
手机号:13333709510(微信同号) 13068761630 张老师
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| 41 、质子 |
| 科学家发现了那么多元素(不同种类的原子),可是,怎么使它们排列有序,怎么使它们看上去有规律,这在当时,是个老大难的问题。置身于这些不同化学性质和不同物理性质的原子中,如坠云里雾里,头疼万分,科学家们渴盼在这种无头无序中能寻找出一种规律,从而把元素排列有序。
1862年,法国地质学家比古耶·德·尚库图发现,可以按原子量(原子的相对质量)的递增,把所有元素排成一张表。两年后,英国化学家纽兰兹用这种方法也得到了相同的排法。按理,这是一种进步,然而这两位化学家却遭到了嘲笑和轻视,以至他们无法把自己的主张发表出来。很多年后,人们逐渐认识到元素周期表的重要性,两位科学家的观点才得以发表,并被人接受。纽兰兹还因此获得了奖章。(选自《阿西莫夫最新科学指南》) 1869年,俄国化学家门捷列夫又提出了新的分法,他认为,应该按照元素的化学性质来排列,而不是原子量。后来证明,他是对的。然而,门捷列夫最聪明的地方还在于,在他的周期表中,留有不少空格。他大胆地预言,还有一些元素没有被发现,这些空格(或者说这些位置)是为他们留着的。 在当时的人们看来,门捷列夫的胆子也太大了,甚至有点近乎狂妄!要知道,发现一种新元素是那么的不容易,科学家们寻找新元素是那么的艰辛,有的科学家找元素甚至找到了太阳上,因为地球上很难找到。然而,门捷列夫却敢说,还有哪几种元素没有被找到,并且还说出了这几种元素的性质!呵呵,你以为你是神仙啊? 不过,后来的发现,门捷列夫是对的。人们陆续发现了他所预言的新元素,这些新元素的性质也跟门捷列夫所预言的一样。 这就是门捷列夫的伟大之处,他告诉我们:只要你的思路是对的,那么,事情基本上将按照你的预言来发展。 八戒:“寒老师,你说的很对,可是我们怎么用到现实生活中,以便让我早日吃上面包呢?” 很简单嘛,打个比方,禽流感横行的时候,无数的鸡被活埋,人们养的鸡,越来越少,并且后来也观察到,河南,安徽等地发生“猪热病”,而且玉米等猪饲料的价格高居不下,因为它们被一些国家当作生物燃料,结果导致人们养的猪也越来越少。这个时候,你只要想到:无论如何,人们总是要吃猪肉的,所以,猪肉价钱必大涨,于是你拼命发展养殖业,所以你今年因为养猪成了暴发户。 八戒:“寒老师,你能不能不用猪来打比方啊?什么意思嘛你?” 嘿嘿,对不起对不起,咱们换一个。当年,华人首富李嘉成还年轻的时候,香港发生了一次金融大风爆,物价纷纷大跌,很多商人看不到香港的希望和未来,纷纷把自己的东西卖出去,生怕卖慢了遭受更大的损失。但是,李嘉成却反其道而行之,他倾其所有,大肆买进很多低价房地产,因为他相信,不管怎样,香港的未来是好的,金融风爆肯定会过去的。果然,几年后,香港经济大复苏,房价大涨,而李嘉成也狠狠地赚了一笔,这为他成为华人首富垫定了坚实的基础。 唐僧:“I服了You!科普讲得好好的,怎么没一会儿功夫又跑到经济哪了?风马牛不相及嘛!” 哎呀,中规中矩的小唐同学,我说你不要太中规中矩了好不好?咱们面对的又不是高考,搞那么严肃干嘛?东拉西扯,这才我的作风嘛! 言归正传,门捷列夫按照元素不同的化学性质而提出的元素周期表,在现在看来,是很冒险的。因为,把一百多种元素按顺序排列出来,最可靠的不是元素所表现出来的性质,而是原子核里面所包含的质子数--这才是把元素从小排到大最本质的依据! 