看懂元素週期表，掌握生命奧祕：醫學博士帶你輕鬆了解從宇宙到人體的運作原理

從宇宙到人體，生命是怎麼形成的？
──原來我們和星星，都是元素的產物。
走進元素周期表的美麗世界，重新認識和我們生活與健康息息相關的元素。

醫學博士告訴你：不必背誦複雜的名稱和性質，只需掌握簡單的法則，
就能理解元素週期表的本質，明白各種元素對人體的影響和助益！

☆本書讓你了解：
 人體主要由哪四個元素構成？主要活動仰賴哪兩種元素進行？
 為什麼人的血液是紅色不是藍色？
 哪些元素容易被人體誤吸收而造成癌症？
 強化骨骼，除了吃鈣，為什麼更要補充鎂？
 鉀有助於預防高血壓，但為什麼市面上少見純「鉀」營養補給品？
 為什麼氦氣是宇宙中第二多的元素，但人體內卻沒有氦氣？
 稀土元素如何形成強力磁鐵，而被應用在醫學上？
 為什麼潛水時每下潛15公尺就像喝了一杯馬丁尼？要如何避免氮醉？
 為什麼人死後會呈現雙手蜷縮的幽靈姿勢？

作者吉田博士從醫學背景出發，深入淺出地闡明了元素週期表在日常生活中的運用。他概要指出週期表井然有序的基本法則，並從宇宙的誕生，到人體的構成與活動原理，逐一介紹各類元素的特徵與功用。

☆重新認識元素週期表的簡潔之美：
掌握周期表的簡潔法則先從左右兩列的主族（典型）元素下手。
‧週期表上方是宇宙存在量多的輕元素，在人體也占多數；
　週期表下方是宇宙存在量少的重元素，於人體的存在量也偏少。
‧從「族別」（縱向的列）掌握主族元素，以鈍氣最具代表性。
‧從「週期別」（橫向的行）了解過渡元素，以稀土元素最具代表性。
‧人體常用元素的正下方元素，通常帶有毒性。
‧同一橫向的元素對人體有益或有害，大致上性質相同。

吉田隆嘉（Takayoshi Yoshida）
1964年出生，畢業於東京大學，東京理科大學客座教授，醫學博士。修完東京大學研究所工學系研究科的課程，進入NHK工作。以播報員身分活躍於電視圈，在北里大學醫學系取得醫師執照，成立考生醫療中心「本鄉赤門前診所」。醫生工作之餘，也固定參與多個電視節目，成為固定來賓。著作有《職場強人的運動習慣》（角川one tema21）、《二十世代實用處世術》（PHP研究所）、《改正工作壞習慣的書》（青春出版社）等多部。


黃瓊仙（1～3章）
輔仁大學日文系畢業。熱愛文字工作的專職譯者，希望讓讀者感受輕鬆、愉悅的閱讀經驗。
張秀慧（4～7章）
多愁善感又理性的雙魚座。日本國立宇都宮大學日本語學系、中國文化大學新聞研究所畢業，曾任日文主編，目前從事日文翻譯及日文教師工作，譯有《不生病的關鍵秘密─酵素》、《拆不完的禮物，加入幸福組》、《北歐式的自由生活提案》、《賣化妝品給牛》、《不敗哲學 幸福力》等。

審訂│
林如章／國立台灣師範大學化學系退休副教授．東京大學工業化學系工學博士　
推薦│
蕭俊傑／科學X博士　
Penny老師／生活科學實驗家
鄭永銘／前建國中學物理老師．「跟著鄭大師玩科學」版主　

前言
週期表與京都的美麗關係
既困難又簡單的學問
第一章　週期表寫了什麼內容？
元素週期表要從兩側下手！
縱向( 列) 相似的主族元素、橫向( 行) 相似的過渡元素
預言說中的未知元素
何謂量子化學？
圍繞原子核的電子「存在機率」
電子從內層軌域開始排列
決定元素性質的「剩餘電子」
被人體誤吸的元素
鹼金屬族群
銫導致的惡性腫瘤
鹼土類金屬族群
放射性元素鍶所造成的風險
癌細胞入侵細胞的時間點
何謂「週期」？
電子的最高數目決定了週期
延伸閱讀 決定電子軌域的四個原則
第二章　透過週期表解讀宇宙
地球不是元素的誕生地
一千萬度以上的高溫才能誕生元素
原始宇宙是這樣形成的
鐵是元素中的優等生
超新星球的爆炸所引起的元素化學進化
參宿四星的天文秀何時發生？
宇宙布滿氫元素
延伸閱讀 生命之源來自彗星？
第三章　不斷產生化學反應的人體
三十八億年間不斷重複進行的選擇與淘汰
人體是由4 種元素所組成的精密裝置
組成人體的少量元素
人體中的重元素含量少
鍊金師努力無成，反促使化學發展
為何人體內沒有氦的存在？
何謂化學反應？
為何宇宙中的鈹含量少？
原子序偶數者比較安定
我們是依存元素而活
負責運送氧氣的重要金屬
第四章　身體活動之奧祕
動物需要這2 種元素才能活動
鈉是不安定的金屬
體重六十公斤的人約有四千貝克輻射
幽靈姿勢是怎麼來的？
「極為相似卻有點不同」元素的相容性
單細胞生物選擇的元素
引發高血壓的食鹽渴求
營養攝取量由各元素之間來調整
大型藥妝店沒有販售鉀的營養補充品？
第五章　稀土元素不是「邊緣組」！
全球需求高漲的強力磁鐵
稀土元素、稀有金屬、基本金屬
稀土17 元素
為何中國會成為世界牛耳？
日本可以開採到稀土元素？
週期表的延伸突出組群
週期表的格式不只有一種？
利用稀土元素可產生強力磁性的原理
延伸閱讀 第六週期與第七週期的隱藏特徵
第六章　美麗的鈍氣和氣體世界
鈍氣的軌道如滿月般美麗
絕對不爆炸的優良氣體──氦
研究者引頸期盼的元素──氖
花粉症患者的救星──氬
小行星探測機「隼鳥號」的幕後推手──氙
氡溫泉有益健康？
氣體輕重決定聲調高低
潛水者所依賴的氦氧混合氣體
氦是美麗的球體
氙是理想的麻醉藥

