世界上最毒的气体是什么？

化学家热爱挑战

你只要看菟葵毒的分子结构图，就会相信这个工作真的非常艰钜。。即使你没有相关背景，也看得出要把这些复杂的东西接在一起，的确是一项复杂的工程。

菟葵毒没有重要的用途，这个合成纯粹是想要显示高超的技术，就像凭记忆吟诵圣经，或念出π在小数点後一百万位一样。想要进行这类困难的工作，化学家必须找解决各式问题的新方法，而这些方法也恰巧可用来合成出工业、医药及科学所需要复杂分子。

制造实用化合物

建构分子是一件大事，这一点大家都认同。在建造文明、改善生活方面，虽然大自然提供许多物质可供选择，然而它们的种类和供应量，显然不敷我们日常所需。

长久以来，医生受益於生物世界，特别是从植物中得到的各色复杂物质，是早已获得证实的，但是有些疾病没有或很难找到天然疗方，就算找到了效果也很差。

所以很多化学家投身创造「人造物质」的事业，弥补天然物的不足，或提供更便宜或更有效的替代品。

制药业只是人造合成物质的一个层面而已，但是它却可能是最好的例子，因为制药业需要的物质通常极端精致，并且非常难以制造。

在後面的章节中，我们会碰到一些利用现代化学技术制造的，比较简单的合成分子。它们一般是由小分子为基础，利用化学反应把小分子相连结或重新排列。我并不想详细探讨这些合成技术，因为它们虽然精巧且复杂，但是老实讲，只有化学家才会感兴趣。我觉得更有趣味的是，观察反应得到的分子，有什麼特性与反应倾向。

神奇巴克球

PGM-1600 可燃气/有毒气体检测仪 在本章中，我无论如何都要详细介绍一个特殊分子的合成法，这个方法合成出的分子，有个奇怪的名称──「巴克球」（buckminsterfullerene），它因为种种原因而受瞩目，而它的鉴定与创造历程也值得一讲。巴克球显示出科学的重要进展，可能来自意想不到的途径，也清楚说明为什麼这种往往很无聊的分子建造差事，有时也会激发实验者最大的热枕。巴克球写出了最多彩的化学研究的故事。

我希望读者会谅解，我把巴克球的故事留做本章节压轴的苦心。我们需要对分子构造更瞭解，才能体会这个故事。我们不仅要清楚知道，分子究竟是什麼，也要明白当化学家画分子结构图时，想要传达的意思，并瞭解图中的球和条棒实际上是什麼。

空灵近代物理

世界仅是一种幻象

把近代物理与道教或佛教等东方哲学做类比，在近年来已经成了风气。虽然这有点像只因两本书的封面颜色相同，就拿来比较。不过现代科学真的有股这种甲醛检测味道，它似乎与道教一样，也提出物质世界只不过是一种幻象的想法，宣称：这个世界与它的外观迥异，即使是最坚实的物体，也几乎是虚空的。

如果我们压缩地球，把虚空部分都去除，这时假设太空中有一座足球场，地球就可轻松纳入其中。事实上，物理学家现在必须自问，那一团足球场大小的物质中，还留有多少空的空间？不过到了那个阶段，「空间」和「物质」的定义就不再那麼清楚了。

毫无疑问，这种说法怎麼看都像是奇特的幻想！我们几乎是坐著或站著在空的空间上面。我们人体也几乎可说是虚空的。然而你读的这本书摸起来很实在，而且用最虚空的手指，也穿不过最虚空的书页。

真实世界与近代物理的连结

在这里以及很多其他例子里都一样，近代物理总是好像与我们日常的感觉互相矛盾。如同我在前言中所说的，在这当中当沟通媒介的是化学。

化学一方面完全接受并利用基本物理学对世界的描述，但另一方面，也对我们所感受到的物质性状，提供合理、有条理且不矛盾的叙述。

连接真实世界与近代物理的关键，在於原子的阶层。大部分的时候，化学都把原子当成坚实的球体，原子以各种排列方式相黏，形成不同物质，构筑出我们的日常世界。

我们所体验到的现象，不管是蜡烛火焰的光辉、晶体的成长、土司在烤面包机中烤得金黄、或者由单一细胞成长为人类，大多都可以用这些撞球般的原子，以不同的键接形式重新排列来说明。

但如果他们多半是虚空的，为什麼化学家可以把原子看成像撞球一样坚实（那就是说，像撞球「表面上」看起来那麼坚实）？原子究竟像什麼呢？基本元素

希腊哲学家假设所有的物质，都是由少数几种不同成分，以不同比例混合而成的。这些称气体为「元素」的物质，基本组成有四种：土壤、空气、火和水。（亚理斯多德加上第个五元素──以太，为天体的组成成分，而中国的炼金术士则认为这五种元素分别是：金、木、水、火、土）。

到了17世纪，因为发现很多东西可再裂解成更基本的成分，所以博物学家认清了「四元素说」的不恰当。新的元素除了是不能再分解的基本物质外，也与土壤、空气、火和水很不相同，而且数目远远超过了四种。