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分子与原子


实验室k / 2019-04-10

分子

       把一滴红墨水滴在一杯水中,可以看到红颜色不断向四周扩散,很快整杯水变成淡红色;晾着的湿衣服不久就干了;放在衣箱中的“卫生球”,是一种叫“萘”的物质做成的,它会逐渐变小,而箱中的衣物都有它的气味。这些现象都是分子运动的结果。原来,水、萘等物质,都是由很小很小的分子组成的,分子是保持物质性质的最小单位,所以又称它为最小的物质。

       自然界中的水,无论是海水、河水、井水,还是雨水,都是由相同的水分子聚集而成的。冰雪则是固态的水,它是由水分子按一定规律排列而形成的。水分子很小很小,喝一瓶汽水,大约要喝进8亿亿亿个水分子。单个的水分子,就是一般的显微镜也观察不到。

       分子永远处在不停的运动中。红墨水中含有红色的染料,这种染料的分子在水中自由扩散、于是水杯中的水都成为红色的了。湿衣服上的液态水分子扩散到了空气中,衣服就干了,这种现象叫蒸发。固体卫生球的萘分子也能一个个飞入空气中,这种现象叫“升华”。萘的升华,使卫生球越来越小,而萘分子充满了衣箱各个角落,使蛀虫无处藏身。

       鼻子能够闻到气味,也是由于物质的分子接触到鼻中的神经细胞。各种不同的分子对嗅觉神经的刺激不同,感觉到的气味也不同。警犬在执行任务时,就是用鼻子不断捕捉罪犯遗留下来的某些分子而追踪罪犯的。有些昆虫能分泌特殊的物质,这些物质的分子随风飘散,在几十里外的同类昆虫用触角收集到这种分子,就会赶来相聚,真比拍电报还灵。

原子

       把一粒砂糖分成两半,每一半仍是砂糖;再分成两半,也还是砂糖。经过多次分割,砂糖粒越分越小,但它总是甜的,其他性质也不变。如果不断分割下去,有没有一个限度呢?这是一个古老的难题。古希腊和古代中国都有两种不同意见的争论。一种认为物质可以无限地分割下去,另一种则相反。两种意见谁也无法说服对方。两千多年后,由于科学家提出了分子和原子概念,这个问题才在一定程度上获得了解决。把一粒砂糖不断地分割,当分割到某种程度时,就不能再分了。如果再继续分下去,得到的就不再是糖,这个极限就是分子。分子若再分割,就是原子,它没有原来物质所具有的性质。

       如果把一个水分子再分开,可以分为叫做原子的两部分,两个相同的小原子是氢原子。一个水分子就是由两个氢原子和一个氧原子结合起来的。氧原子和氢原子是比水分子更小的微粒。

       世界上的物质有几百万种,分子也就有几百万种。但组成各种分子的原子的种类并不多,绝大多数物质都是由十几种主要原子组成的。例如,水分子中有氧原子,空气中的氧气分子中有氧原子,二氧化碳气体的分子中也有氧原子。氧原子和其他原子相结合就形成不同的分子。我们把水、氧气、二氧化碳以及所有物质中含的氧原子合起来叫做氧元素。世界上数百万种物质的分子,就是由100多种元素组成的,而主要是由十几种元素组成的。原子就是保持元素性质的最小微粒,也是化学变化中的最小微粒。

       俗话说,麻雀虽小,五脏俱全。原子虽然非常小,但内部的构造却很复杂。

       我们知道,太阳系的中心是太阳,太阳周围的大小行星在围绕太阳不断运动。原子好像一个太阳系,它的中心,是原子核,在原子核周围,有一定数目的带负电的电子在不断运动。原子核的体积很小,假如把一个原子放大到篮球那么大,原子核也比针尖还小,但是原子核却集中了差不多整个原子的质量。氢原子核是最小的原子核,它的质量是电子质量的1836倍。

       原子核体积虽小,仍是一个复杂的集体,它由两种更小的微粒组成,这两种微粒是质子和中子。质子和中子的质量相同,质子带正电,中子不带电。不同类原子核中含有不同数目的质子和中子。

       氢原子的原子核是最小的原子核,仅由一个质子组成,在氢原子核中没有中子。惰性气体氦的原子核是由两个质子和两个中子组成。氧原子核是由8个质子和8个中子组成的。

       一个原子核中所含质子的数目,叫做核电荷数。核电荷数相同的同一类原子称为一种元素。自然界的各种元素,按它们的核电荷数排列,核电荷数为几就称作第几号元素。例如氢是第一号元素。氦是第二号元素,氧是第八号元素,等等。

       氧原子的核电荷数是8,在原子核外运动的电子也是8个,带正电的原子核和带负电的电子相互吸引,形成了原子。原子核的正电荷和电子的负电荷相等,所以整个原子是不带电的。在化学反应中,原子核不发生变化,只是核外的部分电子发生变化。


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