试评《化学元素综论》

施开良

(中山大学化学与化工学院 广东广州510275)

科学出版社近期出版了由北京大学周公度、叶宪曾和吴念祖3位教授编著的《化学元素综论》一书，该书定位为手册型化学元素知识参考书，可供高校化学类专业师生、中学化学教师以及有关科技工作者参考使用。

全书分为3个部分。第1部分:化学元素分论。这是本书的主要内容。作者对元素周期表中118个化学元素逐个从历史、存在情况及制备、化学性质和结构、物理性质、主要同位素及核性质、生物学作用、特性和应用等7个栏目进行介绍。第2部分:化学元素综合数据表。作者从近期出版的手册和文献中，收集了大量“准确、可靠、新颖的数据”，设计了18个与化学元素存在情况、性质、结构有关的数据表，显示了手册型参考书的特点。第3部分:化学元素周期表。作者系统地介绍了元素周期表发展的历史，展示了多种不同形式的元素周期表，并讨论了原子结构与元素周期表的关系，使读者了解化学元素之间的联系，全面地了解和预见元素的各种性质。作者经过深思熟虑，向读者推荐了一种符合国情且较为实用的竖式化学元素周期表。

读完本书，深思良久，对该书提出下面3点看法。

(1)编写思路清晰、有新意、有特色。

包含118个化学元素的手册型参考书不好写，容易写成流水帐式的数据资料堆积，这样的书读起来枯燥无味，但在需要时查查数据还是有用的。然而本书作者的编写思路是怎样的呢?我们可从书中3部分内容来具体分析。

首先，在第1部分中介绍每个化学元素时都有“化学性质和结构”一栏，结构包含原子结构和单质晶体结构，指出了该化学元素原子的基态电子组态以及在不同条件下各种同素异构体的晶体结构。众所周知，元素的性质(化学性质和物理性质)与其结构(原子结构和单质晶体结构)有关，即结构决定性质，性质反映结构。第2部分，作者设计了18个化学元素数据表，数据反映化学元素的性质。这部分的亮点是第13个表:单质的晶体结构。作者根据实际情况，从原来A1型至A20型20种结构型式中删去了 A18型，增加了 A3'型(双六方密堆积)、A3″型(α-Sm 型最密堆积)、A4'型(六方金刚石)和 A9'型(三方石墨)，因此书中的表Ⅱ.13共列出了23种结构型式，并都配有结构图。这样就比较完整地列出元素单质在不同条件下的各种同素异构体的晶体结构，也隐示了结构与性质有关。第3部分介绍化学元素周期表，作者仍旧强调了结构。用原子结构理论来讨论元素周期表，让读者认识元素周期律的理论基础，了解化学元素性质随质子数增加呈周期性变化源自元素的原子电子层结构。从上面的分析，初步可以看出作者编写本书的思路是结构与性质并重。

其次，第1部分内容中设置“生物学作用”及“特性和应用”两个栏目也是本书的亮点。这两个栏目阐述的内容实属化学元素的应用。如果说前5个栏目介绍的是化学元素的“死”知识，那么后两个栏目介绍的则是不断发展的“活”知识，用作者的话说就是“后两方面为探讨元素的内涵和相关知识提供了广阔的空间”。作者在化学元素应用方面用了较多的篇幅，并强调应用是根据化学元素的特性来开发的。通观全书，“结构与性质并重”、“结构决定性质，性质反映结构”、“结构—性质—应用”构成了作者编写本书的思路，这样的编写思路应该说是有新意、有特色的。

(2)揭示了化学元素知识在自然科学中的地位和作用。

上世纪50年代，中学生信奉“学好数理化，走遍天下也不怕”，报考化学专业的中学生大有人在。可到了90年代，北京有中学生问诺贝尔化学奖获得者英国化学家克罗托教授:“人们都说21世纪是生命科学和信息科学世纪，您能否告诉我化学有什么用，我们为什么要学习化学呢?”克罗托回答说“正是因为21世纪是生命科学和信息科学世纪，所以化学才更为重要。”

化学为什么更重要呢?因为世界是物质的，物质是由化学元素原子之间通过化学键结合形成的，化学元素是组成物质世界的基本要素。作者在本书中设计了“生物学作用”和“特性和应用”两个栏目，前者反映化学元素在生物体中的作用，如人体中至少含有37种化学元素，其中25种是生命必需的元素。科学家们对人体中30多种化学元素开展的大量研究，促进了生命科学的发展，迎来了生命科学世纪。后者则更广泛了，化学元素应用于工业、农业、国防、医药、卫生、交通、能源、环境、材料以及正在蓬勃发展的一切高科技领域，促进了信息科学、材料科学、环境科学、能源科学等学科的发展。正如作者在本书前言中指出的:“化学元素知识对自然科学各学科具有基础性、广泛应用性和发展创新性的作用”。经过长期不懈的勤奋工作，科学家应用化学元素开发出约7千万种化学物质，为21世纪人类文明社会提供了强大的物质基础。

(3)客观地撰写化学元素周期表的发展历史并提出竖式元素周期表。

读完本书第3部分，有以下两点感想:

首先，在我入大学时正是“一边倒”全面学习苏联的时候，化学专业的教材都是从苏联引进的。大一的无机化学用的是涅克拉索夫编写的《无机化学教程》，书里告诉我们是门捷列夫发现了元素周期律。本书作者能够比较客观地阐述化学元素周期律的发展历史。在科学发展进程中，对原子结构和元素性质的认识不断深入提高，与门捷列夫同时期还有一些科学家也在研究元素周期律问题，如1862年法国尚古尔多、1864年英国欧德林和德国迈耶尔都先后提出了元素周期表。迈耶尔更在1868年和1870年提出第2张和第3张元素周期表。因此作者在书中说:“迈耶尔独立地发现了元素周期律”。对于1869年俄国门捷列夫提出元素周期律和元素周期表，本书作者也给以充分肯定。这样撰写体现了作者尊重事实、尊重历史、实事求是的科学精神。

其次，我国的中学化学教材和大一无机化学教材，都会在最后一页附上一张经过折迭的元素周期表。打开周期表，教材好像长出了尾巴，半个多世纪来，尾巴始终保留着。近来中学化学教育经过改革，设置2个必修模块和6个选修模块，但是教材后面的尾巴没有割掉。翻开《化学元素综论》一书的封面，呈现出一张精美的竖式元素周期表，这是作者精心设计并向读者推荐的符合国情且较为实用的元素周期表。它的优点在书中都谈了，这里不再复述。《化学元素综论》将成为我国第一本割掉书后折叠式元素周期表尾巴的书。

综上所述，《化学元素综论》是一本有新意、有特色、颇有参考价值的参考书。尤其是对中学教师群体而言，一册在手，供备课时翻阅大有裨益。高校大一学生学习元素化学，教师可以不必系统地讲授，可以充分利用本书的资料，按照“结构—性质—应用”的思路，组织学生开展研究式、讨论式教学，相信教学效果会更好。