46.分子是多餘的嗎?


46.分子是多餘的嗎?

同學們家長們大家好,這裡是王木頭講科學的《萬物簡史》系列,也是第46次內容的1.2更新版。

這次我們先來回憶一下之前的內容。還記得嗎?一切的開始都是來自於一個問題,那就是地球的年齡到底多大了。

經過我們的尋找,我們找到了岩石之書,在上面記錄了幾乎整個地球的歷史,尤其是裡面的化石,更是可以幫助我們還原出幾億年、幾十億年前地球的樣子。

岩石之書有序地將地球上發生的事情按照新舊一層一層地排列,可是我們還是遇到了問題,那就是我們只知道了很多事情的先後順序。比如說,三葉蟲就肯定比恐龍更古老,恐龍又肯定比獅子老虎更古老。可是它們到底都是生活在幾千萬年前,還是幾億年、幾十億年前,我們並不知道。

於是我們就開始繼續尋找,希望可以找到一個可以和地球一樣古老的時鐘,通過它的記錄我們就能知道上面那些問題的答案了。

最後我們找到了這個時鐘,不過要讀取這個時鐘裡面記錄的時間就需要一種非常尖端的科學技術。這個技術有多尖端呢?它可是和製造原子彈的原理是相通的,那就是核衰變。

於是我們就從原子,也就是所有物質的基礎開始直接進入到了更小的世界,瞭解了原子的內部結構。原子是由外面的電子加上原子核裡面的質子和中子組成的。相同種類的原子它們內部的質子的數量都是相同的,而且電子的數量總是和質子的數量相同。

唯一不同的就是中子數,雖然是同一種原子,但是其中包含的中子數可能是不同的。我們也瞭解到,很多情況下中子數量越多原子就會越不穩定。也就是說會更容易就變成了其他種類的原子。而這種從一種原子變成另一種原子的過程就是原子的衰變。

這個衰變過程可就是我們瞭解地球年齡的關鍵了。因為只要是同樣種類的原子,那麼它們的半衰期總是相等的。當然還有更重要的是竟然存在一種原子,它的半衰期是如此的長,長到了和地球年齡差不多,有44.7億年。這就是鈾238。

所以看似一個簡單的問題,也就是我們為了搞明白地球的年齡,結果沒想到需要涉及到如此多的知識。不過我們當時還是太匆忙了,為了趕快解決地球年齡問題,我們剛接觸原子就直接進入了比它更小的世界,其實在原子之間還有很多有趣的知識我們都沒有說到。

今天開始我們會一起來看一看這個沒有那麼小的原子之間的世界是什麼樣子。在之前我講原子的時候,還講到了分子。不知道大家有沒有覺得奇怪,我們已經知道了世界上所有的東西都是由原子組成的,就連分子也是由原子組成的。

那這樣的話我們只需要知道原子就可以了,似乎沒有必要再多出一個分子的概念。把固定的幾個原子放在一起叫做分子,是不是有點多餘呢?

我們人啊都是喜歡偷懶的,所以會更喜歡一些簡單的東西,科學家也不例外。如果不是到了萬不得已,科學家們是不願意增加這麼一個麻煩的東西。這也就說明分子一定有它的價值,而且這個價值原子是無法替代的。

我們可以假設一下,如果沒有分子的話會有什麼問題呢?我們先假設在你面前有兩個瓶子,瓶子裡面裝著兩種氣體,如果是相同的氣體,那麼你一定可以知道里面含有的原子種類肯定都是相同的。

那把這句話反過來說對不對呢?就是說你通過高科技的儀器把兩種氣體掃描了一下,然後發現裡面含有的原子都是同一種,這時候你覺得瓶子裡的兩種氣體一定是相同的氣體嗎?

我想有的小朋友一定會說沒錯,因為氣體是由原子組成的,原子都全部一樣了,那麼氣體肯定是一樣的。

可事實真的是這樣嗎?大多數情況下這麼說是沒錯的,但是也有例外。給大家舉個例子,小朋友們應該都知道我們呼吸的空氣,其實主要是為了吸收空氣中的氧氣。氧氣是由什麼原子組成的呢?當然是氧原子了,有8個質子、8箇中子和8個電子。

我們假設上面說的其中一個瓶子裡面裝的全部是氧氣,也就是裡面充滿了氧原子。而且我們還知道了兩個瓶子裡面的原子種類都是一樣的,所以我們可以肯定,在另外一個瓶子裡面也都是氧原子。但是這個瓶子裡面就一定都是氧氣嗎?這麼說到底對不對呢?

也許你會說,不是氧氣那還能是什麼?不知道小朋友有沒有聽過一個叫做臭氧的東西。在我們大氣層很高的地方專門有一層臭氧,這一層臭氧非常的重要,它會吸收太陽光裡面的有害光線紫外線。就是因為有它們在,地球上的生命才不會被殺死。而這個叫做臭氧的氣體也全部都是由氧原子組成的。所以說另外一個瓶子裡面裝著臭氧的話,那麼這個瓶子裡面也全部都是氧原子,但兩個瓶子裡面裝的卻是不同的氣體。

這到底是什麼情況呢,我們下次繼續介紹。今天的內容就到這裡了。這一次我們一起回顧了一下之前原子有關的知識。把你知道的知識告訴身邊的朋友們吧,讓他們也可以和你一起享受獲得知識的快樂。


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