《趣味地球化学》是著名苏联科学家、地球化学的创立人阿·费尔斯曼的科普著作。著者通过描绘神奇的原子世界，介绍自然界里的化学元素，讲解原子在地球里迁移和变化，叙述地球化学的历史和未来，将读者带进了一个神奇而广阔的世界。

简单地说，这门科学是研究各种元素是如何在自然界运动的。元素无处不在，我们的整个世界，包括你自己，都是由各种元素组成的。它们以各种形式藏身于我们的周围，本书能告诉你如何发现它，去哪里能找到它，还要给你讲讲它们的故事与传奇。

费尔斯曼所著的《趣味地球化学》一书详细地描绘画了一个精彩、神奇的原子世界，为读者打开了一扇通向物质世界的大门，让读者如同看电影一般，尽情欣赏自然界各元素原子的变迁史，了解地球的的过去和未来，以及宇宙各种星体的物质构成。《趣味地球化学》语言精炼，叙述深入浅出，如同讲故事一般将众多地球化学知识要言不烦地娓娓道来，是一本引人入胜、趣味盎然的地球化学启蒙书。

一、原子

 1.1 什么是地球化学 001

 1.2 化学元素和原子 004

 1.3 我们身边的原子 009

 1.4 宇宙中原子的诞生和演变 014

 1.5 门捷列夫定律 019

 1.6 现在的门捷列夫元素周期表 023

 1.7 地球化学上的门捷列夫元素周期表 028

 1.8 原子的分裂现象——铀和镭 032

 1.9 原子和时间 041

二、自然界中的化学元素

 2.1 组成地壳的主要物质——硅 046

 2.2 生命的基础——碳 052

 2.3 思想的源泉——磷 062

 2.4 化学动力——硫 067

 2.5 坚固的体现——钙 073

 2.6 植物的生命元素——钾 078

 2.7 铁的作用和铁器时代 083

 2.8 制造红色烟火的物质——锶 088

 2.9 涂在罐头上的物质——锡 094

 2.10 无处不在的元素——碘 099

 2.11 能够腐蚀一切的元素——氟 102

 2.12 20世纪的重要金属——铝 109

 2.13 将来的金属——铍 114

 2.14 汽车离不开的物质——钒 118

 2.15 金属中的王者——金 122

 2.16 稀有的分散元素 129

三、自然界中的原子史

 3.1 太空使者——陨石 135

 3.2 位于地下深处的元素 147

 3.3 地球上的原子史 152

 3.4 空气中的各种原子 162

 3.5 水中的各种原子 166

 3.6 地球表面的各种原子 172

 3.7 活细胞中的各种原子 176

 3.8 人类史上的各种原子 180

 3.9 战争中的各种原子 189

四、地球化学的过去和将来

 4.1 地球化学的思想断片 195

 4.2 化学元素和矿物的命名 210

 4.3 现在的化学和地球化学 214

 4.4 在化学元素周期表上旅行 219

 4.5 结尾 225

1．1 什么是地球化学

在阅读这本书之前，我们要弄懂一个问题，那就是什么是地球化学？

我们都知道地质学这门科学，它讲述的是地壳的组成，地球的历史，山脉、河流、海洋的形成，以及海底的淤泥和沙粒。

我们也知道矿物学，它是一门研究各种矿物的科学。

在《趣味矿物学》中，我说过：

矿物是化学元素的天然化合物，是在大自然中形成的，这里面没有人的作用。矿物是一种特殊的建筑物，是由几种不同类型的小砖建造成的，这些小砖不是胡乱堆砌在一起的，而是按照某种规律排列的。我们知道，用相同种类的砖。只要数量不同，建造的房子就不同。即使种类和数量都相同，也可以建造不同的房子。因此，同一种矿物在自然界中的样子也是多种多样的，尽管它们是同一种化合物。

