青少年必读书系(小学生必知的科学知识(上))_化学世界

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世界是由什么组成的？

大千世界都是由物质组成的。从人们日常所需的生活用品，到人们赖以进行生产的生产资料；从大自然的树木、花草、鸟兽，到岩石、高山、大海，从地球上的万物到茫茫宇宙中的太阳、月亮和星球„„都是物质。

这形形色色的物质，都是由一种被称为分子的微粒构成的。例如水是由水分子构成；氧由氧气分子构成。假如杯子里的水全由水分子组成，那么称这种水为纯净物。实际上，天然水中常常溶解有少量的各种盐类，还有病菌和其他杂质。天然水中还含有其他物质的分子，所以是不纯净的。这种由不同种分子组成的物质，称为混合物。混合物没有固定的组成，也没有一定性质。在我们周围存在的绝大多数天然物质都是复杂的混合物，像泥土、花岗石、海水等。

纯净物质当中，有的是由同种元素组成，再也不能发生分解反应，这种物质称为单质。如果是几种不同元素化合而成的物质，称为化合物，它们在一定条件下，能够发生分解反应。如水在电流的作用下，可以分解出氢气和氧气。我们说水是化合物，氢气和氧气都是单质，单质又可以分为金属和非金属两大类。氢气和氧气是非金属；金、银、铜、铁、铝等是金属。

你了解空气吗？

地球上的生物，要靠看不见的空气生活。那么，空气是什么呢？

空气中的主要成分是氧气和氮气。氧气占空气的体积约21%，氮气约占78%，还有少量氩气、二氧化碳、氪、氖、氦、水汽、臭氧等。空气是一种弥浸在地球周围的混合气体，它对人类的生命活动有着密切关系。

例如，空气中二氧化碳增加，会使地球表面的气温升高，出现“温室效应”，造成气候反常等影响。据科学家预测，到公元2030年，如果地球气温比现在高4.5℃，这将使南极的冰层融化，引起海平面上升，最终导致全球性洪水泛滥，后果不堪设想。因此，科学家正在研究预防的办法。

科学研究已经证实，现代空气污染的主要原因是工业生产中释放的大量废气。由于煤和石油等燃料的大量消耗，空气中二氧化硫、悬浮颗粒物、氮氧化物、一氧化碳等有毒有害杂质含量增加，就会给人类带来灾难性的危害。1952年12月的伦敦烟雾事件，四天中死亡人数比常年同期约多4000人。事件发生的一星期内，支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱病患者的死亡人数分别为事件前一周同类死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。肺炎、肺癌、流感及其他呼吸道疾病患者的死亡率都有成倍增加。

空气中的氧气是人类赖以生存的重要物质之一。人类应该使空气保持清洁、纯净、新鲜，只有在清新的气氛中才能愉快地工作、学习和生活。

什么是惰性气体？ 氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）等气体，以“懒惰”出名，叫做惰性气体。

1894年8月13日，英国化学家拉姆赛和物理学家瑞利在一次会议上报告，他们发现了一种性质奇特的新元素。这种元素以气体状态存在，对于任何最活泼的、作用力最强的物质，


它都无动于衷，因此，给它取名叫氩，意思就是“懒惰”。之后，又发现了几种元素，也有类似的性质，它们像是元素中的“隐士”，从来不同其他元素进行化学反应。

这究意是什么原因呢？原来，除了氦原子是以2个电子为稳定结构的以外，其他气体的原子最外层都有8个电子的稳定结构。那时的化学理论认为，具有这种结构的元素，是不能发生化学反应的。所以，化学家下结论说，惰性气体元素不可能形成化合物。

1962年，英国年轻化学家巴特列特在进行铂族金属和氟反应的实验时，意外地得到了一种深红色的固体，经过分析才知道它是六氟铂酸氧的化合物（02PtF6），并从这个化合物中看到这样一个事实：已经达到8个电子稳定结构的氧分子居然能失去一个电子的，形成阳离子。而氧是很难失去电子的，它的第一电离能（即原子失去电子的困难程度）比氙的第一电离能还大些。那么，惰性元素氙是否也能形成阳离子呢？再说，六氟化铂是一种强氧化剂，如果让六氟化铂同氙作用，又会怎样呢？

巴特列特仿照合成六氟铂酸氧的条件和方法，在常温下把六氟化铂蒸气和过量氙气混合，结果得到了六氟铂酸氙的橙黄色固体。这是世界上第一个惰性气体化合物。之后，氙的氟化物、氯化物、氧化物也相继问世，现在，氟化氢、二氟化氩等惰性气体化合物已有数百种之多。

惰性气体化合物的合成，给了科学家又一次启示：科学是无止境的，今天的真理，明天很可能变成谬误。只有勇于探索，才能永远站在真理一边。

二氧化碳有哪些新用途？

二氧化碳有个怪脾气，如果它在空气中的浓度超过5%，就会刺激人的呼吸中枢神经，使呼吸量增加两倍，并且有不舒服的感觉。随着现代工业的发展，从工厂排放出来的二氧化碳越来越多。有人认为，大气中二氧化碳增加，像厚厚的棉花覆盖着地面，使地面不断吸收太阳光，地上的热又无法散发出去，地球就会像一座大温室，可能给人类造成许多灾害。所以，二氧化碳常被人看作是“废物”，甚至当作危险的“敌人”。

现在，科学家已证实，二氧化碳也可以对人类作出大贡献。首先，二氧化碳是植物进行光合作用的原料。在光的作用下，二氧化碳加水可以转换成碳水化合物和氧气，因此，在广阔的田野上施放二氧化碳就是理想的气体肥料，这是当代生物工程中的一个重要内容。同时，科学家正在研究人工合成叶绿体，一旦研究成功，水可通过它制造出氢和氧，再用氢把二氧化碳还原成甲醛（HCHO），最后将甲醛合成为糖类（HCH0）n此外，二氧化碳通过光合作用，还能变成羧酸、油脂、氨基酸等，这样，宇航员利用自己呼出的二氧化碳，加上一定量的水，就可以在太空生产粮食了。其次，给二氧化碳一些电子和能量，它会变得“活泼”起来，能参加许多化学反应，生产出甲醛、乙烯、甲酸、甲醇等化工厂品。例如，早在1913年，就有科学家用α射线照射二氧化碳和氢的混合气，得到了甲醛。

科学家已经为二氧化碳找到了新用途，“废物”也可变成有用的东西。

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