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內容簡介

從碳的微觀角度看世界,
人類史是一場碳元素爭奪戰!

面對全球暖化,一場全新碳戰爭爆發了,
掌握勝利關鍵,必須要認識碳!

  「元素之王」推動了歷史!
  .1960諾貝爾化學獎―碳-14定年法
  .2000諾貝爾化學獎―導電有機高分子
  .2016諾貝爾化學獎―分子機器
  .奈米碳管的發現,揭開奈米科技時代!

  碳元素如何帶領人類世界大躍進
  ★煤炭與鑽石竟然都是碳?!憑什麼鑽石就可以擄獲人心?
  ★美容界的新寵兒―富勒烯有什麼神奇魔法,讓愛美人士暱稱它為「美容界的鑽石成分」?
  ★你聽過「太陽能罐頭」嗎?沒有它,這個世界將不會存在!
  ★合成藥物拯救人類!與疾病奮鬥的神隊友,想要戰勝病魔怎麼可以不認識它!
  ★氣後變遷超乎你我想像,我們能拿地球暖化的始作俑者―二氧化碳怎麼辦?
  ★煤炭、石油、天然氣的開發,是打造未來城市的推手,還是將生物推向滅絕的元凶?

  「元素之王」碳是宇宙中第四多的元素,但地球含量甚至擠不進前15名,這樣排名落後的碳存量,卻因優異的原子鍵結力,形成無以計數的分子,以各種型態充斥於生活周遭。碳元素不僅構成地球上各種生命體,也形成維持生命的食物、對抗疾病的藥品,甚至還化身成為毒害性命的「暗殺者」!

  人類的生活跟碳元素所建立的龐大王國有著千絲萬縷的關係,到底還有什麼是碳元素做不到的!?當你愈認識碳,愈會發現其渺小存在成就了世界的偉大!

名人推薦

  臺灣大學化學系名譽教授 陳竹亭教授審訂
 

作者介紹

作者簡介

齋藤勝裕


  1945年生,1974年修畢東北大學研究所理學研究科博士課程。現任名古屋工業大學榮譽教授,理學博士。專業領域為有機化學、物理化學、光化學、超分子化學。《3小時讀通有機化學》(世茂出版)在日本已經12刷,暢銷48,000本。其他著作還有《骯髒的化學》、《料理的科學》、《毒的科學》、《不為人所知的鐵科學》、《3小時讀通元素118》、《認識放射線的基礎知識》、《認識有害物質100問》、《神奇的金屬》、《神奇的稀有金屬》(以上Science i新書)、《3小時讀通週期表!改訂版》、《3小時讀通無機化學》(以上世茂)、《恐怖有毒物質就在你身邊》(瑞昇)、《是毒還是藥:醫生沒說的毒與藥的祕密》(遠足文化)等。

譯者簡介

衛宮紘


  清華大學原子科學院學士班畢。現為自由譯者。譯作有《上司完全使用手冊》(東販)、《超慢跑入門》(商周)、《男人懂了這些更成功》(潮客風)、《世界第一簡單電力系統》(世茂)……等。賜教信箱:emiyahiro@hotmail.com.tw

 
 

目錄



結構式的基本認識

第Ⅰ部 榮耀的碳元素王國
第1章 碳元素的構造與特性
1-1 地球的「碳元素王國」
1-2 「碳元素王國」的「國民」是怎麼誕生的?
1-3 形成「碳王國國民」的「鍵結」
1-4 生命體不可欠缺的碳
1-5 擴大發展的「碳元素王國」

第2章 碳元素的美麗結構
2-1 碳是美麗的國王
2-2 人造鑽石
2-3 集結「對稱之美」的「富勒烯」
2-4 魔鏡映出的「光學異構物」
2-5 如同「魔王迷宮」擁有複雜美麗結構的有機化合物

第Ⅱ部 支配生命體的碳元素王國
第3章 形成生命體的碳元素
3-1 與太陽合作進行「光合作用」
3-2 碳水化合物是太陽能的「罐頭」
3-3 生命體不可欠缺的「油脂」
3-4 蛋白質是「生命體的本質」
3-5 「微量物質」演奏生命之歌

第4章 拯救人類的碳元素「藥物」
4-1 拯救生命的大自然恩寵「天然藥物」
4-2 人類智慧的結晶「合成藥物」
4-3 人類的朋友「咖啡因」「乙醇」
4-4 香味和氣味的真面目是有機化合物

第5章 讓人痛苦的碳元素王國死神─「有毒物質」
5-1 「有毒物質」的基礎知識
5-2 碳元素王國的「暗殺者」
5-3 毀滅人心的碳元素王國「麻煩人物」
5-4 人類所製造的瘋狂「化學武器」
5-5 擾亂自然環境的「頭痛人物」

第Ⅲ部 開拓未來的碳元素王國
第6章 碳元素的新材料
6-1 20世紀的新材料「塑膠」「尼龍」
6-2 「酚醛樹脂」加熱也不會「軟化」
6-3 從眼鏡布到民航客機使用的新纖維、複合材料
6-4 具有特殊功能令人驚豔的塑膠

第7章 供應能量的碳元素
7-1 生質能來自生物體
7-2 化石燃料的能量:煤、石油、天然氣
7-3 備受矚目的「新」化石燃料
7-4 威力驚人的有機化合物「炸藥」
7-5 利用太陽光能的「有機太陽能電池」

