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原子究竟有多小

1年前
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我们生活在物质的世界中,周围有形形色色的、丰富多彩的物质,像晶莹的水晶、清澈的流水、闪亮的金属、绚丽的花朵、乌黑的煤、雪白的盐等。那么,为什么不同的物质性质不同呢?物质是由什么构成的呢?人们对此充满了好奇。

古希腊人认为,世间上所有的物质都能分解为火、空气、土和水四种基本要素。我国古代也有“五行说”,即世界是由金、木、水、火和土组成的。科学发展到今天,人们已经形成了比较完整的物质结构理论:世间万物都是由原子组成的,它们的差别仅仅在于组成物质时原子的种类、数目和结合方式的不同。

我们可以形象地将复杂的物质世界看成一座辉煌的大厦,那么原子就是砌成大厦的砖石,化学键就是将砖石黏结在一起的水泥砂浆。那么,小小的原子究竟小到什么程度呢?

我们知道,分子很小,肉眼看不见,原子更是小得可怜!拿水的分子来说,如果一个人每秒钟数一个水分子,日夜不停地数下去,数一千年也不过数了一滴水里全部分子的20亿分之一,可见水分子是多么小。

至于组成水分子的氧原子和氢原子,当然更小。例如,据计算氢原子的直径大约只有0.000 000 01厘米,重量只有0.000 000 000 000 000 000 000 002克重。后面这个数字读起来都很难,读法是“万万万万万万分之二克重”!

不同物质的分子所含原子的数目是不一样的。例如,水的分子中含有两个氢原子和一个氧原子,共含有三个原子;而葡萄糖(C6H12O6)中竟含有碳、氢、氧等大大小小的原子24个。不同物质的分子,它们的大小差别就是这么悬殊。但是原子,即使是最轻的原子——氢原子,和很重的原子——铀原子相比,它们的大小也相差无几。

正因为原子的个头都差不多,所以科学家曾笼统地想像了一下原子的大小。假如把你看见的各种东西都放大100万倍,一只小狗就成了身高三四百千米的一头怪兽!一支铅笔至少也有150千米长,粗细也得超过5千米!而原子放大100万倍以后又怎样呢?还没有书本上一个句号大!

想一想是很有趣的,当我们用铅笔在纸上写字的时候,也就是在白色纸的原野上,撒下了成百万个碳原子。至于你手中的笔,上面存在的原子数目之多,恐怕你一辈子也数不完!

总之,我们周围的一切,微小的尘埃、高大的山脉、涓涓细流、江河湖海、蝴蝶、蜜蜂、鲜花、地球、太阳,甚至距离我们几十亿光年的星球,统统是由小小的原子构成的。

【科学小链接】

化学键

氢分子是由氢原子构成的,要使氢分子分解成氢原子需要将其加热到2 000摄氏度,但它的分解率仍不到l%。这就说明在氢分子中的氢原子与氢原子之间存在着强烈的相互作用,实验测得如果要破坏这种作用就需消耗436千焦每摩尔的能量。

这种强烈的相互作用不仅存在于直接相邻的两个原子间,也存在于分子内非直接相邻的多个原子之间。但前一种的相互作用比较强烈,破坏它要消耗很多的能量,是原子形成分子的主要因素。人们将分子中相邻原子间强烈的相互作用称为化学键。科学家经过上百年的摸索和探讨,对化学键本质的认识逐步深化。目前,科学家认为化学键有离子键、共价键、金属键三种主要的类型。

 

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