原子核里面的质子数是判断原子属于哪一种元素的惟一标准。抛开原子核里面的中子不提,假若原子核里面只有一个质子,那么,我们就把此类原子叫做氢元素;原子核里面有两个质子,我们就叫它氦元素;有三个就是锂元素……有六个就是碳元素……八个就是氧元素……26个就是铁元素…79个是金元素……92个是铀元素……… 目前,科学家共发现了112种元素,人们用尽各种办法,希望发现更多的元素,但是,难度太大了。尽管这样,科学家们还是在实验室里把118号元素制造出来了,不过,后来发现,这是空欢喜一场,因为这是一个震惊世界的科学大骗局。如果你看《读者》的话,相信你会看到这样一篇文章: “ 震惊世界的科学骗局 任本 庞燕雯 尹传红 “科学与真理同行,也必与丑闻相伴。” 这话不知道是哪位哲人说的,颇有些耸人听闻的味道。不过客观地讲,世上骗人的把戏太多,而且这些把戏一旦沾上科学的边儿,就更让人真假难辨、捉摸不透。然而骗局终究是骗局,就如林肯的名言:“你可以一时欺骗所有人,也可以永远欺骗某些人,但不可能永远欺骗所有人。” …… 伯克利实验室“118元素”事件??子虚乌有的“重大科技突破” 1999年6月,美国劳伦斯伯克利实验室15名研究人员在著名学术刊物《物理评论快报》上发表论文称,通过铅原子核和氪原子核的撞击发现了元素周期表上空缺的118号元素,以及由118号元素衰变产生的116号元素。这一成果曾被视为1999年最重要的科技突破之一。 但其他科学家随后进行的重复研究,却无法获得类似结果。该研究小组重新分析原始数据后,也发现实验中的一项重要指标根本就是人为制造的。2002年,伯克利实验室最近公开承认,有关研究人员从事了“不正当科学行为”,嫌疑最大者也被开除。 …… …… ” 事实证明,以科学的名义来骗人是最容易获得成功的,然而,这种成功同时也是短暂的,昙花一现的。科学之所以是科学,是因为她始终代表着真理,是为探索真理而存在的! 42、 原子的电子分布 八戒用手托着右脸,靠在桌上,呆呆地望着窗外,不时地嘿嘿一笑,傻傻地……… 今天到底怎么了,为何八戒会这样傻笑不止? 八戒:“嘿嘿…嘿嘿嘿……” 悟空:“你别笑了,八戒,你笑起来很丑,真的,骗你是小猪!” 八戒:“嘿嘿…嘿嘿嘿……” 你告诉我,八戒,你到底遇到什么高兴事了?为何让你如此神魂颠倒? 八戒:“嘿嘿…嘿嘿嘿……” 唐僧:“不说是吧?好好好,就不信我猜不出来,嗯……八戒,你昨天是不是掉进了茅厕里,全身被粪水淹没,当你好不容易从粪水中露出头,结果发现,嘴里叼着一样东西,这东西不是别的,而是一条活蹦乱跳的鱼……” 沙僧:“师父你太落后了,现在只有公共厕所,哪里还有什么茅厕让他去掉啊。我猜,八戒昨天肯定狠狠地摔了一大跤,当他爬起来时,发现嘴里塞的满满的----全是土. 可当他把土呕出来后,却意外地发现,土里夹着一块硬币,所以他才这么高兴。” 悟空:“嗯……我猜……” 八戒:“停停停…你们这帮家伙呀,没一个是好东西,就见不得我老猪高兴一会儿,实话告诉你们吧,我找到女朋友了,哈--哈--哈…我终于找到女朋友啦!” 啊………………………… 噢………………………… 唐僧:“我们还在单身,而你,却已比翼双飞!唉……这世道……” 八戒,是哪个媒人给你们牵线搭桥的?此人真是个冒险主义者啊! 八戒:“寒老师,你说什么呢?我怎么不明白。没有媒人,如果硬要说有的话,那就是网络。” 噢?难道是QQ? 八戒: “ Yes!” 哦,八戒,真不可思议,你知道吗,由于中国重男轻女,导致男女比例严重失调。据香港《南华早报》上说,到2020年,中国大陆达到婚育年龄的男性要比同龄女性多出4000万!