什么是单质

时间:2023-11-18 00:19:01

“与硫黄一样,碳和铁也是单质。”

单质除了能和别的物质化合成更复杂的物质外,不能再分解为任何更简单的物质了。

什么是单质

“化学家把自然界中的一切物质,无论是在地上、地下、水底还是天空中的,无论属于动物、植物还是矿物,都逐一加以精确地实验和分析,最终发现了九十几种不可分解的元素(写于20世纪初期,当时对化学元素的认识还比较有限。到现在,科学家们已发现了118种天然元素和人造元素。),我们刚刚说到的铁、硫和碳,都包含在其中。”

爱弥儿问:“那么,你会把所有的单质都告诉我们吗?”

“不会,我们只讨论其中比较重要的几种单质,因为大部分的单质都与我们的日常生活关系不大。而且,除了铁、硫、碳之外,你们其实已经知道了很多其他单质。”

爱弥儿惊讶地说:“我也知道其他的单质吗?我从来没往这方面想过呢。”

“你知道的,只是在此之前你可能还不知道它们是不能分解的单质。事实上,你们脑子里存储的知识远超你们的想象。所以,我想我需要帮你们理一理脑海中杂乱的知识。我会尽量避免直接灌输,而让你们自己去想起那些已经知道的东西。不过我可以给你们一个提示:那些我们通常称为金属的物质,大部分都是单质。”

“我明白了,那像金、银、铜、锡、铅等,和铁一样都是单质吧。”

“还有一种极为常见的金属你没有说呢。想想看,印刷时所用的图版往往是用它制成的。”

“印刷时所用的图版?——是锌吗?”

“是的,除了刚才提到的之外,还有许多别的金属,它们之中有些性质很奇特,都有着不一般的用途。以后有机会,我再和你们一起讨论。现在,我们可以先来说说一种金属,它是液态的,像是熔化了的锡,颜色和银一样,通常装在温度计的玻璃管里,随环境温度的变化而升降。”

“我知道,是水银!”

“不错。不过它的学名应该叫汞(Hg)。水银这个名字很容易让人误解,它的颜色虽然与银相似,但它的性质却与银完全不同。”

“这么说,水银也和金、银、铜、铁等一样,是一种金属了?”

“是的,它和别的金属相比,只有一点不同:即使在寒冷的冬季,只要温度正常,就足以使水银保持液态。然而,要熔化铅必须用高热的炭火;要熔化铜或铁,就得用最热的炉火。不过,如果将水银冷却到一定温度,它也会变硬,看上去就和银一样。”

“那它可以用来做货币吗?”

“理论上是可以的,只是这种货币一放进口袋,就立刻熔化了。”

“金属的颜色差别不大:银和水银是银白色的,锡次之,铅再次;金是金黄色的,铜是红铜色的,铁和锌则是灰白色的。所有金属都有着耀眼的光彩,尤其是当它们被擦亮的时候。换句话说,它们都自带一种金属光泽。不过需要注意的是,金属都有光泽,但有光泽的并不一定都是金属。例如,一些昆虫的翅鞘,还有某些石头,它们也有金属一样的光泽,但并不是金属。”“

其他的单质,如硫和碳,都是没有金属光泽的;还有几种非常重要的单质,它们和空气一样无色透明。这种外观明显不同于金属的单质,叫非金属单质。碳和硫都是非金属单质。非金属单质的数目并不多,一共才22种,它们之中有几种单质,在平常生活中很少听到,不被人熟知,但它们在化学上却有着举足轻重的地位,我们四周的一切东西,绝大部分都是以非金属单质为主要原料构成的。自然界的物质需要非金属,就像建筑物需要砖石水泥一样。在这些重要的非金属单质中,有一种气体叫氧气(Oxygen)——如果没有它,我们会立刻死亡,但恐怕你们没有听说过它吧?”

爱弥儿叫道:“这真是个奇怪的名字!我从来没听说过。”

“还有两种叫氢气(Hydrogen)和氮气(Nitrogen)的气体,你们听说过吗?”“这两种也没有听说过呢。”

“我早料到了。氢和氮都是很有用的非金属,它们悄悄地完成着属于它们的任务,而并不被人们注意。”

“刚刚说到的氧、氢、氮这3种物质,虽然都很有用,但是日常生活中并不被经常提起,因为它们都和空气一样,是无色透明的气体。而且,它们往往隐藏在某些化合物中,需要借助一些科学方法才能确定它们的存在。所以,更多时候,我们都忽视了这些在大自然中扮演着重要角色的物质。”

“它们很重要吗?”

“是的,非常重要呢。”

“比黄金还重要吗?”

“不能这么比较。黄金对人类而言当然是极为有用的,它代表着劳动力或物品的价值,可以被铸造成货币在社会中流通,作为劳动力和物品交换的媒介。不过,假使地球上所有的黄金都消失了呢?其实,也并不会造成很严重的问题。以黄金作为货币的国家,银行业和商业可能会有一时的混乱,但也仅仅如此而已。过不了多久,一切都会渐渐恢复正常。可是,如果刚刚提到的3种非金属中的任何一种——比如氧——全部消失了呢?那时,地球上的一切生物都会立即死亡。地球上没有了生命,只会剩下一片死寂。这种情况与银行家、商人的烦恼相比,当然要严重得多。”

“所以,对人类而言,即使完全没有了黄金,自然界的秩序也不会受到影响;而氧、氢、氮却有着非常重要的作用,无论缺少了其中哪一种,都足以使自然界失去常态,让生物无法生存。除了以上三者,还有碳也同样重要。所以,生物生存不可或缺的物质共有4种。”

约尔问道:“叔叔能给我们讲讲氧、氢、氮这3种物质的性质吗?”

“当然可以了。不过为了让单质这个概念更清晰,这里让我先介绍一下另一种非金属物质。红头火柴的火柴头上含有这种物质,上面覆盖着一层蜡,一经摩擦就会燃烧。如果你在暗室中单独摩擦它,会看到它放出淡淡的光。”

“那一定是磷。”

“没错,是磷,磷也是一种非金属。现在,让我们把以前所说的知识回顾一下吧。”

●自然界中的单质,简单以外观区分,可分为金属和非金属两类。

●金属具有金属光泽,你们已经知道的有金(Au)、银Ag)、铜(Cu)、铁(Fe)、锡(Sn)、铅(Pb)、锌Zn)、汞(Hg)8种,还有几种金属也有必要知道,有机会我会再说。

●非金属的数目则要少得多,它们都没有所谓的金属光泽,最重要的非金属是氧(Oxygen)、氢(Hydrogen)、氮(Nitrogen)、碳(Carbon)、硫(Sulfur)、磷(Phosphorus)6种,前三者和空气一样是无色透明的气体。