叶永烈讲元素的故事(中小学科普经典阅读书系)

什么是化学元素 世界上房子的形状、式样、颜色各式各样。有圆的、方的、尖的；有水泥房、茅草房、板屋、窑洞；有白的、灰的、红的、黄的……但是，世界上并没有成千上万种建筑材料。各式各样的房子，无非都是由木头、砖头、石灰、水泥、黄沙、玻璃、钢材、塑料等若干建筑材料建成的。 同样的，尽管我们周围有成千上万种物质。但是，从本质上讲，它们都只不过是由90种化学元素①构成的。如氧、氢、金、银、铜、铁等，都是化学元素，简称元素。 正如26个汉语拼音字母可以拼出上千万个文字；7个音符可以谱写成千歌万曲；红、黄、蓝三色可以组成万紫千红各种颜色；127种化学元素，也可以形成千千万万种化合物。据统计，现在已发现的天然存在的化合物和人工合成的化合物，大约有300万种。这些化合物，有的是由两种化学元素组成的，例如水就是由氧和氢两种元素组成的，食盐则是由氯和钠两种元素组成的。有的化合物是由三种化学元素组成的，例如硫酸是由氧、硫、氢三种元素组成的，葡萄糖是由氧、碳、氢三种元素组成的。也有的化合物是由四种化学元素组成的，例如小苏打（碳酸氢钠）便是由碳、氢、氧、钠四种元素组成。还有的化合物更加复杂，是由五种、六种甚至更多的化学元素组成的。至于单由一种化学元素组成的物质，就不叫化合物了，而叫作单质。例如，纯净的金刚石（碳）、氢气、氧气、金、银等，都是单质。 自然界中纯净的单质和化合物是不多的，绝大部分都是由各种化合物混合组成“大杂拌”。例如，海水的主要成分是水，占96%左右，却含有3%左右的食盐（氯化钠）以及少量的氯化镁、硫酸镁、硫酸钾、碳酸氢钙、溴化镁，还有微量的铁、金、铝、碘、硅、锌的化合物等。据分析，海水中就包含有58种元素。其他像植物体、动物体、空气、泥土等，也都是“杂货铺”。就拿人体来说，65%是氧，18.2%是碳，10%是氢，2.7%是氮，1.4%是钙，此外还含有少量的磷、钾、钠、氯、硫、镁、铁以及微量的锌、硅、溴、铜、氟、碘、铝、锰、砷、铅、硼、钛等化学元素。 尽管如此，世界上任何物质——哪怕是化学成分非常复杂，都是由127种化学元素组成。若是天然的物质，则都是由90种化学元素所组成。 我们再深入一步，从现代化学理论的基础——原子—分子论的观点，来剖析化学元素的实质。 先从分子谈起。高楼大厦，是由一块块砖头砌成的。分子，就是构成物质的*小的“砖头”。物质是可分的。打开一瓶香水，整个房间便香气氤氲，这便是香水挥发了无数个香料的分子，扩散到空气中去，使得房间的每个角落都馨香扑鼻，沁人心脾。同样，在水中放一块糖，整杯水都甜了，也是因为糖块——糖的“大厦”在水中被拆散了，变成一块块“砖头”——糖的分子，遍布于水的各个部分。 分子又轻又小，根据人们测定，水分子只有0.00000000000000000000000003克重。水分子很小，一滴水里的分子个数，当然就非常惊人了。有一个有趣的估算：如果一个人每秒钟数一个水分子，一秒钟也不停地数下去，数一千年，也只不过才数了一滴水里全部分子的二十亿分之一！ 一切纯净的单质和化合物，都是由同样的分子组成的。就拿食盐来说，不论是海盐、井盐，也不论是岩盐和湖盐，只要是纯净的食盐，都是由同样的氯化钠分子组成的。因此，现在世界上有300多万种化合物，从原子—分子论的观点来看，世界上无非只是存在着300多万种分子而已。 分子是能够独立存在的物质的*小微粒，它保持原物质的成分和一切化学性质。 分子，是不是*小的微粒了呢？不，人们发现，分子是由更小的微粒——原子组成的。组成1个分子的原子数目并不一样。拿铁分子、金分子、银分子、氦气分子来说，都只是由1个原子组成的，也就是说，1个铁分子就是1个铁原子。也有的分子是由2个原子组成的，如1个食盐分子是由1个氯原子和1个钠原子组成的。有的分子是由3个原子组成的，如1个水分子是由1个氧原子和两个氢原子组成的。有的分子是由4个原子组成的，如一个三氧化硫分子，是由1个硫原子和3个氧原子组成的。还有的分子是由5个、6个以至几十个原子组成的，如一个硫酸分子便是由6个原子组成。*大的分子，要算是蛋白质、淀粉、塑料、纤维、橡胶这些高分子的化合物，它们是分子中的巨人，一个高分子化合物常常是由上千上万个原子组成的。