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一张通往化学世界的地图

环球科学  · 公众号  · 科学  · 2017-08-08 17:27

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构成的。而在过去的100年中,科学家才逐渐搞清楚原子的真实面目。原子的核心是原子核,由质子和中子组成 (它们又是由更小的夸克构成) ,绕着原子核运行的是电子。电子的数目和行为对化学反应很重要。 元素周期表 上的每个化学元素都代表了不同的原子,同一列的元素具有相似的化学性质。


- Chemical Compound -

化合物


像水、二氧化碳等等都是化合物。


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 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 -








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