第8章 超乎想像的碳元素王國
8-1 分子聚集而成的「超分子」
8-2 整齊排列的有機「液晶分子」
8-3 自發性移動的「超分子」
8-4 碳元素王國的「單分子汽車」

結尾
索引

 
 



  歡迎各位讀者來到「碳元素王國」,誠摯歡迎大家。各位即將蒞臨的碳元素王國,是一個以碳原子為「國王」的龐大王國。碳原子是構成地球上各種動植物等生物的主要元素,除了地球上,碳原子也廣泛分布於整個宇宙。

  碳原子誕生於距今138億年前的宇宙大爆炸、宇宙大霹靂(Big Bang)之後,大爆炸產生的氫原子聚集形成高溫、高壓的恆星,高溫、高壓使氫原子核融合,碳原子繼而誕生。換言之,恆星是碳原子的誕生之地。

  碳原子僅有「1毫米的千萬分之一」大小,形狀為圓團雲氣。由6個電子組成雲霧般的電子雲,電子雲的中心存在體積小、密度高的原子核。碳原子藉由這6個電子,與碳或者其他元素鍵結成各種分子。這些含有碳原子的有機分子「國民」,建立起碳元素王國。

  碳王國的活躍與發展令人驚豔,不僅構成地球上各種生命體,也形成維持生命的食物、對抗疾病的醫藥品、豐富日常生活的材料,以及支撐產業的能源。因此可以說,人類是與自然界中碳元素王國的國民,一同攜手合作生存下來的。

  20世紀初,美國一位年輕化學家華萊士‧卡羅瑟斯(Wallace Carothers)發明了人造聚合物(塑膠)尼龍。尼龍不存在於自然界,是人類製造出來的新材料。

  到了現在,塑膠已經成為人類生活中不可欠缺的物質。現代的碳化合物可比鐵還要輕盈、堅韌,擁有更好的導電性,甚至可以利用有機化合物製成電池、利用碳纖維製成最先進的飛機,展現出凌駕於鐵之上的性能。

  人類的歷史概分為石器時代、青銅器時代、鐵器時代,現代被認為是西元前10世紀左右開始的「鐵器時代的延伸」。然而,真是如此嗎?說「現代是鐵器時代」妥當嗎?說現代是進入碳元素構成的碳器時代,豈不是更貼切嗎?

  本書將會帶領大家,輕鬆遊遍碳元素王國的各個角落。讀完本書後,各位讀者肯定會為碳元素王國深奧、自由變換的靈活性與運用性,以及未來的發展性感到驚豔。

齋藤勝裕
 

詳細資料

  • ISBN:9789865408282
  • 叢書系列:科學視界
  • 規格:平裝 / 192頁 / 14.8 x 21 x 1 cm / 普通級 / 雙色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

書籍延伸內容

書展

 

內容連載

1-4 生命體不可欠缺的碳

碳元素王國最為重要的功能,在於與生命有關的領域。過去有機化合物的定義為「構成生命體的化合物」,由此可知生命體與有機化合物有著切不斷的關係。

將生命體與有機化合物的關係分成幾項來討論,比較容易理解。

「構成」生命體的王國國民

生命體除了骨骼,大部分是由有機化合物構成。人類的骨骼主要是由無機物鈣Ca形成,但堅硬的蟹殼、甲蟲的羽殼等,其實是碳化合物。

構成生命體的主要有機化合物有:澱粉與蛋白質。

澱粉與蛋白質是後面會提到的天然聚合物,是由許多個小而簡單結構的單位分子鍵結,形成鎖鏈狀的巨大分子。鎖鏈的環為單位分子。

蛋白質是構成動物身體的重要物質,是烤肉不可欠缺的營養成分。在生物體內,蛋白質除了作為結構體的功用,還扮演更為重要的角色─發揮酵素(酶)的功能。

人體的酶是用來消化、代謝食物的物質,也有遵守DNA遺傳訊息、建構生命體的重要功能。

「維持」生命體的王國國民

生命體並非「只要完成結構體就行了」,還必須維持生命,因此維生素、荷爾蒙等微量物質也很重要。

然而,還有更為根本的重要東西,那就是維持生命、活動生命體的能量。這個能量從何而來?我們是如何利用能量呢?

地球會接收太陽核融合產生的熱能與光能。地球上的植物接收光能後,會以二氧化碳CO2和水H2O為原料,產生澱粉等碳水化合物Cn(H2O)m和氧氣O2。

動物將碳水化合物當作食物,以氧氣的氧化(代謝)化學反應,產生能量來維持生命。

澱粉是植物以二氧化碳和水為原料,以太陽光為能量源,透過光合作用合成的物質,堪稱「陽光的罐頭」。對植物來說,澱粉是構成生物體的結構物質,但對動物來說,澱粉是重要的食物,也是能量來源。

4-1 拯救生命的大自然恩寵「天然藥物」

人類的歷史也可說是「與疾病的抗戰」。在此抗戰中,碳元素王國給予人類莫大的戰力。在碳元素王國的「居民」中,最讓人類感恩的應該就是藥物。

生病發燒、受傷疼痛的時候,沒有什麼比消去痛苦的一帖藥物更讓人感激。可謂是上帝的恩寵。

木乃伊過去被視為「萬靈藥」

人類經過長久的歷史,從自然界植物、動物、礦物等各種物質中尋獲藥物。這些知識原本是個人的經驗,靠著口述傳承下來,不久後轉為記錄成文章、書籍。

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