而你,在这种严峻的形式下,竟然还找到了女朋友,尤其对于你来说,这不能不算个奇迹。噢,对了,忘了一个很严重的问题,你们……见过面了吗? 八戒:“那当然,高科技,视频,视频的!呵呵呵.....” 唐僧:“她她她长的什么样?” 八戒:“沉鱼落雁,闭月羞花,就是西施遇见她,估计,也要绕道走。” 唐僧:“唉…………………这世道!” 沙僧:“八戒你真牛!比牛魔王还牛!” 八戒:“牛魔王算哪根葱?他不就是有一个八蕉扇老婆嘛,告诉你,八蕉扇公主若是不小心撞见我女友,没准,连头都不敢抬!” 唐僧:“唉…………………这世道!” 等等等等,八戒,你刚才没有从本质上理解我的意思。我是说,她见过你了吗? 八戒: “哎呀,这又有什么关系嘛!只是因为她的电脑有摄像头,而我的没有,所以,目前来说,我能看见她,而她,却不能欣赏我……嘎嘎嘎....” 啊------ 噢…… 唐僧:“搞什么搞嘛?原来是这----样!” 别说话了,咱们继续讲课。上次我们讲到了,原子核里面的质子数是原子身份的最根本象征。今天我们讲讲,电子如何决定原子的脾气。 可以说,不同的原子拥有不同的脾气,他们当中,有的性格火爆,桀傲不驯,就像张飞;有的又温文而雅,贤惠大方,好比白素珍白娘子;有的活泼可爱,上窜下跳;有的又死气沉沉,与世隔绝……之所以会这样,是由于原子的最外层电子的数目决定的。 悟空:“可什么是原子的最外层电子数呢。” 嗯,这说来就话长了,不过,这是我们必须要掌握的知识。我们说,一个完整的原子,其核内的质子数,一定等于核外的电子数。比如第92号元素--铀,铀原子核中有92个质子,原子核外面就有92个电子。现在,出现了一个问题,这些核外电子是怎么分布的呢? 实际上,电子在原子核外面是分层排布的,最靠近原子核的为第一层,稍远的为第二层,然后是第三层,第四层……;并且,第一层只能容纳两个电子,第二层只能容纳八个电子,第三层只能容纳十八个电子,第四层………;还有,电子总是先排满前一层后,才会去排后一层;最后,不管是第几层,如果其作为原子的最外层时,那么这一层的电子数不能超过8个; 也不管是第几层,如果其作为原子的倒数第二层时,那么这一层的电子数不能超过18个。 以上就是电子在核外排布时需要遵守的一些基本规则,下面我们简简单单地举几个常规例子 。比如钠原子,它属于第十一号元素,原子核外面有11个电子,这十一个电子怎么分布呢?很简单,这11个电子肯定会先从第一层排起,因为第一层最多容纳两个电子,所以第一层有两个电子,同理,第二层有八个电子,还剩下一个电子,他只能排在第三层了。因此,钠原子的最外层电子数是1。 再比如,氯原子是第十七号元素。17减2,再减8,等于7,所以氯原子的最外层电子数是7。 刚才我们说,原子的最外层电子数决定其脾气(化学性质),是这样的,对于钠原子来说,它最外层电子数是1,钠原子不是很喜欢这个电子,它总是想把这个电子扔掉从而让自己的最外层电子数为8。而氯原子呢,它的最外层电子数为7,它特别想获得一个电子从而让自己的最外层电子数也为8(中国人喜欢8,没想到原子中也会出现这种现象)…… 所以,每当氯原子和钠原子相遇的时候,难免一见钟情,想像一下,他们肯定会二话不说,就冲上去紧紧抱在一起。这样的话,他们俩个在一起就组合成了一个新家庭,这个新家庭的名字就叫氯化钠分子,也就是我们天天吃的食盐。 八戒:“我有点搞不懂,既然钠原子倾向于失去一个电子,而氯原子又想得到一个电子,当这两种原子相遇时,愿望肯定都会得到满足,可是,既然愿望都满足了,为什么还结合在一起而不离开呢?