通往化学世界的地图

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不同的原子之间会以固定的质量比结合形成不同的 分子 ，比如一个碳原子结合两个氧原子会形成二氧化碳等。不同类型的分子被称为化合物。

化合物的性质通常和构成它们的元素非常不同，像由可助燃的氧和可燃烧的氢组成的水，即不会燃烧也不会助燃。化合物并不只是由单一的分子构成，有许多固体（比如金属或盐）都具有 晶体 结构，是由重复的多个原子构成，称为 单位晶格 。如果有许多不同的物质聚在一起就会形成 混合物 ，比如你周围的空气或一个蛋糕。

- Bonding -

键

△ 键包括了共价键、离子键、氢键和范德华键 。

但问题是，原子是如何结合在一起的？这就需要知道 键 的概念。原子之间会以不同的方式连接在一起，它们通过偷窃或共享电子来减少结合能，或者将它们重新排列成不同的结构。科学中的一个通用规则是所有东西总是试图最小化它们的能量，而键正是原子达到这个目的的一种方式。

- Energy -

能量

△ 木柴和氧气的反应也是解释能量的一个例子。右边为催化剂的作用。

理解 能量 在化学物质中是如何传播的是了解一个反应究竟会不会发生的关键。例如红磷燃烧，红磷有的时候在空气中会燃烧，是红磷和氧气反应释放出了能量，我们看到的火焰（鬼火）就是能量的表现形式。还有一个例子能够彰显能量的重要性，即通过引进 催化剂 ，两个化合物能够加速反应。例如过氧化氢在一般情况中会缓慢分解成水和氧气，但分解速度极其慢，如果加入碘化钾（催化剂）就会加快其反应速度。

- Phases -

相

△ 固相、液相、气相。

能量也决定了化合物的形态，比如 固态 、 液态 或 气态 。它们会以何种形态出现取决于它们所处的温度和所受的压力。为了说明这三种状态，以及温度和压力的重要性，我们以水为例。在生活中，我们会发现水在0度时会凝结成冰，在100度烧开时变成水蒸气。冰、水、水蒸气分别是水的固、液、气相。在高原上，气压比正常情况要低，可能水在70多度就能烧开，这就是压力改变了水到水蒸气的相转变温度。

另一种非常有趣的物质形态被称为 等离子体 。在这种状态下，气体中的原子会拥有比正常更多或更少的电子，从而形成阴离子或阳离子。生活中常见的霓虹灯的光线就来源于内部的等离子体。

- Reactions -

化学反应

△ 反应有多种类型，比如合成、分解、置换反应等。热力学决定了反应能否发生，动力学决定了反应的快慢。

化学 反应 是化学的核心：哪种化合物之间会相互反应，为什么它们会反应，以及反应后会剩下什么。有许多不同方式的反应，可以用不同的方法来分类。所有这些反应都是由一系列基本规则（即化学定律）所支配。最基本的规则是 质量和能量守恒

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