【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。??

第一章、物質(zhì)和物質(zhì)的變化，分子和原子?

§1-3分子和分子論

1、引言

【01】現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，自然界的一切物質(zhì)是在不斷地變化著的。當(dāng)物質(zhì)發(fā)生物理變化時(shí)，沒有新物質(zhì)產(chǎn)生；發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，會(huì)有新物質(zhì)產(chǎn)生，這似乎已很明白了。但如果我們再仔細(xì)思考一下，又會(huì)發(fā)生一連串新的問題：為什么一切物質(zhì)總在不斷地變化著呢？為什么物理變化的結(jié)果不產(chǎn)生新物質(zhì)而化學(xué)變化的結(jié)果就有新物質(zhì)產(chǎn)生呢？物理變化和化學(xué)變化的本質(zhì)到底有什么不同呢？要了解這些問題，我們首先要研究一下：物質(zhì)到底是由什么東西構(gòu)成的。如果把一樣物質(zhì)無限地分割下去，到最后將是怎樣呢？

【02】由于技術(shù)上的困難，我們現(xiàn)在還沒有一種方法可以把一樣物質(zhì)真正無限地分割下去，因此，只能從物質(zhì)發(fā)生的許多現(xiàn)象上去研究這個(gè)問題。

【03】水潑在桌子上，不久就千掉了。

【04】打開香水瓶的蓋，滿屋都能聞到香氣。

【05】放在衣箱里的“樟腦丸”【“樟腦丸”并不是真的由樟腦制成的，而是化學(xué)上一種叫做“萘”的物質(zhì)制成的】，日子久了，樟腦丸漸漸變小，最后甚至完全消失，而箱子里散發(fā)出樟腦丸的氣味。【山語|| 再比如，杯中水放入蔗糖，水會(huì)變甜；杯中水放入品紅，靜置后慢慢變紅；說明蔗糖、品紅在靜置的水中會(huì)擴(kuò)散。而這些都是分子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果?！?/span>

【06】這些現(xiàn)象我們接觸得太多了，似乎一點(diǎn)也不奇怪。但是，怎樣解釋這些現(xiàn)象呢？

【07】科學(xué)家仔細(xì)觀察了許許多多的現(xiàn)象，提出了他們解釋這些現(xiàn)象的想法。這些想法，以后又在更多的實(shí)驗(yàn)事實(shí)中得到糾正和補(bǔ)充，逐漸完善起來，發(fā)展成為科學(xué)上公認(rèn)的理論。

2、分子論的推演

【08】讓我們來設(shè)想：當(dāng)把一顆砂糖不斷分割時(shí)，這顆砂糖就變得越來越小。分割到最后，我們可以想象得出，這顆砂糖一定變得非常非常之小，但無論如何總不會(huì)變得完全沒有，它仍然是獨(dú)立地存在著，并且糖仍然是糖，并還保持著砂糖的各種性質(zhì)（主要是化學(xué)性質(zhì)）。

【09】科學(xué)家告訴我們，一切物質(zhì)都是由一種極其微小的粒子構(gòu)成的。這種微粒叫做分子，分子就是能夠獨(dú)立存在并保持原物質(zhì)性質(zhì)（化學(xué)性質(zhì)）的最小微粒。【山語|| 不同粒子的名稱、質(zhì)量、大小、結(jié)構(gòu)等一般各不相同】

【10】科學(xué)家還告訴我們，構(gòu)成物質(zhì)的分子，并不是靜止不動(dòng)的，而是在永恒地運(yùn)動(dòng)著的。

【11】一切物質(zhì)都由分子構(gòu)成的理論，在科學(xué)上叫做分子論。

【12】根據(jù)分子論的觀點(diǎn)，就能完滿地解釋上面所提到的一些現(xiàn)象。

3、分子論的驗(yàn)證

【13】水是由很小的水分子構(gòu)成的，當(dāng)水潑在桌子上，由于水分子的運(yùn)動(dòng)，有時(shí)就會(huì)脫離水滴，飛散到空氣中去。這樣，桌子上的水就會(huì)逐漸變少，最后就干掉了。

【14】香水里含有許多極其微小的香精的分子，這種分子也在不停地運(yùn)動(dòng)著，打開香水瓶蓋后，就會(huì)飛散到空氣里去。當(dāng)這些分子吸入我們的鼻孔，刺激我們的嗅細(xì)胞時(shí)，就會(huì)感覺到香味。