难道它们长年累月抱在一起,只是为了向对方表示感谢吗? 嗯,这个问题你可以这样去理解:虽然钠原子渴盼失去一个电子,从而让自己的最外层电子数为8,但是,当它有一天真的把这个电子送给氯原子后,却发现,少了一个电子的它是不完整的,是缺胳脖少腿的。于是,它又日思夜想,希望这个电子能回到它身边。这就是:失去后才知道珍惜! 同样,虽然氯原子得到了一个电子,从而满足了最外层电子数是8的愿望。但是,有多大的头就戴多大的帽,氯原子的原子核中只有18个正电荷(质子所带),对于核外的19个负电荷(电子所带)来说,就显得有点力不从心了。也用一句话来形容,那就是:得到后才知道是负担! 所以,氯原子和钠原子有着共同的利益,因此它们才结合在了一起。 八戒:“寒老师,我还是不明白。怎回事?” 唐猴沙!你们明白否? 唐猴沙:“那当然,这太简单了!” 听到没有,八戒?为何众人皆醒你独醉?难道你不认为,你是因为分心才听不懂的吗?难道你又不认为,你分心是因为早恋的缘故吗? 八戒:“早恋?寒老师,我一大把年纪,还一大把胡子。还早恋?你太严重了吧?” 所谓早恋,就是在不适当的时间,不适当的地点,不适当的环境,不适当的时机下进行的恋爱。对于八戒你来说,你现在连自我谋生的能力都没有,应聘失败就是证明,你连面包都吃不上,难道一日三顿,你打算全部用馒头来喂你的女朋友吗?还有,你现在最根本的任务是学习,而谈恋爱又容易让人神魂颠倒,想入非非,会极大地影响你学习。这就是不恰当的时机。 唐僧:“对对对,寒老师说的对,八戒,你确实属于早恋,你最好赶紧悬崖勒马。” 八戒:“别废话了,我知道你们是在嫉妒我 !” 唉,这猪,没救了!不要说我们,就是用原子弹,也别想把八戒从恋爱中拉回来。算啦, 八戒,我再给你解释一下你刚才提出的问题,希望你停止想入非非,认真听讲。为何氯原子和钠原子要紧紧地缠在一起,组成氯化钠分子这个新家庭。很简单,我们还可以再举个例子。 假设小唐同学发育不良,并且基因突变,结果,他的左手多长了一个小指(俗称六指),对此,唐僧很抑闷,感觉没脸见人。然而,唐僧的这种抑闷跟八戒比起来,真的就不算什么了。话说,只从八戒找了女朋友后,为了让女友高兴而常常囊中羞涩,实在没有办法了,八戒就去偷,就去抢,结果,在一次作案中,被一个老太婆抓了个正着,人们为了惩罚八戒,砍掉了他右手的小指。现在,唐僧的左手就相当于多得到一个电子的氯原子,而八戒的右手则类似于失去一个电子的钠原子。可以想像,当八戒的右手遇到了唐僧的左手,他们就会发现,这两只手只有放在一起才是完美的,否则的话,就是残缺的。于是,八戒和唐僧就像情侣一样,无论走到那里,都是手拉手………… 呃……八戒,这个例子也许不对,不恰当,但是有助于你更好地理解。 悟空:“嗯,这个例子我非常非常喜欢。我懂了,两个不同的原子要组成一个新家庭,必须存在共同利益,共同利益越大,他们结合得就越牢固!” 总结得非常好!另外,还有些原子,他们是很难结合在一起,组成新家的,这时候就需要媒婆了,也就是化学上所说的催化剂。人类社会中的媒婆,她们会对男方说:那女的,呵呵,柔得像水,美得像花,摸上去像棉花。然后嘟嘟嘟,嘟嘟嘟…又跑去对女方说:那男的,嘿嘿,才高八斗,身高九丈,帅得像马儿一样,号称:白马王子! 在原子中,也是这样的。原本不能结合的原子在催化剂的作用下结合在了一起,当他们组成新家后,想分开……就难了! 八戒:“嗯,媒婆的力量真的不可小看,值得我研究研究……” |
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