本书导读

元素的有趣之处在于不同的元素有着不同的原子结构，不同的结构赋予了元素不同的性质。在区别不同元素的时候，化学家和物理学家会采取不同的办法：化学家会关注这些元素在化学反应中表现出来的性质，而物理学家则更看重与这个元素的原子结构相关的一些数据。这些数据对于区分、描述每种元素十分重要，我在展示每种元素的时候会为其设置一张“名片”，记录它们的一些较为常见、用途比较广泛的信息。

元素序号：即原子序数，是该元素在元素周期表中的序号。它等于该元素的核电荷数，即原子核里的质子数或基态原子的核外电子数。例如，钛（Ti）的原子序数是22，它的核电荷数就是22。

相对原子质量：也称为原子量，是指单一原子的质量，其单位为原子质量单位（u），大小等于碳-12原子质量的1/12。由于电子的质量极小，而且质子和中子的质量相近，因此原子质量单位可以看作质子或中子的质量，一种元素的原子量可以近似看作其质子数和中子数的总和。但是，在大多数情况下，一种元素的原子量并不是一个整数，这是因为这个“单一的原子的质量”取自该元素的“典型样本”，它往往是由多种具有不同质量的核素按照比例混合而成的（不同的取样地点也会导致不同的比例）。因此，该元素的原子量就不再是整数了。例如，钛的原子量为47.867，它是由质量数从46到50的钛原子按照一定比例后混合得到的。

密度：这是一个非常理想的数据，是指绝对纯净的元素样本的完美单晶在1物质单位体积下的质量，在宏观层面上由于诸多原因而无法得到。固体和液体密度的常用单位为克/厘米3（g/cm3），气体则是克/升（g/L）。

熔点、沸点：分别指在1标准大气压下，一种晶体由固态转变为液态和由液态转变为气态的温度，常用单位为摄氏度（℃）。例如，在1标准大气压下，钛在1670摄氏度时会熔化变成液体，在3287摄氏度时会汽化变成气体。

原子半径：通常指原子的大小，它并不是一个精确的物理量，因为在不同环境、不同定义下， 它有着不同的数值（对于不同的元素使用不同的定义是更为科学的做法）。人们通常认为原子近似于一个球体，大小为30~300皮米（pm，即10-12m）。本书统一引用通过理论计算得到的数据。

原子发射光谱：由于每种元素都具有独特的电子构型，当原子接收外来能量时，电子会被激发并再次回到基态，从而发射出具有特征波长的光线。相应的图示展示了对应元素发射的谱线。

位置导览图：标明了该元素在元素周期表中的位置。你可以通过该元素和附近元素在周期表中的位置，发现它们的一些性质呈规律性的变化。

晶体结构：描述晶体内部的粒子规则排列的最基本的结构特征。我会在附录中对这个概念进行更深入的解释。

关于本书中展示的样品，除了它们的照片以外，还有一些文字来描述或者解释说明这些样品，例如它们的外观是如何形成的。对于一些显微摄影照片，我还会标记显微照片的实际宽度。希望这些说明能够帮助你更好地欣赏本书中展示的样品。现在，让我们开始这场视觉的盛宴吧。

元素序号符号：

(22) Ti

相对原子质量：

47.867

密度：

4.507 g/cm3

熔点：

1670 ℃

沸点：

3287 ℃

原子半径：

176 pm