经过计算可以得知，特殊的小砖将近100种，它们组成了我们周围的自然界。

在这100种元素里，不仅有氧、氮、氢等气体，还有钠、镁、铁等金属，以及硅、氯、溴等物质。

不同种类和不同数量的元素组成在一起，就形成了各种矿物。例如，氯和钠组合成食盐，硅和两份氧组合成硅石或者石英，等等。

这样，不同元素相互搭配，组成了地球上的3000多种矿物(石英、盐、长石等)，这些矿物聚集在一起，就形成了岩石(花岗岩、石灰岩、玄武岩、砂岩等)。

研究矿物的是矿物学，叙述岩石的是岩石学，而研究各种元素及它们在自然界的各种变化的是地球化学……

地球化学是一门新兴起的科学，只有短短几年的时间，主要归功于科学家的研究工作。

地球化学研究的是地球内部的各种元素，这些元素组成了自然界，它们按照一定的顺序排列，就构成了著名的门捷列夫元素周期表。

地球化学的研究基础是，各种化学元素和它们的原子。

门捷列夫元素周期表的每一个方格中有一种元素——一种原子，每个方格还有一个次序号码——原子序数。例如，第1号是最轻的氢元素，第92号是铀元素，铀的重量是氢的238倍。

原子非常小，如果它们是球形的，那么，原子的直径是一千万分之一毫米。但是，原子不同于坚实的球体，它有着复杂的结构，内部有一个原子核，原子核周围是电子，电子是一种带电的小颗粒，围绕着原子核快速旋转，电子的数量是由原子的种类决定的。

仅仅从结构上来说，原子就像是一个用显微镜才看得见的太阳系：中心是一个太阳——原子核，围绕着太阳的是旋转的行星——电子。  由于不同元素的原子有着不同个数的电子，从而导致了不同的化学性质。原子交换电子后，就形成了分子。

在门捷列夫元素周期表中，同一组的元素排列在一起，在自然界中，这些元素通常也是在一起的。

门捷列夫元素周期表的伟大之处在于，它不仅仅是一个理论图表，更重要的是反映了自然界各种元素之间的关系，这种关系决定了元素之间的异同，也决定了元素在地球上的迁移过程。总之，门捷列夫元素周期表也是地球化学表，这个表就是一个指针，为地球化学家指明了勘探的方向。

哪里运用门捷列夫元素周期表去分析自然状况，哪里就会出现新的局面，产生新的思想。

那么，地球化学到底是什么呢？吸引了众多青年的它讲述的又是什么呢？

其实，地球化学研究的是地球内部的化学变化。

在自然界中，作为独立单位的化学元素，不停地移动、化合，也就是所谓的地壳迁移。在不同的压力和温度下，不同深度的元素和矿物是如何进行反应的，根据的是什么规律，就是地球化学需要解决的问题。

有些化学元素(例如钪、铪)不会聚合，分散得很厉害，在岩石中的成分只有百亿分之一而已。

我们把这类元素叫做超分散元素，一般情况下不去开采这种元素，除非它们有特殊的作用。

按照我们的推断，在一立方米的任何岩石中，都包含了门捷列夫元素周期表中的全部元素，只要我们的方法够精密，就一定可以把这些元素找出来。要知道，在科学的发展史上，新的方法比新的学说更重要。

另外一些元素(例如铁、铅)恰好相反，它们在移动的过程中找到歇脚的地方，生成化合物，是自己聚集、保存下来，尽管地壳有着复杂的变化，这些元素仍然是高聚集状态，形成了巨大的矿物床，在工业上有着重要的应用。

地球化学不仅研究地球内部各种元素的分布和迁移规律，还研究苏联的某些地区(例如高加索、乌拉尔)，各种元素的分布和移动情况，更好地制定勘探路线。

由此可知，地球化学的理论目标和实际生活非常接近，努力想根据一些原理来指明：什么地方有哪些元素；在什么条件下会出现某种元素；哪些元素喜欢聚集在一起，例如钒和钨、钡和钾；哪些元素喜欢彼此回避，例如碲和钽。

地球化学研究的是各种元素的动态，只有熟悉了元素的性质和特征，才能判断出这种动态。某种元素是喜欢和其他的元素化合呢，还是喜欢分离。

这样一来，地球化学家就变成了勘探者，需要指出在什么地方可以找到哪种矿石，还要说明原因。

只有彻底了解了各种元素的特征，才能够掌握它们的一举一动，甚至预测出未来的动态。

这就是地球化学的主要作用和实际价值，而且它离不开地质学和化学。

我不想用大量的例子和计算来折磨读者，也不希望你们一下子就接受地球化学的全部知识。

P1-3

几年前，我出版了《趣味矿物学》，收到了学生、工人、各科专家的不少来信。在这些信中，我看出他们是那么热爱岩石，那么想要探索关于岩石的历史。在孩子们的来信中，体现了他们的热情、勇敢、朝气，我被这些信深深地感动了，所以我决定给青年们再写一本书。