【15】樟腦丸雖然是固體，但構(gòu)成它的分子仍然是在運(yùn)動(dòng)著的，也會(huì)飛散到空氣里去。因此，只要時(shí)間長了，樟腦丸變得越來越小，最后完全消失。【山語|| 可以運(yùn)用濃氨水和酚酞驗(yàn)證分子的運(yùn)動(dòng)：①先向蒸餾水中加入酚酞，發(fā)現(xiàn)并無顏色變化。②再取此混合液一部分加入濃氨水，發(fā)現(xiàn)混合液變?yōu)榧t色。③最后將剩下的混合液和濃氨水各放入一個(gè)小燒杯，再用大燒杯罩住兩個(gè)小燒杯，不久發(fā)現(xiàn)混合液開始變紅。這說明氨水揮發(fā)到混合液中了，也就是說氨水分子運(yùn)動(dòng)到混合液中?！?/span>

【16】當(dāng)然，分子是極其微小的，一般物質(zhì)的分子，不僅我們的肉眼不能直接看到，就是用放大倍數(shù)最高的光學(xué)顯微鏡也是看不出來的。但是我們并不能因?yàn)樗床坏蕉穸ㄋ恼鎸?shí)存在。上面所講的這些現(xiàn)象，如果不用分子論的觀點(diǎn)來解釋，那是無法理解的。這充分證明了分子論的正確性，也證明了分子的真實(shí)性。

【17】現(xiàn)在，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對某些特別巨大的分子（例如蛋白質(zhì)的分子），已經(jīng)能夠用電子顯微鏡拍攝出它們的照片，這就更充分地證明了物質(zhì)分子的真實(shí)存在。【山注|| 隨著科學(xué)的進(jìn)步，如今我們用掃描隧道顯微鏡已經(jīng)可以直接獲得諸如苯分子等較小分子的圖像；甚至如今已經(jīng)可以通過移走硅原子的方式進(jìn)行微觀刻字?！?/span>

4、分子論解釋物理和化學(xué)變化

【18】利用分子論的觀點(diǎn)，不僅能夠解釋許多現(xiàn)象發(fā)生的原因，而且還能從本質(zhì)上來說明物理變化和化學(xué)變化的區(qū)別。

【19】我們知道，水蒸發(fā)變成水蒸氣是物理變化。在這個(gè)變化里，變化以前的水和變化以后的水蒸氣是同一種物質(zhì)，它們都是由水分子構(gòu)成的。因此，我們可以得出結(jié)論：在物質(zhì)發(fā)生物理變化的過程里，構(gòu)成物質(zhì)的分子是不變的，也就是說，在變化過程中，如果物質(zhì)的分子沒有改變，沒有新物質(zhì)的分子產(chǎn)生，這樣的變化叫做物理變化。

【20】化學(xué)變化的特點(diǎn)是產(chǎn)生新物質(zhì)。例如，鐵變成鐵銹是化學(xué)變化，鐵和鐵銹是兩種不同的物質(zhì)，當(dāng)然，構(gòu)成鐵的分子和構(gòu)成鐵銹的分子也是不同的：因此，在物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，物質(zhì)的分子變成了新物質(zhì)的分子。也就是說，在變化過程中，如果物質(zhì)的分子有了改變，變成新物質(zhì)的分子，這樣的變化叫做化學(xué)變化。

【21】這樣，我們就從本質(zhì)上說明了物理變化和化學(xué)變化的區(qū)別。【山語||? 分子是由原子構(gòu)成的，離子是由原子得失電子形成的。物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，原子種類不變，元素的種類也不變，分子種類和物質(zhì)種類發(fā)生改變?！?/span>

5、分子間隔

【22】最后，我們還要談?wù)劮肿釉谖镔|(zhì)里是怎樣排列的。構(gòu)成物質(zhì)的分子，它們并不是一個(gè)個(gè)緊靠著排列的，而是在它們之間存在著一定的間隔。我們可以用很多現(xiàn)象來證明。

【23】最明顯的是，一切氣體都有壓縮性。例如，用手捏擠皮球，體積就會(huì)變小，這是因?yàn)闅怏w分子間存在著相當(dāng)大的間隔。【山語|| 氣體可壓縮儲(chǔ)存在鋼瓶中，同樣可以表明分子間有間隔，而在受壓時(shí)，分子間隔會(huì)減小】【山注||?得出此結(jié)論前提是在這種壓力下，分子大小不會(huì)改變，這個(gè)前提的證明此處略）?！?/span>

