46.分子是多余的吗?


46.分子是多余的吗?

同学们家长们大家好,这里是王木头讲科学的《万物简史》系列,也是第46次内容的1.2更新版。

这次我们先来回忆一下之前的内容。还记得吗?一切的开始都是来自于一个问题,那就是地球的年龄到底多大了。

经过我们的寻找,我们找到了岩石之书,在上面记录了几乎整个地球的历史,尤其是里面的化石,更是可以帮助我们还原出几亿年、几十亿年前地球的样子。

岩石之书有序地将地球上发生的事情按照新旧一层一层地排列,可是我们还是遇到了问题,那就是我们只知道了很多事情的先后顺序。比如说,三叶虫就肯定比恐龙更古老,恐龙又肯定比狮子老虎更古老。可是它们到底都是生活在几千万年前,还是几亿年、几十亿年前,我们并不知道。

于是我们就开始继续寻找,希望可以找到一个可以和地球一样古老的时钟,通过它的记录我们就能知道上面那些问题的答案了。

最后我们找到了这个时钟,不过要读取这个时钟里面记录的时间就需要一种非常尖端的科学技术。这个技术有多尖端呢?它可是和制造原子弹的原理是相通的,那就是核衰变。

于是我们就从原子,也就是所有物质的基础开始直接进入到了更小的世界,了解了原子的内部结构。原子是由外面的电子加上原子核里面的质子和中子组成的。相同种类的原子它们内部的质子的数量都是相同的,而且电子的数量总是和质子的数量相同。

唯一不同的就是中子数,虽然是同一种原子,但是其中包含的中子数可能是不同的。我们也了解到,很多情况下中子数量越多原子就会越不稳定。也就是说会更容易就变成了其他种类的原子。而这种从一种原子变成另一种原子的过程就是原子的衰变。

这个衰变过程可就是我们了解地球年龄的关键了。因为只要是同样种类的原子,那么它们的半衰期总是相等的。当然还有更重要的是竟然存在一种原子,它的半衰期是如此的长,长到了和地球年龄差不多,有44.7亿年。这就是铀238。

所以看似一个简单的问题,也就是我们为了搞明白地球的年龄,结果没想到需要涉及到如此多的知识。不过我们当时还是太匆忙了,为了赶快解决地球年龄问题,我们刚接触原子就直接进入了比它更小的世界,其实在原子之间还有很多有趣的知识我们都没有说到。

今天开始我们会一起来看一看这个没有那么小的原子之间的世界是什么样子。在之前我讲原子的时候,还讲到了分子。不知道大家有没有觉得奇怪,我们已经知道了世界上所有的东西都是由原子组成的,就连分子也是由原子组成的。

那这样的话我们只需要知道原子就可以了,似乎没有必要再多出一个分子的概念。把固定的几个原子放在一起叫做分子,是不是有点多余呢?

我们人啊都是喜欢偷懒的,所以会更喜欢一些简单的东西,科学家也不例外。如果不是到了万不得已,科学家们是不愿意增加这么一个麻烦的东西。这也就说明分子一定有它的价值,而且这个价值原子是无法替代的。

我们可以假设一下,如果没有分子的话会有什么问题呢?我们先假设在你面前有两个瓶子,瓶子里面装着两种气体,如果是相同的气体,那么你一定可以知道里面含有的原子种类肯定都是相同的。

那把这句话反过来说对不对呢?就是说你通过高科技的仪器把两种气体扫描了一下,然后发现里面含有的原子都是同一种,这时候你觉得瓶子里的两种气体一定是相同的气体吗?

我想有的小朋友一定会说没错,因为气体是由原子组成的,原子都全部一样了,那么气体肯定是一样的。

可事实真的是这样吗?大多数情况下这么说是没错的,但是也有例外。给大家举个例子,小朋友们应该都知道我们呼吸的空气,其实主要是为了吸收空气中的氧气。氧气是由什么原子组成的呢?当然是氧原子了,有8个质子、8个中子和8个电子。

我们假设上面说的其中一个瓶子里面装的全部是氧气,也就是里面充满了氧原子。而且我们还知道了两个瓶子里面的原子种类都是一样的,所以我们可以肯定,在另外一个瓶子里面也都是氧原子。但是这个瓶子里面就一定都是氧气吗?这么说到底对不对呢?

也许你会说,不是氧气那还能是什么?不知道小朋友有没有听过一个叫做臭氧的东西。在我们大气层很高的地方专门有一层臭氧,这一层臭氧非常的重要,它会吸收太阳光里面的有害光线紫外线。就是因为有它们在,地球上的生命才不会被杀死。而这个叫做臭氧的气体也全部都是由氧原子组成的。所以说另外一个瓶子里面装着臭氧的话,那么这个瓶子里面也全部都是氧原子,但两个瓶子里面装的却是不同的气体。

这到底是什么情况呢,我们下次继续介绍。今天的内容就到这里了。这一次我们一起回顾了一下之前原子有关的知识。把你知道的知识告诉身边的朋友们吧,让他们也可以和你一起享受获得知识的快乐。


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