近几年，我投入到另一个领域里，这个领域抽象得多，但这是一个奇妙的世界，被无限小的粒子占据的世界，这些小粒子组成了整个自然界和人类本身。

近20年，我参加了一个崭新的科学工作，我们称之为地球化学。我们不是在舒服的房间里写写画画，就创造了这门科学，而是经过无数次的观察和实验才产生的。我们对生命和自然有了新的认识，这样就产生了地球化学。每当我把这门新的科学写完一章的时候，就觉得非常有成就感。

那么，地球科学讲的是什么呢，它是一门怎样的科学呢？为什么不是叫化学，而是地球化学呢？还有，地球化学为什么是地球学家、矿物学家、结晶学家来写，而不是化学家呢？

对于这个问题，即使读完了本书的第一章，读者也无法找到答案。虽然第一章的内容很多，但非常简明扼要。只有读完了这本书，才能全面地了解地球化学这门新的科学，也才会找到上述问题的答案。

那时，就会恍然大悟：“哦，原来地球化学是这么有趣的科学，但很难啊！我对化学、矿物学、地质学都了解得很少，怎么能完全理解地球化学呢！”

可是，我们有必要了解地球化学，因为将来它会有巨大的意义。在未来，它将会和物理学、化学一起促进自然资源的发现和利用，对人类的发展和进步产生深远的影响。

下面，我就这本书的读法向读者提供几点意见。通常，我们很少去谈论读什么，而是去讨论怎样读，怎样研究这本书，怎样从书中吸取更多的知识。有一类书需要埋头去读，里面的故事非常有趣，深深地吸引了你，不读完你是不会放手的。例如，趣味冒险小说就是这样读。另一类书则需要仔细研究，书中讲的是一门科学，或者是个别科学问题。这类书阐述科学资料，描写自然现象，作出科学结论。读这种书的时候，要一句一句认真读，一个字也不能跳过。

这本书不是趣味小说，也不是科学论文，而是根据特别的计划写成的。本书共分为四章，从物理学和化学的一般问题，慢慢转化到地球化学的问题，以及关于地球化学的未来问题。如果读者没有物理学和化学的基础，就应该仔细地读，遇到困难的部分，还要多读几遍，或者查阅一下相关的资料。如果读者有着较深的物理学和化学的基础，就可以把知道的内容跳过去。作者尽力把每一章都写得独立完整，不和其他的章节相依附。另外，这本书可以增加读者化学方面和地质学方面的知识。

当学生学习普通化学的时候，可以选读本书中的一些知识，会有很大的帮助，因为每一章都有阐述化学知识的内容。

学生学习非金属的知识时，可以读一下这本书中关于磷和硫的知识，学习黑色金属时，可以读一下铁和钒的内容。

研究地质学的时候，可以参考本书中关于地壳元素的分布情况，主要是“自然界里的原子史”这一章。

对于研究化学的人而言，我在本书中讲到的化学元素并不多，只详细描写了15种元素。不过，我从来就没有想过把宇宙间、地壳中、地球表面和人们使用的全部元素都描述出来。

我想说的只是最普通、最有用的元素，这些元素存在于我们的周围，虽然不显著，却是不可缺少的。按照我的这种写法，任何一种元素都可以写成很长的篇幅。读者可以根据自己的意愿，找一种本书没有描述的元素，试着写一下它的历史。在我看来，这是一件非常有意义，而且切实可行的事情。如果谁对金属铬有兴趣，可以写一下铬的命运、铬矿床、铬在工业上的应用，这将会是非常有趣的篇章，还可以讲述一下铬原子和铁组原子的关系。

我希望读过本书又对自然界感兴趣的读者，努力去完成这项任务，在我的研究基础上，去研究地球上其他重要的元素。