【24】把一塊糖溶解在水里，水的體積幾乎沒有增大，而各部分的水都變得帶有甜味，這也是因?yàn)樗肿娱g存在著間隔，使得糖分子能夠均勻地散布到這些間隔中去。【山語||?不能發(fā)生反應(yīng)的不同液體均勻混合在一起時(shí)，總體積往往會(huì)變小，就是因?yàn)椴煌肿舆M(jìn)入彼此的分子間間隙。例如水和酒精混合。但需注意質(zhì)量守恒，即混合后液體的總質(zhì)量不會(huì)改變?！?/span>

【25】固體物質(zhì)里分子的間隔雖然比較小，但仍然是存在的。我們都知道，許多固體物質(zhì)都有“熱脹冷縮”的性質(zhì)。那就是說，降低溫度，固體物質(zhì)的體積也會(huì)稍微縮小一些。這也說明了固體物質(zhì)的分子間存在著間隔。【山語|| 相同質(zhì)量的同一種物質(zhì)在固、液、氣三態(tài)中所占體積不同，是因?yàn)槠浞肿娱g的間隔不同。】【山注|| 當(dāng)然得出“分子間隔受熱時(shí)增大，遇冷時(shí)縮小”結(jié)論的前提是這種溫度變化下，分子大小不會(huì)發(fā)生改變，這個(gè)前提的證明略】

6、小結(jié)

【26】總結(jié)上面所講的，我們對于本節(jié)開始時(shí)提出的“物質(zhì)到底是由什么東西構(gòu)成的”這個(gè)問題，可以得到比較全面的認(rèn)識(shí)：

【27】(1)物質(zhì)是由分子構(gòu)成的。分子是能夠獨(dú)立存在并保持原物質(zhì)性質(zhì)（化學(xué)性質(zhì)）的最小微粒。

【28】(2)同種物質(zhì)的分子的大小、重量和其他性質(zhì)都相同；不同物質(zhì)的分子的性質(zhì)不相同。

【29】(3)構(gòu)成物質(zhì)的分子處于永恒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中。

【30】(4)在物質(zhì)里，分子和分子間是有間隔的。

【31】上面這四點(diǎn)，就是分子論的主要內(nèi)容。

習(xí)題1-3

1、從哪些日常生活現(xiàn)象里，可以說明物質(zhì)是由不停運(yùn)動(dòng)著的分子構(gòu)成的？

【山答】

①當(dāng)水潑在桌子上，由于水分子的運(yùn)動(dòng)，會(huì)飛散到空氣中去，直至桌面水干掉。

②打開香水瓶蓋后，香精的分子就會(huì)飛散到空氣里去。刺激人的嗅細(xì)胞時(shí)，感覺到香味。

③只要時(shí)間長了，樟腦丸變得越來越小，最后完全消失。

2、從哪些日常生活現(xiàn)象里，可以說明物質(zhì)的分子間是有間隔存在的？

【山答】

①手捏皮球，皮球壓縮，說明皮球中的空氣分子間有空隙。

②糖水體積小于水和糖的體積和，說明水分子有空隙，使部分糖分子進(jìn)入空隙中。

③固體的熱脹冷縮就是因?yàn)楣腆w分子間的空隙在溫度中的作用。

3、你是怎樣理解“分子是能獨(dú)立存在并保持原物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小微?！边@句話的？

【山答】對砂糖進(jìn)行物理切割，無論切割多小都是砂糖，都可以單獨(dú)存在，并自然還是砂糖的化學(xué)性質(zhì)。而用物理手段切割到極限也最多只能切割到一個(gè)分子的程度，而即使是一個(gè)分子這么小的砂糖，依然是砂糖，這個(gè)可以單獨(dú)存在的小小砂糖，自然還是砂糖的化學(xué)性質(zhì)。

4、用分子論來解釋下列現(xiàn)象：

(1)液體的蒸發(fā)；(2)水蒸氣的液化。

【山答】

（1）液體分子不斷運(yùn)動(dòng)，有些運(yùn)動(dòng)時(shí)飛出液面進(jìn)入空氣中，液體就蒸發(fā)了。當(dāng)然也有分子會(huì)重新飛回液面，但只要飛出的分子大于飛回的分子，則就會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象。

（2）空氣中的水分子由于外部變化，使分子間隔逐漸減小，直至成為液體，這就是液化。

【山話嵓語】

? ? ? ? 看完這一節(jié)，我都有點(diǎn)懷疑我的學(xué)歷了。關(guān)于糖水體積問題以及熱脹冷縮問題，我似乎是剛剛才注意到其與分子論的關(guān)系。更離譜的是，我似乎是剛注意到糖水的體積小于糖加水的體積和這一現(xiàn)象。我剛剛計(jì)算驗(yàn)證了一下飽和鹽水，還真是的！