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收集元素



    有些人收集石头,有些人收集虫子。我也是收集爱好者。不过,我收集的东西略有不同:化学元素。

    元素是仅由某一种原子构成的东西。所有的固体、液体和气体都是由原子构成的。

    宇宙中的一切都是由元素构成的,它们是一切生物和非生物的基本构件。你也是由元素构成的。

    目前已知有118种化学元素。有些是金属,有些是气体。金是一种金属,人们可以在地下挖到这种金属,再用它来制作珠宝。氦是一种气体,人们用它来填充气球。

    混合与搭配

    元素可以单独存在,也可能结合在一起。由两种或多种元素构成的物质称为化合物,它可能与其中的构成元素的性质完全不同。

    就拿水来说吧。水是一种化合物,由两种元素构成:氢气和氧气。

    在实验室中,我把两份氢气和一份氧气混合在一起,然后在旁边擦了个小火花。这两种气体发生了化学反应,产生了爆炸。这个化学反应使两种气体元素变成了新的化合物——水。

    进行反应

    把钠和氯混合在一起则更有意思。钠是一种质地柔软的银色金属,遇水会发生爆炸。氯是一种黄绿色有毒气体,一小股就能致人死亡。若把这两种元素混合在一起,会是什么情形呢?我们一起来看看吧。

    取出一些钠,并把它熔化;然后吹入一些氯气,它们就会燃烧起来,产生大量的白烟。烟里面是氯化钠颗粒,也就是我们熟悉的盐。把钠和氯混合在一起会爆炸,也会产生让爆米花有滋味的盐

    特殊金属

    大部分元素都是金属。金属有特别的性质,许多金属能塑造成不同形状,还有许多金属能传导热和电。以下这三种金属会让你惊奇:

    汞是唯一在常温下呈液态的金属;

    铜能杀死细菌。医院里用铜制作门把手和作为表面材料;

    钙是最重要的营养物之一,能使骨髂强健。

    胶水一样

    我在思考:元素是如何成为我们日常物品的一部分的?于是,我收集每种元素有代表性的物品。

    我有一支牙膏,它含有氟——一种能使你的牙齿变得牢固的元素。我收藏火柴头,它含有磷——一种能在空气中自燃的元素。

    有一种元素比其他所有元素都要重要,这就是碳。所有生物中都含有碳。据我们所知,地球上所有的生命都离不开碳。所有的生物都由几种最主要的元素构成,其中包括氧、氢、氮、磷和硫。碳能与所有这些元素化合,就像把它们都粘在一起的胶水。没有碳,生命将只会是一堆松散的原子。

    世界之外

    思考元素的起源让人激动。为了找到答案,我把目光投向了太空,元素就来自那里。这一切都起源于宇宙大爆炸。根据这种理论的说法,一次巨大的爆炸产生了宇宙。

    大爆炸也产生了气体,如氢和氦。当爆炸产生的尘埃和气体冷却时,就形成了恒星。

    许多元素来自于步入消亡的恒星。例如,我们的太阳主要由氢构成。

    太阳内部剧烈的核反应把氢变成了氦。数十亿年后,太阳也会走向消亡。它会冷却、膨胀。这个反应会把氦变成碳和其他元素。

    创造元素

    其他一些恒星也正在走向消亡。当它们变得最大时,能产生许多元素。它们走向消亡的时候,会发生爆炸,释放巨大的能量和元素。

    所有这些元素都慢慢在太空飘荡。经过几十亿年,有些汇聚在一起,形成新的恒星或行星。所有的东西都是由元素构成的,也包括你。

    小辞典

    元素(element):仅由一种原子构成的物质。

    原子(atom):具有某种物质所有特性的最小单位。

    化合物(compound):由两种或多种元素构成的物质。

    化学反应(chemical reaction):原子打破彼此间连接或形成新连接、产生新物质的过程。

摘自《十万个为什么》2018.02

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