第87节

作者:艾萨克·阿西莫夫

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类型:社科·自然

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更新时间:2019-10-08 03:05

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本章字节:2334字

一个水分子通常是被描述为由两个氢原子和一个氧原子所构成(H2O)。如果所有的水分子都是如此,那它就会是低沸点的小分子。硫化氢(H2S)具有相似的但较重的分子(因为硫重于氧),它是一种气体,只要在618℃时就液化。


如果水只是H2O,那么它就会在更低的温度下,也许在80℃左右液化。


但是,可以看一看水分子的形状。三个原子构成的图形很接近于直角,而氧原子在顶点。氧与每一个氢原子共享两个电子,但这种共享不是平均的。氧对于电子具有较强的吸引力,因此,带负电荷的电子偏向于水分子中氧的那一方。这就意味着,虽然水分子整个来说是不带电的,但是水分子中氧的那一方有小量的负电荷,而两个氢原子则有小量与它平衡的正电荷。


相反的电荷互相吸引。于是两个邻近的水分子有排列起来的倾向,而使一个水分子的负氧端接近于下一个水分子的正氢端,这就构成了一个“氢键”,它的强度只是把分子中氢和氧保持在一起的普通键的二十分之一。这仍然足以使水分子有“粘性”。


由于这种粘性,水分子比没有粘性时容易结合在一起,更难以分开来。为了克服这种粘性,并使之煮沸,必须把水加热到100℃。如果温度下降到0℃,氢键的优势就是锁定水分子的位置并使之冻结为冰。如果不是因为有氢键的话,要冻结成冰,温度就要比这还要低得多。


对于像H2S(硫化氢)这样的一些分子,就不会发生这种情况,因为硫原子和氢原子对于电子具有大致相同的引力。


在一方或者另一方都没有电荷累积,因此没有“粘性”。


其次,假定在非常受限制的处所——例如在一个极其细小的玻璃管中存在着水分子。那么,这些水分子便可能自行挤成比通常更密集。一个分子的氧原子可能被迫异常近地靠近相邻分子的氢原子,以致氢键变得像普通的键一样强。这时两个分子变成了一个分子。另一个分子也许会锁定在这个双分子上,然后再锁定一个,接着又锁定一个。


结果可能有许多分子紧密地聚集在一起,将所有的氢和氧形成规则的六角形排列。所产生的复合物质是“聚合物”的一个例子。这就是“聚水”。要把这样一种物质(首先是1965年由苏联化学家报道的)分解为水蒸气的一个一个的H2O分子,必须加热到500℃左右。其次,同样由于分子被推压在一起,比普通水中要紧密得多,所以聚水的密度是普通水的15倍。


然而,聚水的概念,至今尚未被普遍接受。许多化学家认为,所谓聚水实际上是吸收了某些杂质的水,或者是溶解了一些玻璃的水。在这种情况下,那就根本不存在聚水了。