第七章　從週期表認清風險與健康
鋅、鎘、汞
能否跟硫契合是關鍵
我們曝露在比過往多十倍量的汞之中
排毒療法的功與過
典型元素中的其他毒性元素
同一橫向( 行）的過渡元素性質大致相同

後記

三十八億年間不斷重複進行的選擇與淘汰
第二章的內容鎖定為宇宙之謎，其實我們身體也與宇宙關係密切。或許你會覺得不可思議，越是深入研究醫學，越能清楚洞悉到人體內殘留著宇宙形成之遺跡這個耐人尋味的事實。各種學問當中，清楚刻劃生命奧祕的，唯有週期表而已。
在我進入醫學系就讀後，首次察覺到人體與宇宙有著密切關聯。生理學的第一堂課，就從討論人體是由哪些元素所組成這主題開始。
當時生理學教授說：「要記住概約比率，考試會考喔！」然後將構成元素一覽表寫在黑板上。對其他學生而言，人體元素比率不過是記號的排列而已，半數以上的學生都以無可奈何的表情，將一覽表記錄於筆記本上。
可是，對於已經學過量子化學的我而言，感受截然不同。迄今依舊記得，我像突然開竅似地盯著一覽表看，不錯過任何一個細節。熟悉元素的我，從元素的構成比例中看得出「宇宙的一部分變成地球→地球的一部分變成海洋→生命體從海洋誕生」這一連串進化過程。
人類歷經漫長的三十八億年時光，進化至現在的樣子。在這段漫長的過程中，嘗試進行各式各樣的化學反應以維持生命，在不斷試驗、錯誤的過程中，留下了後代子孫。不過，生命體當然並非憑著自我意志嘗試來挑戰化學反應。而是偶然地有個體進行了適合環境的化學反應，因此留下子孫，至於無法進行適合環境化學反應的個體，就只好絕種了。
經過一連串試驗錯誤與淘汰的結果，而有了現在的人類。如此一想，嘗試挑戰電子軌域所發生化學反應之可能性的三十八億年時光，可以說就是一部生命演化史。
如果周遭環境有許多元素的話，生命體當然會頻繁地嘗試挑戰電子軌域的可能性。於是，找出有利生存的化學反應之機率也會提高，為了能利用這個元素，當然就會進行演化。從上述過程來看，存在於宇宙的元素與構成人體的元素有著密切關係。具體情況如何，就讓我們來論證吧！
不過，本書基本上是以原子數為依據來論證，見解會與以重量為依據的評價定義有所差異，請大家明白這一點。

人體是由4 種元素所組成的精密裝置
在說明人體與宇宙的關係之前，我先利用週期表來確認組成人體的生命體元素之比例。
或許許多人的印象是人體由碳所組成。然而事實上，從原子數來看，人體有62.7％是氫。在氫之後，原子數第二多的元素是氧，占的比例是23.8％。
因為人體大部分是水，所以氫和氧的比例高。水的化學式是H¬2O，每1 分子的水有2 個氫元素、1 個氧元素。比較氫和氧的原子數，其比例相當於2：1。
或許有人認為水頻繁地於體內及體外循環，應該不能算是人體組成元素。然而，其他元素也都是於體內及體外循環著，並非只有水比較特別。
原子數排名第三的碳也一樣於人體內外循環。碳水化合物、脂肪及蛋白質皆富含碳，所以我們只要進食，由腸道吸收營養素，每天體內就會吸入大量的碳原子。
另一方面，只要不是過胖或過瘦，人體每天都會有等量的碳原子捨棄於體外。
那麼，人體是如何排出碳原子呢？碳原子當然多少會跟糞便一起排出，但還是以呼吸時的呼氣排出量最多。因為人體是使用氧氣燃燒營養素，再透過呼氣將燃燒營養素所形成的二氧化碳排出。而且，只要沒有罹患糖尿病，碳元素幾乎不會透過尿液排出。
碳元素就如上述，頻繁地於體內與體外循環著。同時，碳元素並沒有囤積體內。
所以，人體組成元素多半會不斷交替。如果只有水被當成例外，不予計算的話，實在有失公平。
人體組成元素中，數量排名第四的元素是氮。空氣中的氮是以2 個氮原子結合而成的氮分子形式存在，而且一定含在體內構成蛋白質來源的胺基酸中，是非常重要的元素。蛋白質是人體結構的物質基礎，所以體內的氮含量多。
以上4 種元素就占整個人體的99.5％。如果概約而論，人體是由氫(H)、氧(O)、碳(C)、氮(N) 這4 種元素所形成的精密裝置。
對照週期表的話，發現原子數第一的氫在第一週期，第二名的氧與第三名的碳、第四名的氮是第二週期。元素種類雖多達100 種以上，人體組成元素卻集中於週期表上方，也就是集中於原子序小的元素中。