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有趣的是，儘管每個元素都不一樣，有些元素卻有著相似的性質，在一兩百年前，這個問題深深困擾著當時的科學家。經過一番努力，終於在150年前，由俄國科學家門得列夫找出元素之間的規律，發明了「元素週期表」。它是一張形狀特殊的表格，並不像一般表格一樣方方正正，而像是左右各有一座尖塔、中間用長廊連接成的「城堡」；城堡裡有許多「房間」，每個房間裡住著一種元素，而房間安排的方式和元素的性質息息相關。

週期表的出現對化學的發展有重大的影響，也因此它出現150週年的今年，被訂為「國際元素週期表年」。今年正是認識週期表的好時機，想知道它是怎麼來的，以及其中的元素各有什麼樣的特性嗎？如果你是元素，又該是哪一種？跟著《科學少年》一起進入這座城堡，探索週期表的奧祕吧！

認識元素城堡

在正式進入元素城堡之前，我們先來看看什麼是元素。

元素的概念很早以前就已經出現了，回到2000多年前的古希臘，哲學家恩培多克勒提出了「四元素論」，認為世界萬物都是由土、氣、火、水四種元素構成；亞里斯多德進一步提出五大元素，認為地球上的萬物是由恩培多克勒的四元素組成，地球以外的日月星辰，則由第五元素「以太」構成。

後來到了鍊金術盛行的時代，知名鍊金術師賈貝爾提出了二元素理論，認為所有金屬都是由硫、水銀所形成，其後的煉金術師又加入「鹽」，稱為「神聖三元素」。術士們花了大把的時間氣力，想把普通的金屬變成黃金，但卻始終不成功。

由此可知，人們認為元素是萬物的根本，但對於元素究竟是什麼，卻是一知半解。即使是知名的科學家牛頓、波以耳，也都曾著迷於鍊金術。但也由於對鍊金術的研究，才使得人們愈來愈清楚元素是什麼。1661年，波以耳終於對元素提出明確的定義。他認為元素是一種純粹、簡單、最基本的物體，不能從別的物體混合而來，也不能彼此轉換；「任何無法再分解為更簡單物質的物質，就是元素。」而且元素不僅僅三種或四種，而有更多。

元素城堡

波以耳的想法對科學影響重大，後來的科學家投入研究之後發現，波以耳是對的，並且找到愈來愈多種元素。這些元素各有各的性質，有的輕、有的重，有的活潑、有的安定，有金屬、有非金屬……把它們按照性質排列起來，就會形成一座猶如城堡的元素週期表。

這座「元素城堡」由一格一格的房間組成，每個房間裡都住著一個元素「房客」，而且針對「房客」的性質，設計了獨特的房間安排規則：輕的元素住較高的樓層，由左往右住，住滿了再從下一層樓的最左邊住起。如果你弄不清楚哪個元素住在哪，還有一個簡單的方法可以幫你找到─只要尋找性質相似的其他元素，再往樓上或樓下的房間看看，應該就能找到你想找的元素房客，因為城堡是按元素的性質分區。讓我們走進這座城堡，一起來看看！

誰發明了週期表

在前面的單元中，我們已經認識元素城堡究竟是怎樣的一棟「建築」，但這棟厲害的城堡是誰搭建起來的？其中牽涉到不少重要的科學家，還有天外飛來意外的一場夢……

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有些種類的鯊魚是卵胎生，卵在子宮裡孵化後才被母體產出，但因為每個胚胎的發育速度不同，先孵化的小鯊魚會吃掉仍是胚胎的其他兄弟姊妹，例如沙虎鯊最多可孕育12個胚胎，但通常只生出兩條小鯊魚。近來科學家還發現，鯊魚媽媽子宮裡的競賽甚至更嚴峻，例如鏽鬚鯊，在孵化前的胚胎時期就已經開始手足競爭。

研究人員將人類懷孕時所用的超音波掃描器搬到水下，監測雌鏽鬚鯊的懷孕狀況時，發現鏽鬚鯊胚胎的運動非常劇烈，游動的速度高達每秒八公分，甚至會從鯊魚的一個子宮游到另一個，住一陣子後再搬回來（是的，鯊魚有兩個子宮），來回遷徙可多達24次，而且在這個過程中，會將另一個子宮內的胚胎吃掉，形成胚胎吃胚胎的現象。

因為鏽鬚鯊的胚胎本身沒有足夠的卵黃做為發育時的養分，因此若想順利成長發育，就必須「吃掉」其他的胚胎。研究人員曾觀察到一隻雌鏽鬚鯊的兩個子宮中，原本各有兩個胚胎，但在胚胎一番來回換房後，卻很快從四個變成三個，兩個月後剩下兩個，直到懷孕結束時只剩下一個胚胎，成為這場競爭最後的勝利者。

目前還不清楚其他種類的鯊魚，懷孕期間的胚胎是否也有這種「外出用餐」的行為，但胚胎的游泳能力確實可以幫助牠搜尋和獲取更多的養分，增加存活的機率。

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在字典裡，實驗就是「為了確認事物是否正確而『實際』嘗試去做的事，『實際』去嘗試理論或假設」，「實際」本身非常重要，沒有試著做就沒有開始（可是竟然還有什麼都不做的「思考實驗」存在……）。

雖然被人收藏或當做裝飾的燒杯君，讓人看著也開心，但他們存在的意義是要用來做實驗的。若本書收錄的燒杯君，其活躍的姿態讓你有快樂的感覺……那麼，「實際」將做法調查好再進行實驗，會更Happy哦！

製造的實驗

出現在電視劇或動畫裡的化學家，經常一副不知道在燒杯或燒瓶裡混合些什麼藥，以及合成哪些詭異物質的模樣。現代化學並不詭異，但它的確合成了若干物質……即每天都會進行「製造的實驗」。在某些情況下過程很重要，但其他時候獲得特定的物質才是製造實驗的目的。

在科學發展的歷史中，曾經有若干重要的合成實驗。盛行於西元前乃至17世紀的煉金術裡，物質的性質與化學現象的探求獲得了發展。

如今，我們身邊充斥著以塑膠為首的合成化學物。「製造的實驗」使人類的生活和思考方法發生改變，並且成為實現人類富裕現代生活之科學文明的基本之一。

結晶叔叔也說過「讓溫度緩慢下降」是製造明礬結晶的重點。如果是在實驗室，就有可以調節溫度的裝置（也就是恆溫器），但一般家庭通常沒有這種裝置，此時可以想到的是日本住宅取暖用的暖爐。

做出晶種後，將燒杯放進保麗龍箱並收納在暖爐裡。把溫度調節到最高，再經過數小時讓溫度慢慢下降，於是巨大的結晶就會在數天內形成。只是如果踢翻暖爐裡的保麗龍箱，這個冬天就慘了（真實故事，笑）。

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