了如何通过精确控制外部条件（如压力和温度），人为地“扭曲”或“优化”这些元素的传统性质，以实现特定功能。 第二部分：极端环境下的化学：挑战经典定论 化学的魅力往往体现在极端条件下的反常行为。本书的第二部分将目光投向了地球深处、高能物理实验以及其他星球的环境，探究在超出寻常大气压力和温度范围时，元素及其化合物会展现出何种惊人的特性。 我们将重点分析高压化学。在数百万个大气压下，原本活泼的物质可能变得惰性，而一些非金属元素可能会转化为具有金属特性的结构。例如，氢在高压下是否真的能成为超导的金属态？我们考察了地球内部矿物相变背后的化学驱动力，以及这些变化如何影响地幔对流和板块构造。 另一个核心议题是低温和太空环境下的化学。在绝对零度附近，分子和原子如何冻结和反应？在星际分子云中，那些看似不可能的分子（如复杂有机分子）是如何通过低温表面的催化作用形成的？我们讨论了冰封的卫星（如木卫二或土卫二）表面冰壳下可能存在的化学反应和潜在的生命化学前体。 第三部分：核与衰变：时间之箭的化学体现 元素不仅仅是静止的物质，它们是时间演化的产物。本部分深入探讨了原子核的稳定性、放射性衰变的基本机制（α、β、γ衰变）及其在地球化学循环中的作用。我们详细阐述了如何利用放射性同位素测年法来重建地球和太阳系的年龄。 我们着重讨论了核异构体和同质异能素的概念，以及如何利用它们来理解核内部的能量状态。更重要的是，本书将核衰变视为一种极端的化学过程，它改变了元素的身份，驱动了地球内部的热源，并塑造了自然界中元素的最终丰度分布。 此外，我们会花大量篇幅探讨宇宙核合成的化学路径。恒星内部（从主序星到超新星爆发）通过不同的核聚变和捕获过程，制造出比氢和氦重的元素。我们梳理了s过程（慢速中子捕获）和r过程（快速中子捕获）的化学模型，解释了为什么某些元素（如金、铂）在宇宙中如此稀有，而另一些（如铁）却极其丰富。 第四部分：人造元素与未来化学的疆界 本书的最后一部分将目光转向人类的创造力——人工合成的超重元素。我们回顾了核反应堆和粒子加速器如何被用作“化学熔炉”，来合成那些在自然界中寿命极短的元素。 详细分析了超重元素的合成挑战，特别是如何克服库仑势垒，以及这些元素的化学性质预测：随着原子序数增加，相对论效应（如电子的质量增加和轨道收缩）如何开始主导化学行为，使得这些“超级重”的原子可能不再遵循它们在周期表上“前辈”的化学规律。我们探讨了“稳定岛”的理论预测及其对下一代核物理实验的指导意义。 结论：化学的统一性与无限可能 在总结部分，我们将重新审视本书所涵盖的各种极端化学现象，强调尽管环境和能量尺度千差万别，但支配这些现象的底层物理定律是统一的。从最轻的元素到尚未发现的超重元素，从宇宙的诞生到地球内部的循环，化学——即物质如何组织和转化——始终是理解我们所处世界的最基本工具。本书旨在激发读者超越传统的试剂和烧杯视角，将化学视为一门研究宇宙基本秩序的宏大学科。
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